• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Elucidation of the molecular mechanisms responsible for social stress-induced dendritic atrophy and establishment of its control methods

Research Project

Project/Area Number 20K07288
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 48030:Pharmacology-related
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

Nagai Hirotaka  神戸大学, 医学研究科, 助教 (30814587)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywordsストレス / 前頭前皮質 / 樹状突起 / シナプス / 三次元電顕 / 膨張顕微鏡法 / マウス / 中央代謝系 / うつ病 / 社会ストレス / ミトコンドリア / 神経突起 / 細胞内小器官 / 細胞死
Outline of Research at the Start

本研究では、社会ストレスによる認知情動変容の組織学的基盤である樹状突起委縮の細胞内メカニズムについて、その実態を超微細組織学的解析により観察し、その機序をマルチオミクス解析により導出し、その検証を細胞種特異的分子操作により行う。特に三次元電顕を用いることにより可能になった細胞内小器官の網羅的解析を活用し、神経細胞の形態変化における細胞内小器官の関与を明らかにする。

Outline of Final Research Achievements

Excessive social and environmental stress leads to cognitive and emotional changes with a histological basis in morphological atrophy of prefrontal cortical neurons. However, the molecular and cellular mechanisms responsible for the atrophy of dendrites and synaptic structures are largely unknown. By visualizing prefrontal dendrites and synapses using super-resolution microscopy and 3D electron microscopy in chronic social defeat stress in mice, we found that mitochondria are involved in stress-induced structural atrophy of dendrites and synapses. Synaptosome-specific proteomic analysis revealed that the expression of molecules involved in the central metabolic system is altered after chronic stress, and that manipulation of the expression of molecules responsible for the central metabolic system in the prefrontal cortex can suppress stress-induced synaptic shrinkage and depressive-like behaviors.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ストレスによる脳機能変化において神経細胞の機能構造変容の重要性は示唆されてきたが、その分子機序には不明な点が多い。本研究は、微細構造観察と定量プロテオミクス解析、脳領域特異的な分子操作を駆使することにより、ストレスによる神経細胞の構造退縮やうつ様行動に、中央代謝系が関わることを見出した。今後は、ストレスによる中央代謝系の変化を担う分子機序を明らかにすることによって、神経伝達物質を標的とする既存の抗うつ薬とは異なる作用機序を有する新たな創薬標的候補の創出に繋がると考えられる。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (29 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (25 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 4 results)

  • [Journal Article] Chronic social defeat stress increases the amounts of 12-lipoxygenase lipid metabolites in the nucleus accumbens of stress-resilient mice2022

    • Author(s)
      Akiyama Satoshi、Nagai Hirotaka、Oike Shota、Horikawa Io、Shinohara Masakazu、Lu Yabin、Futamura Takashi、Shinohara Ryota、Kitaoka Shiho、Furuyashiki Tomoyuki
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 12 Issue: 1 Pages: 11385-11385

    • DOI

      10.1038/s41598-022-15461-7

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Single-Shot 10K Proteome Approach: Over 10,000 Protein Identifications by Data-Independent Acquisition-Based Single-Shot Proteomics with Ion Mobility Spectrometry2022

    • Author(s)
      Kawashima Yusuke、Nagai Hirotaka、Konno Ryo、Ishikawa Masaki、Nakajima Daisuke、Sato Hironori、Nakamura Ren、Furuyashiki Tomoyuki、Ohara Osamu
    • Journal Title

      Journal of Proteome Research

      Volume: - Issue: 6 Pages: 1418-1427

    • DOI

      10.1021/acs.jproteome.2c00023

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effects of Severe Sleep Disruption on the Synaptic Ultrastructure of Young Mice2021

    • Author(s)
      Nagai Hirotaka、de Vivo Luisa、Marshall William、Tononi Giulio、Cirelli Chiara
    • Journal Title

      eneuro

      Volume: 8 Issue: 4 Pages: ENEURO.0077-21.2021

    • DOI

      10.1523/eneuro.0077-21.2021

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Stress-induced sleep-like inactivity modulates stress susceptibility in mice2020

    • Author(s)
      Nagai Midori、Nagai Hirotaka、Numa Chisato、Furuyashiki Tomoyuki
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 10 Issue: 1 Pages: 19800-19800

    • DOI

      10.1038/s41598-020-76717-8

    • NAID

      120006950335

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Chronic social stress alters synaptic central metabolism for depression2023

    • Author(s)
      Nagai H, Nagai M, Numa C, Ota K, Yamashita T, Kawashima Y, Ohno N, Kataoka Y, Shimma S, Mimori-Kiyosue Y, Kato T, Soga T, Furuyashiki T
    • Organizer
      第128回日本解剖学会全国学術集会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 慢性社会ストレスによるシナプス構造変化とその分子機序の解析2022

    • Author(s)
      永井 裕崇
    • Organizer
      BPCNPNPPP 4学会合同年会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 社会ストレスによる脳代謝リモデリング2022

    • Author(s)
      永井 裕崇
    • Organizer
      第16回メタボロームシンポジウム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 慢性社会ストレスによるシナプス構造変化とその分子機序の解析2022

    • Author(s)
      永井 裕崇、古屋敷 智之
    • Organizer
      国立研究開発法人日本医療研究開発機構 精神・神経疾患領域/マルチセンシング連携推進ワークショップ
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 慢性社会ストレスによるシナプス構造変化とその分子機序の解析2022

    • Author(s)
      Nagai H, Nagai M, Numa C, Yamashita T, Kawashima Y, Ohno N, Kataoka Y, Shimma S, Mimori-Kiyosue Y, Kato T, Soga T, Furuyashiki T
    • Organizer
      第96回日本薬理学会年会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 慢性社会ストレスはシナプスの中央代謝系を変化して抑うつを誘導する2022

    • Author(s)
      Nagai H, Nagai M, Numa C, Yamashita T, Kawashima Y, Ohno N, Kataoka Y, Shimma S, Mimori-Kiyosue Y, Kato T, Soga T, Furuyashiki T
    • Organizer
      NEURO 2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 慢性社会ストレスによるシナプス構造変化とその分子機序の解析2022

    • Author(s)
      永井 裕崇、古屋敷 智之
    • Organizer
      第127回日本解剖学会全国学術集会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 社会ストレスによる脳組織の超微細な細胞生物学的変化の解析とその機序・役割の解明2022

    • Author(s)
      永井 裕崇
    • Organizer
      関西共創の場 第6回若手人材育成セミナー
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Chronic social stress alters synaptic central metabolism for depression2022

    • Author(s)
      Nagai H, Nagai M, Numa C, Yamashita T, Kawashima Y, Ohno N, Kataoka Y, Shimma S, Mimori-Kiyosue Y, Kato T, Soga T, Furuyashiki T
    • Organizer
      第95回日本薬理学会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Roles of synaptic mitochondrial regulations for stress susceptibility2022

    • Author(s)
      Numa C, Nagai H, Nagai M, Yamashita T, Kawashima Y, Ohno N, Kataoka Y, Mimori-Kiyosue Y, Kato T, Furuyashiki T
    • Organizer
      第95回日本薬理学会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Analysis of aging-induced neural dysfunctions and their biological basis2022

    • Author(s)
      Yamada R, Nagai H, Numa C, Horikawa I, Nagai M, Kawashima Y, Furuyashiki T
    • Organizer
      第95回日本薬理学会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 質量分析イメージング法を用いた毛髪成分可視化によるストレスモニタリング手法の開発2021

    • Author(s)
      植木瞭生, 永井裕崇,古屋敷智之,福崎英一郎, 新間秀一
    • Organizer
      第73回日本生物工学会大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Multiomic analyses of subcellular mechanisms underlying social stress-induced depressive-like behaviors in mice2021

    • Author(s)
      Nagai H and Furuyashiki T
    • Organizer
      第44回日本神経科学大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] マウスの社会ストレスは前頭前皮質錐体神経細胞の樹状突起消失に先行して細胞内変性を誘導する2021

    • Author(s)
      Numa C, Nagai H, Nagai M, Ohno N, Mimori-Kiyosue Y, Kataoka Y, Furuyashiki T
    • Organizer
      第44回日本神経科学大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Multiple individual variabilities in cognitive aging2021

    • Author(s)
      Yamada R, Nagai H, Numa C, Furuyashiki T
    • Organizer
      第44回日本神経科学大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Multiple individual variabilities in cognitive aging2021

    • Author(s)
      Yamada R, Nagai H, Numa C, Furuyashiki T
    • Organizer
      The 23rd Korea-Japan Joint Seminar on Pharmacology (23rd KJJSP)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Subcellular mechanisms of social stress2021

    • Author(s)
      Nagai H、 Furuyashiki T
    • Organizer
      第94回日本薬理学会年会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Social stress induces subcellular degeneration preceding dendritic loss of prefrontal pyramidal neurons in mice.2021

    • Author(s)
      Numa C、 Nagai H、 Nagai M、 Ohno N、 Mimori-Kiyosue Y、 Kataoka Y、 Furuyashiki T
    • Organizer
      第94回日本薬理学会年会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 三次元電子顕微鏡法2020

    • Author(s)
      永井裕崇
    • Organizer
      文部科学省新学術領域研究「マルチスケール精神病態の構成的理解」第3回若手育成セミナー「神経回路の可視化・操作・モデリングのための最先端技術」
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Social stress-induced ultrastructural alterations of prefrontal neurons in mice2020

    • Author(s)
      永井裕崇、 古屋敷智之
    • Organizer
      第50回日本神経精神薬理学会年会、第42回日本生物学的精神医学会年会、第4回日本精神薬学会総会・学術集会 合同年会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Analysis of ultrastructural alterations in the mouse medial prefrontal cortex toward the understanding of pathophysiology of social stress-induced depressive-like behaviors2020

    • Author(s)
      永井裕崇、 古屋敷智之
    • Organizer
      第125回日本解剖学会全国学術集会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 社会ストレスによる神経細胞の微細構造変化とその役割2020

    • Author(s)
      永井裕崇、 古屋敷智之
    • Organizer
      AMED-CREST、PRIME研究開発領域「画期的医薬品等の創出をめざす脂質の生理活性と機能の解明」令和2年度PRIME会議
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Analysis of ultrastructural alterations in the mouse medial prefrontal cortex toward the understanding of pathophysiology of social stress-induced depressive-like behaviors2020

    • Author(s)
      Nagai H、 Furuyashiki T
    • Organizer
      新学術領域「マルチスケール精神病態の構成的理解」第三回領域会議
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Analysis of ultrastructural alterations in the mouse medial prefrontal cortex toward the understanding of pathophysiology of social stress-induced depressive-like behaviors2020

    • Author(s)
      Nagai H、 Furuyashiki T
    • Organizer
      第93回日本薬理学会年会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Social defeat stress altered microglia-neuron interaction in the medial prefrontal cortex of mice2020

    • Author(s)
      Nagai M、 Nagai H、 Furuyashiki T
    • Organizer
      第93回日本薬理学会年会
    • Related Report
      2020 Research-status Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi