活動依存的な細胞標識技術を用いたフェロモン記憶形成に関わる神経回路変化解析
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22K06831
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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 | Kochi University |
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Principal Investigator |
谷口 睦男 高知大学, 教育研究部医療学系基礎医学部門, 准教授 (10304677)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村田 芳博 高知大学, 教育研究部医療学系基礎医学部門, 助教 (40377031)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 電気生理学 / 鋤鼻系 / シグナル伝達 / 相反性シナプス |
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| Outline of Research at the Start |
当研究室では学習記憶の神経機構を解明するため、雌マウスに形成される雄フェロモンに対する記憶をモデルシステムとして用いてきた。その記憶の座が副嗅球であることを見出したが、シナプスレベルでの記憶の神経機構の詳細は不明のままであり、個々の細胞レベルでの解析が切望されていた。
本研究は、フェロモン刺激に応答した細胞を持続的に可視化できる（刺激終了後も可視化される）遺伝子改変マウスを用い、フェロモン記憶を支える副嗅球内でのフェロモン情報の処理機構を、主として電気生理学的手法を適用することにより、シナプスレベルで解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
フェロモン記憶の座である副嗅球の主要な神経回路は、僧帽細胞-顆粒細胞間の相反性シナプスであるが、その電気生理学的な性質についてはなお不明な点が多い。そこで、行動薬理学的実験からフェロモン記憶に関与することが示唆されている機能分子（各種Ca2+チャネル、下垂体後葉ホルモンなど）のうち、バゾプレッシンに対する阻害薬および作動薬の相反性シナプス電流に対する効果を調べてきた。
僧帽細胞に脱分極刺激与えると、上記相反性シナプス由来の抑制性シナプス後電流（IPSC）が生じる。この相反性シナプス伝達は、僧帽細胞から顆粒細胞へのグルタミン酸作動性シナプス伝達と、顆粒細胞から僧帽細胞へのGABA作動性シナプス伝達の両方を含んでいる。バソプレシンの作用についてより正確な知見を得るためには、片方ずつ分離して調べる必要がある。
そこで今年度は、イオン型グルタミン酸受容体阻害薬を用いて僧帽細胞から顆粒細胞へのグルタミン酸作動性シナプス伝達を遮断しておき、顆粒細胞から僧帽細胞へのGABA作動性シナプス伝達におけるバゾプレシンの作用を調べた。この方法により、上記GABA作動性シナプス伝達に対するバゾプレシンの作用点が、シナプス前機構か後機構によるのかの特定を進めた。
これまでの研究結果からは、バソプレッシンの作用がGABA作動性シナプス伝達のうちのシナプス前機構を介すること、およびバゾプレシンの細胞外投与により顆粒細胞のCa2+電流が抑制されることが示唆されている。今年度は、シナプス前機構を介する仕組みの中で広く受け入れられている機構である、シナプス前細胞（顆粒細胞）のCa2+電流の修飾について重点を置いた。
顆粒細胞のCa2+電流測定を継続して行い、電位依存性特性の解析を行った。この結果、複数の刺激電位においてバソプレシンによる高閾値型Ca2+コンダクタンスの抑制が有意に起こることを明らかにした。
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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
当該年度は、バゾプレシンの、細胞レベルでの作用（具体的には相反性シナプス電流に対する作用点）をさらに調べることを目標とした。上記相反性シナプス電流に対する抑制作用に関わっているバゾプレシンの作用点について、顆粒細胞から僧帽細胞へのGABA作動性シナプス伝達に関する新たな知見が得られた。今年度の知見は、シナプス前側の詳細な記録・解析から得られた成果である。これまでは用いた刺激電位のうちの1つのみでしかバソプレシン投与による結果に対して有意差が得られなかったが、今年度は記録成功例が増えたことにより、複数の刺激電位において有意差が得られた。フェロモン記憶に必須である上記相反性シナプス伝達の特性に関する従来の知見を着実に発展させるものである。
以上から、当該研究は順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1）相反性シナプス電流に対するバゾプレシン受容体の作用…当該年度は、相反性シナプス電流に対する抑制作用を有するバゾプレシンの作用のうち、顆粒細胞から僧帽細胞へのGABA作動性シナプス伝達について、特にシナプス前機構への作用について調べた。顆粒細胞にパッチクランプ法を適用し、バゾプレシンの細胞外投与により抑制される顆粒細胞のCa2+電流がどのタイプのものか、今年度の成果をふまえて各種チャネル阻害薬等を用いて引き続き調べる。
Ca2+電流はNa+電流やK+電流に比べると応答が小さく、また顆粒細胞は小型であるため頻繁にCa2+電流自体が記録できなくなる（run down現象）。したがって、同じ細胞で複数種の薬物投与の作用を調べるのには困難を伴うことが予想される。この場合は、顆粒細胞よりは大型で電気記録に安定性を示す僧帽細胞からの記録を先に行う。これにより、僧帽細胞から顆粒細胞へのグルタミン酸作動性シナプス伝達について調べる。
(2）一夫一婦型齧歯類の相反性シナプス伝達に対するバゾプレシンの作用…研究代表者が見出した、マウスフェロモン記憶に重要な役割を果たしている副嗅球相反性シナプス伝達に対するバゾプレッシンの抑制作用を多角的に捉えるため、プレリーハタネズミ（一夫一婦型齧歯類）を用いて上記相反性シナプス電流に対するバゾプレシンの作用を調べ、これまで得られたマウス（乱交型齧歯類）の結果と比較する。
予備実験において、ハタネズミ副嗅球スライス標本はマウス標本に比べて健康な細胞を含むスライスを得るのが困難であることを見出している。そのため、来年度は先ずハタネズミ副嗅球スライスからの相反性電流の測定を試みる。将来的には、我々がマウスで見出した相反性シナプス伝達に対するバソプレシンの抑制作用が、ハタネズミにおいても見られるのか、抑制の程度はマウスより強いのか弱いのかといった点について調べる。
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Report
(1 results)
Research Products
(13 results)
