| Project/Area Number |
21K06767
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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 48020:Physiology-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
中村 佳子 名古屋大学, 医学系研究科, 講師 (60548543)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 恒常性 / 体温調節 / プロスタグランジン / 発熱 / 代謝 / 脳 / 神経回路 |
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| Outline of Research at the Start |
視床下部の視索前野は末梢由来の神経情報や液性情報などの入力を受けて統合し、出力する恒常性維持の司令塔であると考えられるが、視索前野の局所神経回路メカニズムは不明である。研究代表者は、感染性発熱の引き金となるプロスタグランジンEP3受容体を発現する視索前野のニューロンが温度感受性を持ち、平常の体温の恒常性を維持すると仮説を立てた。遺伝子組換えラットを用いて、このニューロン群の投射や活動を解析するとともに活動を制御して体温調節への影響を検討することでEP3発現ニューロンを軸とした視索前野の局所神経回路を明らかにし、体温調節を含めた生体恒常性維持のメカニズムの本質を解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳の視床下部にある視索前野は体温調節中枢であり、血液脳関門の脆弱な脳室周囲器官の近傍にあるため、神経情報のみならず液性因子を受け取って統合していると考えられる。しかしながら、体温調節を行うために情報を統合し指令を送る体温調節中枢の司令塔とされる神経細胞群は同定されていなかった。そこで、研究代表者は、発熱メディエーターであるプロスタグランジンE2の受容体であるEP3を発現する視索前野のニューロンが、発熱の鍵となるだけではなく平常時の体温調節を指令する役割を持つと仮説を立て実験を行なった。研究代表者が作製した遺伝子組み換えラットとウイルスを組み合わせて、視索前野EP3ニューロン特異的に投射先の可視化や操作を行った。その結果、投射先の神経終末はGABA作動性のマーカーであるVGATを多く含有し、スライスパッチクランプ法で確認したところGABAを放出することがわかった。また、化学遺伝学技術によって視索前野のEP3ニューロンを活性化すると体温低下が起こり、抑制すると体温上昇が起こった。このように、視索前野のEP3ニューロンはGABA作動性に体温を上下させて両方向性にコントロールする司令塔であることが世界で初めて示された。一方で、視索前野のEP3ニューロンの細胞体でin situ hybridizationを行うと、グルタミン酸作動性ニューロンのマーカーであるVGLUT2のmRNAを発現する細胞が、GABA作動性ニューロンのマーカーであるGAD67のmRNAを発現する細胞よりも多かった。これは、EP3ニューロンがGABA作動性である所見とは全く逆であった。そのため、細胞体で転写されたGABA作動性ニューロンマーカーのmRNAが速やかに軸索終末へ運ばれている可能性を検証するため、EP3ニューロンの神経終末に含まれる神経伝達物質マーカーのmRNA発現を検証している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
視索前野のEP3発現ニューロンが発熱を惹起するだけではなく、平常時の体温調節を行う体温調節の司令塔であることを査読付き国際誌に報告した。そして、これまでの研究で得た結果から、新たに視索前野EP3ニューロンの細胞体での神経伝達物質のmRNA発現量と実際の機能が異なるという興味深い知見を得ている。現在は、EP3発現ニューロンの軸索終末において、mRNA発現とタンパク発現の関連を調べている。また、投射先である視床下部背内側部以外の領域における神経伝達物質についても解析を行っている。また本研究で、長期暑熱暴露により、神経終末のGABA作動性ニューロンマーカータンパク質が増加することがわかり、暑熱耐性を獲得するメカニズムの一つである可能性が新たに示唆された。そのため、長期暑熱暴露によっておこる脳内の変化を、作製した遺伝子組み換え動物とウイルスを組み合わせて生理学的、組織学的手法を用いて多面的に調べている。このように、当初の研究計画よりもさらに発展した研究を行っているため当初の計画よりも進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
作製した組み換え動物とウイルスを組み合わせた実験から明らかになった視索前野EP3ニューロンの投射先のうち、視床下部背内側部以外の領域での軸索の終末に含有する神経伝達物質についての解析を進めている。視索前野EP3ニューロンの投射先でのmRNA発現とタンパク質発現について、in situ hybridizationと免疫組織染色を組み合わせて解析し、視索前野のEP3ニューロンの細胞体でのmRNA発現と投射先でのタンパク発現及び機能の相違がなぜ生まれるのかを調べる。視索前野EP3ニューロンの温度感受性も電気生理実験により解析を進める。
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