全細胞パッチクランプ記録の標的としての視床下部キスペプチンニューロン

ホジキンとハクスリーは、いくつかの科学的研究で説明されている活動電位の最初の細胞内記録を作成しました。この記録は、大きな直径(~500μm)を持つイカ軸索で行われ、軸索の内側に微小電極を配置することができました。この研究は科学研究に大きな可能性を提供し、後に活動電位発生1,2,3,4,5,6,7,8のイオン基盤を研究するために使用された電圧クランプモードの作成に至りました。何年にもわたって、技術は改善され、科学研究に広く適用されるようになりました^6,9。Erwin NeherとBert Sakmannによって開始された研究を通じて1970年代後半に行われたパッチクランプ技術の発明により、研究者は単一の電極のみを使用して、ほぼすべてのタイプの細胞における単一のイオンチャネルと細胞内膜電位または電流を記録することができました9,10,11,12.パッチクランプ記録は、培養細胞または組織スライスなどの様々な組織調製物に対して、電圧クランプモード(例えば、電圧依存性電流およびシナプス電流の記録を可能にする)または電流クランプモード(例えば、イオン電流によって誘発される休止膜電位の変化の記録を可能にする)のいずれかで行うことができる。 活動電位、およびシナプス後電位頻度)。

パッチクランプ技術の使用は、いくつかの注目すべき発見を可能にしました。実際、視床下部のキスペプチンニューロンは、第3脳室の吻側脳室周囲領域(RP3V)としても知られる前腹側脳室周囲および吻側脳室周囲核(AVPV/PeN^Kisspeptin)および視床下部の弓状核(ARHキスペプチン)に位置する視床下部^キスペプチンニューロンの電気生理学的特性に関する独創的な発見13,14,15特に興味深いものです。2010年、Ducretらは、別の電気生理学的ツールであるルーズセルパッチクランプ技術を使用して、マウスのAVPV / PeN^{キスペプチン}ニューロンの最初の記録を行いました。これらの研究は、AVPV/PeN^{キスペプチン}ニューロンの電気的記述を提供し、それらの発火パターンが発情周期依存性であることを示しました¹⁶。2011年、Qiuらは全細胞パッチクランプ技術を用いて、ARH^{キスペプチン}ニューロンが内因性ペースメーカー電流を発現することを実証した¹⁷。続いて、Gottschらは、キスペプチンニューロンが自発的な活動を示し、h型(ペースメーカー)およびT型カルシウム電流の両方を発現することを示し、ARH^{キスペプチン}ニューロンが他の中枢神経系ペースメーカーニューロンと電気生理学的特性を共有することを示唆している¹⁸。さらに、ARH^{キスペプチン}ニューロンは性的に二形性の発火率を示し、AVPV / PeN^{キスペプチン}ニューロンはATP感受性カリウムチャネル(K_ATP)の影響を受ける二峰性の静止膜電位(RMP)を示すことが実証されています^19,20。さらに、性腺ステロイドがマウスのキスペプチンニューロンの自発的な電気的活動にプラスの影響を与えることが確立された19,20,21。キスペプチンニューロンの電気生理学的特性を研究した最初の作品は、16,17,18,19,20に言及されています。それ以来、多くの研究が全細胞パッチクランプ技術を使用して、キスペプチンニューロンの電気的活動を調節するのにどの因子/神経調節物質が十分であるかを実証してきました(図1)17、^21、22、23、^24、25、26、²⁷、^{28、29、30、31,32}。

本稿では、再生に必要な神経細胞の研究におけるこの技術の重要性を踏まえ、本稿では、溶液の調製、脳の解剖とスライス、記録のための細胞膜の封印など、全細胞パッチクランプ技術の開発のための基本的な手順について説明します。さらに、その利点、技術的な限界、最適な実験性能のために制御しなければならない重要な変数など、この技術に関する関連する問題が議論されています。