遺伝子改変動物による下垂体後葉ホルモン放出機構の可視化と生理機能解明

• Project/Area Number: 20659035
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Environmental physiology (including Physical medicine and Nutritional physiology)
• Research Institution: University of Occupational and Environmental Health, Japan
• Principal Investigator: 上田 陽一 University of Occupational and Environmental Health, Japan, 医学部, 教授 (10232745)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤原 広明 産業医科大学, 医学部, 助教 (10369051) ; 横山 徹 自治医科大学, 医学部, 助教 (80425321)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2009: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2008: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
• Keywords: シナプス小胞 / バゾプレッシン / オキシトシン / イメージング / 遺伝子改変ラット

Research Abstract

本研究の目的は、(1)下垂体後葉ホルモン(バゾプレッシンおよびオキシトシン)の分泌動態を可視化すること、(2)in vivoでの分泌動態を生細胞でリアルタイムに観察する技術を開発すること、である。実験には、バゾプレッシンを緑色蛍光タンパク(eGFP)で、オキシトシンを青色蛍光タンパク(eCFP)で標識したトランスジェニックラットを用いた。また、神経活動の指標(分泌動態の指標とも言える)として汎用されているFosタンパクを赤色蛍光タンパク(mRFP)で標識したトランスジェニックラットも用いた。これらのトランスジェニックラットにおいて、1)バゾプレッシンおよびオキシトシンの産生・分泌動態を室傍核・視索上核および下垂体後葉で緑色蛍光もしくは青色蛍光の変化として観察することができた。しかしながら、シナプス小胞レベルでの可視化はできなかった。2)バゾプレッシン-eGFPトランスジェニックの脳室内にコルヒチンを投与して軸索流をブロックすることによりバゾプレッシン産生ニューロンでの緑色蛍光が著明に増強することを観察した。3)バゾプレッシン-eGFPトランスジェニックラットとFos-mRFPトランスジェニックラットの交配によって得られたダブルトランスジェニックラットで、急性浸透圧負荷によって室傍核および視索上核のeGFP陽性細胞(バゾプレッシン産生ニューロン)の細胞質における緑色蛍光の増強(バゾプレッシン産生の増加)とFos-mRFPの発現(神経活動の活性化)を示す赤色蛍光の細胞核が観察できた。4)昨年に引き続き、下垂体後葉における緑色蛍光もしくは青色蛍光強度の変化をリアルタイムで測定する技術の開発・改良を行った。5)視索上核から急性単離後に短期間培養したeGFPもしくはeCFP陽性の神経分泌ニューロンからパッチクランプ法により興奮性および抑制性シナプス入力を記録することができた。

Research Products

• [Journal Article] Pathophysiological roles of galanin-like peptide in the hypothalamus and posterior pituitary gland. (2010)
  • Author(s): Suzuki, H., et al.
  • Journal Title: Pathophysiology (Review) 17 Pages: 135-140
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Specific expression of an oxytocin-enhanced cyan fluorescent protein fusion transgene in the rat hypothalamus and posterior pituitary. (2010)
  • Author(s): Katoh, A., et al.
  • Journal Title: Journal of Endocrinology 204 Pages: 275-285
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Induction of the arginine vasopressin-enhanced green fluorescent prote in fusion transgene in the rat locus soerules. (2010)
  • Author(s): Todoroki, M., et al.
  • Journal Title: Stress (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Robust up-regulation of nuclear red fluorescent-tagged Fos marks neuronal activation in green fluorescent vasopressin neurons after osmotic stimulation in a double transgenic rat. (2009)
  • Author(s): Fujihara, H., et al.
  • Journal Title: Endocrinology 150(12) Pages: 5633-5638
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Brain-derived neurotrophic factor inhibits spontaneous inhibitory postsynaptic currents in the rat supraoptic nucleus. (2009)
  • Author(s): Ohbuchi, T. Yokoyama, T. Saito, T. Hashimoto, H. Suzuki, H. Otsubo, H. Fujihara, H. Suzuki, H., Ueta. Y.
  • Journal Title: Brain Research 1258 Pages: 34-42
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The effects of apelin on the electrical activity of hypothalamic magno cellular vasopressin and oxytocin neurons and somato/dendritic peptide release. (2008)
  • Author(s): Tobin, A. V. Bull, P. M, Arunachalam, S. O'Carroll, A. -M. Ueta. Y., Ludwig, M.
  • Journal Title: Endocrinology 149(12) Pages: 6136-6145
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Specific expression of optically active reporter gene in arginine vasopressin-secreting neurosecretory cells in the hypothalamic-neurohypophyseal system. (2008)
  • Author(s): Ueta, Y. Fujihara, H. Dayanithi, G. Kawata, M., Murphy, D.
  • Journal Title: Journal of Neuroendocrinology (Review) 20(6) Pages: 660-664
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Adrenomedullin 2/intermedin-like immunoreactivity in the hypothalamus and brainstem of rats. (2008)
  • Author(s): Hashimoto, H. Kitamura, K. KaWasaki, M. Saito, T. Suzuki, H. Otsubo, H. Ohbuchi, T, Yokoyma. T. Fujihara, H. Takei, Y, Ueta. Y.
  • Journal Title: Autonomic Neuroscience : Basic and Clinical 139(1-2) Pages: 46-54
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chronic osmotic stimuli increase salusin-beta-like immunoreactivity in the rat hypothalamo-neurohypophyseal system : possible involvement of salusin-beta on [Ca(2+)](i)increase and neurohypophyseal hormone releaSe from the axon terminals. (2008)
  • Author(s): Saito, T. Dayanithi, G. Saito, J. Onaka, T. Urabe, T, Watanabe, TX. Hashimoto, H. Yokoyama. T. Fujihara. H. Yokota, A. Nishizawa, S. Hirata, Y., Ueta. Y.
  • Journal Title: Journal of Neuroendocrinology 20(2) Pages: 207-219
  • Peer Reviewed
• [Presentation] バゾプレッシン(AVP)-eGFPトランスジェニックラットにおける青斑核での特異的なAVP-eGFPの合成 (2010)
  • Author(s): 轟美和子
  • Organizer: 第20回日本病態生理学会大会
  • Place of Presentation: 奈良県立医科大学厳橿会館(奈良)
• [Presentation] The expression of the vasopressin-enhanced green fluorescent protein fusion gene in the hypothalamo-pituitary system in rats : a new aspect of vasopressin dynamics. (2010)
  • Author(s): Ueta, Y.
  • Organizer: 14^<th> International Congress of Endocrinology
  • Place of Presentation: Kyoto International Conference Center (Kyoto, Japan)
• [Presentation] オキシトシン-eCFPトランスジェニックラットへの浸透圧負荷の検討 (2009)
  • Author(s): 加藤明子
  • Organizer: 第82回日本内分泌学会学術総会
  • Place of Presentation: 群馬県民会館(群馬)
• [Presentation] Green Fluorescent Vasopressin Neurons Express Nuclear Red Fluoresc ence after Osmotic Stimulation in a Double Transgenic Rat. (2009)
  • Author(s): Fujihara, H.
  • Organizer: 2^<nd> School of Neuroendocrinology 2009
  • Place of Presentation: Hotel San-sui Kan (Ohita, Japan)
• [Presentation] Specific Expression of the Oxytocin-enhanced Cyan Fluorescent Protein Fusion Transgene in the Rat Hypothalamus and Posterior Pituitary. (2009)
  • Author(s): Katoh, A.
  • Organizer: 2^<nd> School of Neuroendocrinology 2009
  • Place of Presentation: Hotel San-sui Kan (Ohita, Japan)
• [Presentation] Induction of the Arginine Vasopressin-enhanced Green Fluorescent Protein Fusion Gene in the Rat Locus Coeruleus. (2009)
  • Author(s): Todoroki, M.
  • Organizer: 2^<nd> School of Neuroendocrinology 2009
  • Place of Presentation: Hotel San-sui Kan (Ohita, Japan)
• [Presentation] 下垂体後葉ホルモン研究における蛍光タンパクの応用:トランスジェニックラットによる浸透圧負荷の検討 (2009)
  • Author(s): 加藤明子
  • Organizer: 第36回日本神経内分泌学会
  • Place of Presentation: 北九州国際会議場(北九州)
• [Presentation] Specific Expression of the Oxytocin-enhanced Cyan Fluorescent Protein Fusion Transgene in the Rat Hypothalamus and Posterior Pituitary. (2009)
  • Author(s): Katoh, A.
  • Organizer: VIIIth World Congress on Neurohypophysial Hormones
  • Place of Presentation: Kitakyushu International Conference Center (Kitakyushu, Japan)
• [Presentation] Green Fluorescent Vasopressin Neurons Express Nuclear Red Fluoresc ence after Osmotic Stimulation in a Double Transgenic Rat. (2009)
  • Author(s): Fujihara, H.
  • Organizer: VIIIth World Congress on Neurohypophysial Hormones
  • Place of Presentation: Kitakyushu International Conference Center (Kitakyushu, Japan)
• [Presentation] Induction of the Arginine Vasopressin-enhanced Green Fluorescent Protein Fusion Gene in the Rat Locus Coeruleus. (2009)
  • Author(s): Todoroki, M.
  • Organizer: VIIIth World Congress on Neurohypophysial Hormones
  • Place of Presentation: Kitakyushu International Conference Center (Kitakyushu, Japan)
• [Presentation] 下垂体後葉ホルモン研究における蛍光タンパクの応用:トランスジェニックラットによる検討 (2009)
  • Author(s): 加藤明子
  • Organizer: 第50回日本組織細胞化学会
  • Place of Presentation: ピアザ淡海(滋賀)
• [Presentation] 多色蛍光タンパクを発現するトランスジェニックラットの作出と浸透圧刺激に対する反応 (2009)
  • Author(s): 藤原広明
  • Organizer: 第50回日本組織細胞化学会
  • Place of Presentation: ピアザ淡海(滋賀)
• [Presentation] 神経分泌細胞の同定と神経活動のイメージング (2009)
  • Author(s): 上田陽一
  • Organizer: 第62回日本自律神経学会総会ワークショップ
  • Place of Presentation: ダイワロイネットホテル和歌山(和歌山)
• [Presentation] トランスジェニックラットを用いた下垂体後葉ホルモン研究 (2009)
  • Author(s): 加藤明子
  • Organizer: 第60回西日本生理学会
  • Place of Presentation: 福岡県歯科医師会館(福岡)
• [Presentation] バゾプレッシンニューロンと浸透圧調節:TRPの関与 (2009)
  • Author(s): 上田陽一
  • Organizer: 第7回北海道大学脳科学研究教育センターシンポジウム
  • Place of Presentation: 北海道大学学術交流会館(札幌)
• [Presentation] Response of arginine vasopressin-enhanced green fluorescent protein fusion gene in the hypothalamus of formalin-induced nociceptive stimulated rats. (2008)
  • Author(s): Suzuki, H. Kawasaki, M. 0hnishi, H, Otsubo, H. Yokoyama, T. Fujihara, H. Dayanithi, G. Murphy, D, Nakamura, T., Ueta. Y.
  • Organizer: The 3^<rd> Asian Pain Symposium
  • Place of Presentation: Fukuoka, Japan
• [Presentation] ラット視索上核大細胞性神経分泌ニューロンへの興奮性シナプス入力に対するアンジオテンシンIIおよびグレリンの影響 (2008)
  • Author(s): 横山徹, 齋藤健, 大淵豊明, 橋本弘史, 鈴木仁士, 大坪広樹, 上田陽一
  • Organizer: 第81回 日本内分泌学会学術総会
  • Place of Presentation: 青森