ストレス性自律生理反応の神経科学的基盤の解明

• Project/Area Number: 22689007
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Environmental physiology (including Physical medicine and Nutritional physiology)
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 中村 和弘 京都大学, 助教 (00548521)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥25,350,000 (Direct Cost: ¥19,500,000、Indirect Cost: ¥5,850,000); Fiscal Year 2011: ¥11,310,000 (Direct Cost: ¥8,700,000、Indirect Cost: ¥2,610,000); Fiscal Year 2010: ¥14,040,000 (Direct Cost: ¥10,800,000、Indirect Cost: ¥3,240,000)
• Keywords: ストレス / 光遺伝学 / チャネルロドプシン / 体温調節 / ストレス疾患 / 恒常性維持 / 自律神経

Research Abstract

本研究の目的は、情動や心理ストレスが自律神経系を含めた生体の恒常性維持システムに作用する脳内メカニズムを個体レベルで解明することである。そのために、情動を司る大脳辺縁系から恒常性維持機能を司る視床下部や脳幹への情動シグナル伝達に関わる未知の神経投射に焦点を当て、覚醒ラットのそうした投射ニューロン群の神経活動を、光遺伝学的技術とin vivo生理学を組み合わせて、特異的に操作する技術の開発を行った。そして、そのストレス性自律生理反応への影響を調べる実験を継続して行っている。本研究の成果は、自律神経失調症などの様々なストレス疾患の病態解明に貢献するものであり、また本研究で開発する、神経接続特異的に活動を操作する技術は、多様な脳機能を司る神経回路及びその動作原理の解明に幅広く応用しうるものである。
1)ChR2あるいはeNpHRの遺伝子を組み込んだウイルスベクターの作製
光によって活性化するカチオンチャネル(チャネルロドプシン2:ChR2)およびクロライドポンプ(ハロロドプシン:eNpHR)の遺伝子を組み込んだウイルスベクターの作製に成功した。
2)逆行性感染した大脳辺縁系ニューロン群の組織学的同定
作製したウイルスを、ラットの脳の中でも、ストレス信号の処理に関わる大脳辺縁系に注入し、ニューロンに感染することを確認した。ウイルス感染によって発現したChR2あるいはeNpHRには蛍光蛋白質をつなげているので、その発現を蛍光顕微鏡下で組織学的に観察することができた。発現したChR2あるいはeNpHRは、自律生理機能制御に関与することが分かっている視床下部などの部位に投射した軸索の終末まで輸送されることも分かった。このように、自律生理機能制御に関与する脳部位に投射する大脳辺縁系ニューロン群にウイルスを用いて遺伝子導入を行い、ChR2やeNpHRが発現することの確認を行った。

Research Products

• [Journal Article] Central neural pathways for thermoregulation (2011)
  • Author(s): Morrison SF, Nakamura K
  • Journal Title: Frontiers in Bioscience Volume: 16 Pages: 74-104
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 視床下部からの交感神経遠心路 (2011)
  • Author(s): 中村和弘
  • Journal Title: 分子精神医学 Volume: 11 Pages: 23-29
• [Journal Article] A Thermosensory pathway mediating heat-defense responses (2010)
  • Author(s): Nakamura K, Morrison SF
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America Volume: 107 Pages: 8848-8853
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 体温調節の中枢神経回路メカニズム (2010)
  • Author(s): 中村和弘
  • Journal Title: 生体の科学 Volume: 61 Pages: 276-285
  • NAID: 40017166564
• [Journal Article] 体温調節のメカニズム (2010)
  • Author(s): 中村和弘
  • Journal Title: 自律神経 Volume: 47 Pages: 281-286
  • NAID: 10026905874
• [Presentation] 「病は気から」の科学的理解を目指して-自律神経生理学からのアプローチ (2011)
  • Author(s): 中村和弘
  • Organizer: 第88回日本生理学会大会 第116回日本解剖学会総会・全国学術総会
  • Place of Presentation: (招待講演 東日本大震災のためJ Physiol Sci誌における誌上開催)
• [Presentation] 体温調節性交感神経プレモーターニューロンを制御するGABA作動性延髄ニューロン (2011)
  • Author(s): 中村佳子、中村和弘、柳川右千夫、Morrison SF
  • Organizer: 第88回日本生理学会大会 第116回日本解剖学会総会・全国学術総会
  • Place of Presentation: (東日本大震災のためJ Physiol Sci誌における誌上開催)
• [Presentation] Social defeat stress activates thermoregulatory sympathetic premotor neurons in the rostral medullary raphe (2011)
  • Author(s): Nakamura K, Battuvshin L, Nakamura Y, Oka T
  • Organizer: Experimental Biology 2011
  • Place of Presentation: 米国・ワシントンDC
• [Presentation] Central efferent pathways mediating shivering thermogenesis (2010)
  • Author(s): Nakamura K, Morrison SF
  • Organizer: Experimental Biology 2010
  • Place of Presentation: 米国・カリフォルニア州・アナハイム
• [Presentation] Thermosensory mechanism to defend body temperature of mammals from environmental thermal challenges(哺乳類が環境温度の変化から体温を守る温度感覚メカニズム) (2010)
  • Author(s): Nakamura K, Morrison SF
  • Organizer: 第87回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 岩手県盛岡市(招待講演)
• [Presentation] 環境ストレスに応じて体温を制御する脳のしくみ (2010)
  • Author(s): 中村和弘
  • Organizer: 第28回内分泌代謝学サマーセミナー
  • Place of Presentation: 長崎県佐世保市(招待講演)
• [Presentation] Central efferent pathways mediating shivering thermogenesis for cold defense and fever.(ふるえ熱産生を司る中枢遠心路) (2010)
  • Author(s): Nakamura K, Morrison SF
  • Organizer: 第33回日本神経科学大会(Neuro2010)
  • Place of Presentation: 兵庫県神戸市
• [Remarks]
  • URL: http://www.cp.kyoto-u.ac.jp/Nakamura/nakamura-j.html