リハビリテーションによる神経回路リモデリングへのアルカドリンの関与
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20K11520
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 59040:Nutrition science and health science-related
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
田中 秀和 立命館大学, 生命科学部, 教授 (70273638)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山形 要人 公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳・神経科学研究分野, 研究員 (20263262)
澤野 俊憲 立命館大学, 生命科学部, 助教 (60805597)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
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| Keywords | 脳梗塞 / リハビリテーション / 日常生活動作（ADL） / 神経回路リモデリング / シナプス可塑性 / プロトカドヘリン / 樹状突起スパイン / 接着分子 / アルカドリン |
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| Outline of Research at the Start |
平成29年の脳血管疾患による死亡数は11万人弱で、全死因の3位であった。しかしながら、治療手段は未だ不十分である。リハビリテーションが有効だが、このとき残存した神経がリモデリングを起こし、欠損した機能の一部を代償する。神経活動によって誘導されるアルカドリンは、神経回路リモデリングに関与する。本研究計画では、脳梗塞後のリハビリテーションで、アルカドリンが神経回路リモデリングに果たす役割を検討する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳梗塞後、リハビリテーションにより、残存脳組織が再編され、欠損した神経回路機能を代償する。このとき、個体発生における神経回路形成過程の一部が再活性化すると考えられる。神経細胞が突起を伸ばし、結合すべき相手とシナプス結合し、神経回路を形成するためには、突起同士を特異的に結びつける接着分子が必要である。特に神経活動で誘導されるアルカドリン（プロトカドヘリン８）の役割は興味深い。本研究は、脳梗塞後リハビリテーションで、アルカドリンが神経回路再編に果たす役割を明らかにすることを目指している。
過年度①脳梗塞範囲が個体間でばらつかないC.B-17マウス中大脳動脈閉塞モデルを用い、脳梗塞後14日間の自発運動が運動機能回復に有効であることを、ワイヤハング、格子歩行、クライムダウン試験で確認した。②神経細胞に色素Lucifer Yellowを注入して樹状突起スパインを可視化し、脳梗塞・自発運動によるスパイン密度変化を測定した。③スパイン密度制御性分子アルカドリンは、脳梗塞近傍の海馬歯状回などで劇的に誘導された。アルカドリン誘導には虚血後脳における神経細胞の過剰興奮が関与することが示された。④スパイン密度変化へのアルカドリンの関与を検討するため、Arcadlin遺伝子欠損マウスをC57BL/6からC.B-17系統に戻し交配し、8世代に到達した。
2022年度は以下の検討を進めた。⑤Arcadlin遺伝子欠損C.B-17系統マウスでの脳梗塞・自発運動介入実験を一部開始した。⑥脳梗塞・自発運動介入の有無によって、新たに病巣側脳内で増える細胞種がアストロサイトであることを同定した。⑦アストロサイトの網羅的遺伝子発現パターンを、脳梗塞・自発運動介入の有無により比較し、スパイン数制御性分泌タンパク質であるリポカリン２が、運動介入によるスパイン数正常化に寄与する可能性を見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでは概ね計画通りに進んでいる。コロナ禍の影響が持続していたが、本研究を開始する以前から、実験系やモデルの検討を行ってきた蓄積があるので、なんとか結果を出すことができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに脳梗塞への治療的介入として脳梗塞発症後14日間の自発運動が、介入強度、期間ともに適切であることをワイヤハング試験、格子歩行試験、クライムダウン試験で確認した。また、脳梗塞後の自発運動介入の有無によって、新たに病巣近傍で増える細胞種がアストロサイトであることを同定した。さらにアストロサイトをそれぞれの条件のモデルマウス脳から単離し、マイクロアレイにより、病態改善に関与する可能性のある分泌タンパク質リポカリン2を同定した。
一方、脳梗塞および自発運動介入による脳梗塞巣周囲神経細胞樹状突起スパイン密度の変化を検出した。さらに樹状突起スパイン密度制御性接着分子アルカドリンが、脳梗塞に陥った大脳皮質同側近傍の海馬歯状回などで劇的に誘導されることも示した。本年度は、このスパイン密度変化にアルカドリンが関与する可能性を検討することを目指して、Arcadlin遺伝子欠損C.B-17系統マウスでの脳梗塞後運動介入実験を推進する。予備的な実験は一部開始しているが、遺伝子組換えマウスの準備に時間がかかるので、精力的に推進して成果につなげたい。
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Report
(3 results)
Research Products
(27 results)
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[Journal Article] Dendritic Spine Density is Increased in Arcadlin-deleted Mouse Hippocampus.2020
Author(s)
Takeuchi C, Ishikawa M, Sawano T, Shin Y, Mizuta N, Hasegawa S, Tanaka R, Tsuboi Y, Nakatani J, Sugiura H, Yamagata K, Tanaka H.
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Journal Title
Neuroscience
Volume: 442
Pages: 296-310
DOI
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