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脳内グリア細胞による病態制御機構の光遺伝学的解析

Research Project

Project/Area Number 14J02153
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Neurophysiology / General neuroscience
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

別府(下田) 薫 (2016)  東北大学, 医学系研究科, 特別研究員(PD)

別府 薫 (2014-2015)  東北大学, 医学系研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywordsアストロサイト / シナプス / グリア細胞 / 光遺伝学 / 虚血 / てんかん
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、脳内グリア細胞の担う情報処理が、神経細胞間の信号伝達網にどのように影響するのかを調べる。また、脳病態時における神経活動の破綻に、グリア細胞からの信号がどのように関与しているのかを明らかにする。これまでの研究において、小脳バーグマングリア細胞からグルタミン酸が放出され、神経細胞が興奮し、小脳に依存した行動や学習が変化することを明らかにした(Sasaki, Beppu et al., 2012)。また、このようなグリア細胞-神経細胞間の信号伝達は虚血時に過剰にはたらいていることを明らかにした(Beppu et al., 2014)。本研究においては、虚血ではなく健常な脳においても、グリア細胞からの信号が神経細胞の活動状態を左右しているのかを調べた。これまでシナプスでの神経伝達こそが、脳内情報処理の要であると考えられてきた。しかし本研究課題において、シナプス電流の一部はグリア細胞からのグルタミン酸成分であることを発見した。この結果は、グリア細胞からの信号がシナプスでの神経伝達を増強させていることを示している。このグリア細胞からのグルタミン酸放出のメカニズムを詳しく追及し、論文を投稿する準備を行っている。
当初の計画では、胎児期の虚血における神経毒性が、成熟期の虚血時と同様のメカニズムで起きているのかを調べる予定であったが、別府氏は、虚血だけにとどまらず、他の脳病態における、グリア信号の関与も明らかにしていきたいと考えるようになった。本研究では、虚血ほど極端な状況ではないが、神経細胞が過剰な興奮状態になるてんかん発作に着目した。てんかん発作時において、上記の研究で明らかにしたグリア細胞によるシナプス伝達増強作用が、てんかん発作時にもはたらいていることを予想し、研究を進めている。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2016 2015 2014

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Effects of 3,3',5-triiodothyronine on microglial functions2015

    • Author(s)
      Mori Y, Tomonaga D, Kalashnikova A, Furuya F, Akimoto N, Ifuku M, Okuno Y, Beppu K, Fujita K, Katafuchi T, Shimura H, Churilov LP, Noda M
    • Journal Title

      Glia

      Volume: 63(5) Issue: 5 Pages: 906-920

    • DOI

      10.1002/glia.22792

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Astrocytes lactate metabolism controls neuronal synaptic transmission2016

    • Author(s)
      別府 薫
    • Organizer
      新学術領域「グリアアセンブリによる脳機能発現の制御と発達」第3回夏のワークショップ
    • Place of Presentation
      山形国際ホテル(山形市)
    • Year and Date
      2016-07-15
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Astrocytes control neuronal excitability2016

    • Author(s)
      別府 薫
    • Organizer
      東北脳科学ウインタースクール
    • Place of Presentation
      宮城県白石市 かつらや
    • Year and Date
      2016-02-20
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Astrocytes control neuronal excitability2015

    • Author(s)
      Kaoru Beppu
    • Organizer
      Tools and Technologies, Frontiers of Brain Science, Tohoku Forum for Creativity
    • Place of Presentation
      Miyagi, Japan
    • Year and Date
      2015-07-25
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Astrocytes control neuronal excitability upon brain ischemia2015

    • Author(s)
      Kaoru Beppu
    • Organizer
      12th European Meeting on Glial Cell Function in Health and Disease
    • Place of Presentation
      Bilbao, Spain
    • Year and Date
      2015-07-15
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Glial cells control neuronal excitability2015

    • Author(s)
      Kaoru Beppu
    • Organizer
      Special seminar at University of Strathclyde
    • Place of Presentation
      Glasgow, UK
    • Year and Date
      2015-07-10
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] グリア細胞の活動操作による脳機能制御機構・病態進行機序の解明2014

    • Author(s)
      別府 薫
    • Organizer
      生理研研究会
    • Place of Presentation
      生理学研究所 (愛知県岡崎市)
    • Year and Date
      2014-10-23 – 2014-10-24
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Astrocytic acidification causes excess glutamate release and ischemic brain damage2014

    • Author(s)
      別府 薫
    • Organizer
      日本神経科学会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜 (神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2014-09-11 – 2014-09-13
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] アストロサイトにおける新規グルタミン酸放出機構の解明2014

    • Author(s)
      別府 薫
    • Organizer
      光操作研究会
    • Place of Presentation
      東北大学 艮陵会館 (宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2014-08-21 – 2014-08-22
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

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Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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