抗うつ作用を有するセロトニン神経回路の同定とその可塑的変化の分子機構の解明

• Project/Area Number: 15J05932
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Pharmacology in pharmacy
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 西谷 直也 京都大学, 薬学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: セロトニン / ウイルスベクター / 光遺伝学 / 抗うつ薬 / うつ病 / うつ / セロトニン神経 / オプトジェネティクス

Outline of Annual Research Achievements

①昨年度において、慢性社会的挫折ストレスマウスにおける薬理学的検討から、慢性社会的挫折ストレスモデルマウスにおけるうつ様行動の発現を確認し、セロトニン遊離薬であるフェンフルラミン投与によるうつ様行動の減弱を見いだした。本年度は、この抗うつ作用がセロトニン遊離上昇によるものであるか確認するために、セロトニン枯渇薬であるpCPAを前投与した際のフェンフルラミンの効果について検討した。その結果、pCPAによりフェンフルラミンの抗うつ作用が抑制されたことから、セロトニン遊離上昇が抗うつ作用に重要であることが示唆された。
②セロトニン神経特異的なプロモーターを持つアデノ随伴ウイルスベクター（AAV）を新たに作製することで、以前使用していたレンチウイルスベクター（LV）よりも非常に強力な遺伝子発現が可能であることを確認した。一方でこのAAVではセロトニン神経への特異性が減少していたため、TPHプロモーター部位の最適化やウイルスタイターの最適化を行ったところ、改善が見られた。
③Tph2-tTAマウスへtetO-GOI LVを投与することによりセロトニン神経特異的かつ十分な遺伝子発現が得られたことから、本マウスを用いてDRNセロトニン神経を光遺伝学的に刺激しながら、尾懸垂試験を行ったところ、抗うつ作用が確認された。現在このマウスを用いて神経投射先ごとの抗うつ作用の有無を検討しているところである。
④マウスと同様にしてラットのセロトニン神経特異的なLVを作製し投与したところ、セロトニン神経特異的かつ機能的な光遺伝学的ツールの発現が確認された。そこで、DRNセロトニン神経を光刺激しながら各種行動試験を行ったところ、オープンフィールド試験における自発行動量変化や高架式十字迷路試験における不安様行動には変化は見られなかったが、強制水泳試験において抗うつ様効果が見られた。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Ketamine-Induced Prefrontal Serotonin Release Is Mediated by Cholinergic Neurons in the Pedunculopontine Tegmental Nucleus (2018)
  • Author(s): Kinoshita Haruko、Nishitani Naoya、Nagai Yuma、Andoh Chihiro、Asaoka Nozomi、Kawai Hiroyuki、Shibui Norihiro、Nagayasu Kazuki、Shirakawa Hisashi、Nakagawa Takayuki、Kaneko Shuji
  • Journal Title: Int J Neuropsychopharmacol. Volume: 21 Issue: 3 Pages: 305-310
  • DOI: 10.1093/ijnp/pyy007
  • NAID: 120006469165
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Chronic antidepressant potentiates spontaneous activity of dorsal raphe serotonergic neurons by decreasing GABAB receptor-mediated inhibition of L-type calcium channels (2017)
  • Author(s): Asaoka Nozomi、Nishitani Naoya、Kinoshita Haruko、Kawai Hiroyuki、Shibui Norihiro、Nagayasu Kazuki、Shirakawa Hisashi、Nakagawa Takayuki、Kaneko Shuji
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 7 Issue: 1 Pages: 13609-13609
  • DOI: 10.1038/s41598-017-13599-3
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A new designer drug 5F-ADB activates midbrain dopaminergic neurons but not serotonergic neurons (2016)
  • Author(s): Asaoka N, Kawai H, Nishitani N, Kinoshita H, Shibui N, Nagayasu K, Shirakawa H, Kaneko S
  • Journal Title: The Journal of Toxicological Sciences Volume: 41 Issue: 6 Pages: 813-816
  • DOI: 10.2131/jts.41.813
  • NAID: 130005281915
  • ISSN: 0388-1350, 1880-3989
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Olanzapine augments the effect of selective serotonin reuptake inhibitors by suppressing GABAergic inhibition via antagonism of 5-HT₆ receptors in the dorsal raphe nucleus. (2015)
  • Author(s): Asaoka N*, Nagayasu K*, Nishitani N, Yamashiro M, Shirakawa H, Nakagawa T, Kaneko S.
  • Journal Title: Neuropharmacology. Volume: 95 Pages: 261-268
  • DOI: 10.1016/j.neuropharm.2015.03.032
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Role of the 5-HT4 receptor in chronic fluoxetine treatment-induced neurogenic activity and granule cell dematuration in the dentate gyrus (2015)
  • Author(s): Yuki Imoto, Toshihiko Kira, Mamiko Sukeno, Naoya Nishitani, Kazuki Nagayasu, Takayuki Nakagawa, Shuji Kaneko, Katsunori Kobayashi, Eri Segi-Nishida
  • Journal Title: Molecular Brain Volume: 8 Issue: 1 Pages: 29-29
  • DOI: 10.1186/s13041-015-0120-3
  • NAID: 120005758229
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] ラットおいて光遺伝学的操作を可能とする神経種特異的ウイルスベクターを用いたセロトニン神経機能の解析 (2018)
  • Author(s): 西谷直也、浅岡希美、木ノ下晴子、河合洋幸、澁井紀宏、永安一樹、白川久志、中川貴之、金子周司
  • Organizer: 第39回日本生物学的精神医学会・第47回日本神経精神薬理学会
• [Presentation] Development of the viral vector capable of optogenetic control of serotonergic neurons in rat (2017)
  • Author(s): 西谷直也、浅岡希美、木ノ下晴子、河合洋幸、澁井紀宏、永安一樹、白川久志、中川貴之、金子周司
  • Organizer: 第90回薬理学会年会
  • Place of Presentation: 長崎県
  • Year and Date: 2017-03-15
• [Presentation] Optogenetic manipulation of serotonergic neurons in the dorsal raphe nucleus modulates depressive- and anxiety-like behaviors in rats and mice. (2017)
  • Author(s): 西谷直也、浅岡希美、木ノ下晴子、河合洋幸、澁井紀宏、永安一樹、白川久志、中川貴之、金子周司
  • Organizer: 第10回ソウル大-京大-阪大学術交流シンポジウム