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Analysis of the modulation mechanism in induction of epileptic seizure via hyperpolarization activated cyclic nucleotide-gated (HCN) channel 1

Research Project

Project/Area Number 19K16384
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 47040:Pharmacology-related
Research InstitutionOsaka Medical and Pharmaceutical University (2021)
Osaka University of Pharmaceutical Sciences (2019-2020)

Principal Investigator

Shimizu Saki  大阪医科薬科大学, 薬学部, 准教授 (00630815)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
KeywordsHCN1チャネル / てんかん / けいれん発現 / 行動薬理学 / 大脳皮質運動野 / 扁桃核 / Pilocarpine誘発けいれん重積発作 / 電撃けいれん / Fosタンパク / 4-aminopyridine / 脳内アミノ酸 / pentylenetetrazole / てんかん原性 / 神経化学
Outline of Research at the Start

細胞膜の過分極によって活性化されるHCN1チャネルは心臓や脳に多く分布し、自発性リズム形成やペースメーカーの役割を担っている。近年、HCN1チャネルはてんかんや振戦などの神経疾患の発症に関与することが報告されているが、その発症制御における機能メカニズムは不明である。
本研究は新たに作出されたHCN1チャネル欠損ラット、あるいはHCNチャネル遮断薬ZD7288を用いて、てんかん発症におけるHCN1チャネルの役割とそのメカニズムについて、行動薬理学的および神経化学的手法を用いて解析する。さらに、根本的治療法のないてんかんに対する「HCN1チャネルをターゲットとした新規治療法の考案・創出」を目指す。

Outline of Final Research Achievements

To clarify the role and mechanism of hyperpolarized activated cyclic nucleotide-dependent channel 1 (HCN1 channel) in induction of epileptic seizure, we performed the behavioral and immunohistochemical study using Hcn1 knock-out (Hcn1-KO) rats and a selective HCN channel blocker, ZD7288. This research suggests that HCN1 channels play a crucial role in controlling the onset susceptibility to epileptic seizure, implying that hyperactivation of the cerebral cortex and amygdala is involved in the enhancement of seizure susceptibility due to loss of HCN1 channel.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究結果より、HCN1チャネルの欠損および抑制は、薬物誘発や電撃刺激に伴うけいれん発現に対して、いずれも増強作用を示すことが明らかとなった。この結果は、様々なてんかんの発症におけるHCN1チャネルの重要な役割を示すものであり、HCN1チャネルはてんかん発作の発現に対して抑制的な制御機構を有していることを示唆している。また、大脳皮質や扁桃核領域にはHCN1チャネルが豊富に存在しており、HCN1チャネルを介したけいれん発現制御に深く関与している脳部位であることが考えられる。本研究成果は、HCN1チャネルを介したてんかん発症の制御機構解明における有益な知見を提供するものである。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2021 2020 2019

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

  • [Journal Article] Emerging Roles of Astrocyte Kir4.1 Channels in the Pathogenesis and Treatment of Brain Diseases.2021

    • Author(s)
      Y. Ohno, N. Kunisawa, S. Shimizu
    • Journal Title

      Int. J. Mol. Sci.

      Volume: 22 Issue: 19 Pages: 10236-10236

    • DOI

      10.3390/ijms221910236

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Involvement of NMDA receptors in tremor expression in <i>Aspa</i>/<i>Hcn1</i> double-knockout rats2020

    • Author(s)
      A. Nishitani, H. Nagayoshi, S. Takenaka, M. Asano, S. Shimizu, Y. Ohno, T. Kuramoto
    • Journal Title

      Experimental Animals

      Volume: 69 Issue: 4 Pages: 388-394

    • DOI

      10.1538/expanim.20-0025

    • NAID

      130007938669

    • ISSN
      0007-5124, 1341-1357, 1881-7122
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Enhanced sensitivity of epileptic seizure by deficit of hyperpolarization activated cyclic nucleotide-gated (HCN) channel 12021

    • Author(s)
      Saki Shimizu, Yuto Ishizaki, Tatsuya Hattori, Yuki Kotaru, Sara Mishio, Airi Maida, Mei Moriyama, Takumi Sano, Juri Miyakoshi, Takashi Kuramoto, Yukihiro Ohno
    • Organizer
      第95回日本薬学会年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 過分極活性化環状ヌクレオチド依存性HCN1チャネル欠損ラットにおけるけいれん感受性評価2021

    • Author(s)
      石﨑悠斗、清水佐紀、服部達矢、小垂祐貴、三塩沙羅、庫本高志、大野行弘
    • Organizer
      日本薬学会第142年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Serotonergic regulation of the inwardly rectifying potassium (Kir) 4.1 channel expression in mice astrocytes.2020

    • Author(s)
      Saki Shimizu, Kaoru Furui, Aya Kato, Akari Sawashima, Akio Ikeda, Yukihiro Ohno
    • Organizer
      第93回日本薬理学会年会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] セロトニン神経系を介したアストロサイト内向き整流性Kir4.1チャネルの発現調節機構2020

    • Author(s)
      清水佐紀、古居薫、加藤綾、澤島愛加梨、池田昭夫、大野行弘
    • Organizer
      日本薬学会第140年会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Muscarinic acetylcholine receptors regulate the expression of Kir4.1 channels and brain-derived neurotrophic factor (BDNF) in cultured mouse astrocytes.2019

    • Author(s)
      Saki Shimizu, Masato Kinboshi, Yukako Nakamura, Nishiki Oda, Akio Ikeda, Yukihiro Ohno
    • Organizer
      2019 International society of neurochemistry (ISN)-American society of neurochemistry (ASN) Meeting
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Acetylcholinergic regulation of astrocytic Kir4.1 and brain-derived neurotrophic factor (BDNF) expression in mice.2019

    • Author(s)
      Saki Shimizu, Masato Kinboshi, Yukako Nakamura, Nishiki Oda, Akio Ikeda, Yukihiro Ohno
    • Organizer
      第42回日本神経科学学会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Harmaline誘発振戦に対するセロトニン神経系の制御機構2019

    • Author(s)
      前川華澄、塚本弥恵、山中美生、井上裕太、清水佐紀、大野行弘
    • Organizer
      生体機能と創薬シンポジウム2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] セロトニン神経系を介したharmaline誘発振戦の発現調節機構2019

    • Author(s)
      山中美生、塚本弥恵、前川華澄、井上裕太、清水佐紀、大野行弘
    • Organizer
      第69回日本薬学会関西支部総会・大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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