シャンデリア細胞

シャンデリア細胞（Chandelier cell）

シャンデリア細胞は、大脳皮質に存在する主要な抑制性の神経細胞（介在ニューロン）の一種です。γ-アミノ酪酸（GABA）を神経伝達物質として用いるGABA作動性ニューロンに分類されます。その名の通り、細胞体から伸びる軸索が多数の短い枝に分かれ、まるでシャンデリアの装飾のような特徴的な形態を持つことから名付けられました。この独特な軸索の形状は、GABAを神経終末に取り込む膜輸送体であるGAT-1（GABA transporter type 1）に陽性であることと関連があるとされています。

細胞の特徴

他の多くのGABA作動性介在ニューロンと比較して、シャンデリア細胞にはいくつかの際立った特徴があります。一つは、カルシウム結合タンパク質であるパルブアルブミン（Parvalbumin; PV）をほぼ独占的に発現している点です。また、電気生理学的な性質としては、非常に速い頻度で活動電位を発火させることができる、いわゆるfast-spiking（FS）細胞として分類されます。これらの特徴は、脳の情報処理におけるシャンデリア細胞の役割を理解する上で重要となります。

特異的なシナプス結合

シャンデリア細胞の最も特徴的な側面の1つは、そのシナプス結合様式です。大脳皮質において情報伝達の主役を担う興奮性ニューロンである錐体細胞に対し、シャンデリア細胞は活動電位の発生源となる「軸索小丘（axon initial segment; AIS）」と呼ばれる特殊な領域に、ほぼ排他的にシナプス終末を形成します。AISは神経細胞が情報を出力する上での重要なスイッチであり、ここに直接シナプスを形成することで、シャンデリア細胞は錐体細胞の発火を非常に強力かつ効率的に制御できると考えられてきました。

機能の多様性

長年にわたり、シャンデリア細胞の機能は、その特異的なシナプス部位から、錐体細胞の活動電位発生を強力に「抑制」することにあると考えられてきました。AISへのGABA入力は、通常、細胞膜を過分極させることで発火を抑制的に制御します。しかし近年の研究により、シャンデリア細胞の機能は単純な抑制だけではない可能性が示唆されています。特定の条件下や脳の状態においては、シャンデリア細胞が錐体細胞に対して抑制とは逆の「興奮性」の入力を行うことも明らかになっています。これは、細胞内外のイオン濃度勾配の変化などが関与していると考えられており、シャンデリア細胞が脳回路においてより複雑で柔軟な役割を担っている可能性を示しています。

神経疾患との関連

シャンデリア細胞は、様々な神経疾患の病態との関連も示唆されています。特に精神疾患である統合失調症の患者の脳における研究では、シャンデリア細胞の形態的な異常が報告されています。具体的には、錐体細胞のAISに形成されるシャンデリア細胞の軸索終末（「カートリッジ」と呼ばれる構造）の密度が、健常者と比較して有意に減少していることが観察されており、この減少率が約4割に及ぶという報告もあります。このような形状の変化に加え、細胞機能の変化も示唆されており、シャンデリア細胞の機能障害が統合失調症などの神経疾患の病態形成に関与している可能性が、現在も精力的に研究されています。

発見の歴史

シャンデリア細胞の存在は、比較早い段階で神経解剖学的な観察によって報告されました。

1974年：János SzentágothaiとM.A. Arbibによって、皮質における特定の介在ニューロンの形態が報告されました。
1975年：E. G. Jonesも同様の細胞形態について報告しています。
* 1977年：Peter Somogyiによって、電子顕微鏡を用いた詳細な観察に基づき、シャンデリア細胞が錐体細胞の軸索小丘に特異的にシナプスを形成していることが初めて明確に示され、その特徴的な形態とシナプス結合様式が確立されました。

これらの初期の発見以来、シャンデリア細胞は皮質回路の機能解明において重要な研究対象となっています。

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