CNS白質における星状細胞および乏突起膠細胞によるKIR41発現：ラット視神経における発達研究

トランスジェニックマウスの欠失研究は、カリウムの内向きの整流チャネルKir4.1がオリゴデンドロサイト分化に重要であり、星状細胞の主要な機能である細胞外カリウム（K（+））の調節に特別な役割を果たしていることを示しています。ただし、Kir4.1が白質星状細胞と乏突起筋細胞によって発現されているかどうかについての矛盾した報告があり、その機能に疑問を投げかけています。ここでは、典型的な中枢神経系の白質領域であるラット視神経の星状細胞と乏突起伸展におけるKir4.1発現を調べました。抗Kir4.1抗体とグリア特異的抗体グリア線維性酸性タンパク質（GFAP、星状細胞剤を使用して、出生後の日齢（P）5、10、15、20および成体の季節の季節の神経の凍結切片で、単一および二重免疫蛍光標識を実施しました。）、炭酸脱水酵素II（CAII、oligodendrocyte somataおよびprocess）およびミエリン塩基性タンパク質（MBP、オリゴデンドロサイトミエリンシース）。結果は、P5の早い時期にグリア細胞の列におけるKir4.1の発現を示しており、このパターンは発達全体と成人期まで持続し、オリゴデンドロサイトの発生時のKir4.1の初期発現と一致しています。Kir4.1とGFAPの明確な共発現は、P10で最初に明らかであり、P15とP20によって成人レベルに増加します。これは、P15とP20の間のK（+）調節の発生と相関しています。Kir4.1の星状細胞発現は、有髄軸索の束内の血管周囲のエンドフィートおよび細かいプロセスに局在しており、ランビアと血管のノード間のK（+）空間バッファリングの役割と一致しています。対照的に、Kir4.1はオリゴデンドロサイトの細胞体に濃縮されており、MBP（+）ミエリン鞘との明らかな共発現はありません。オリゴデンドログリアのKir4.1チャネルはK（+）レギュレーションに関与していないことを示唆しています。この結果は、オリゴデンドロサイト分化と星状細胞によるK（+）調節の両方におけるKir4.1の役割をサポートしています。

Deletion studies in transgenic mice indicate that the potassium inward rectifying channel Kir4.1 is crucial for oligodendrocyte differentiation and has a special role in regulation of extracellular potassium (K(+)), a major function of astrocytes. However, there are conflicting reports on whether Kir4.1 is expressed by white matter astrocytes and oligodendrocytes, raising doubts over its functions. Here, we have examined Kir4.1 expression in astrocytes and oligodendrocytes of the rat optic nerve, a typical central nervous system white matter tract. Single and double immunofluorescence labelling was performed on frozen sections from optic nerves aged postnatal day (P)5, 10, 15, 20 and adult, using anti-Kir4.1 antibodies and the glia-specific antibodies glial fibrillary acidic protein (GFAP, astrocytes), carbonic anhydrase II (CAII, oligodendrocyte somata and processes) and myelin basic protein (MBP, oligodendrocyte myelin sheaths). The results demonstrate Kir4.1 expression in rows of glial cells as early as P5, and this pattern persisted throughout development and into adulthood, consistent with early expression of Kir4.1 on developing oligodendrocytes. Clear co-expression of Kir4.1 and GFAP is first evident at P10 and increases to adult levels by P15 and P20, which correlates with the development of K(+) regulation between P15 and P20. Astrocyte expression of Kir4.1 is localized to perivascular end-feet and fine processes within the fascicles of myelinated axons, consistent with a role in K(+) spatial buffering between nodes of Ranvier and blood vessels. By contrast, Kir4.1 is concentrated in the cell bodies of oligodendrocytes, and there is no apparent co-expression with MBP(+) myelin sheaths, suggesting oligodendroglial Kir4.1 channels are not involved in K(+) regulation. The results support roles for Kir4.1 in both oligodendrocyte differentiation and K(+) regulation by astrocytes.