Elucidation of the molecular mechanism of acute stress by visualization of dendritic spines in the hippocampus.

• Project/Area Number: 23700369
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Neuroscience in general
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: HOJO Yasushi 東京大学, 総合文化研究科, 特任研究員 (20536875)
• Project Period (FY): 2011 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2012: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2011: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 海馬 / 記憶学習 / 急性ストレス / シナプス / スパイン / ストレスホルモン / コルチコステロン / リン酸化カスケード / ストレスステロイド

Research Abstract

(1) We revealed that the molecular mechanism of spinogenesis induced by acute stress is“CORT→GR→Erk MAPK, PKA, PKC, PI3K→actin polymerization or rearrangement →spinogenesis and enlargement of spine head diameter”, which is completely different fromchronic stress effect with gene transcription.(2) We determined the concentration of hippocampus-synthesized CORT as 7 nM by using adrenalectomized rats and liquid chromatography- tandem mass spectrometry. Surprisingly, low dose CORT (~10 nM) induced spinogenesis, suggesting that low dose CORT may have a neurotrophic effect whereas high dose CORT (~1 μM) under stressful condition has deleterious effects.

Research Products

• [Journal Article] Bisphenol A significantly modulates long-term depression in the hippocampus as observed by multielectrode system (2013)
  • Author(s): Hasegawa Y, Ogiue-Ikeda M, Tanabe N,Kimoto T, Hojo Y, Yamazaki T, Kawato S
  • Journal Title: Neuroendocrinol. Lett. Volume: 34(2) Pages: 129-34
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mild exercise increases dihydrotestosterone in hippocampus providing evidence for androgenic mediation of neurogenesis. (2012)
  • Author(s): Okamoto M, Hojo Y, Inoue K, Matsui T, Kawato S, Mc Ewen BS, Soya H.
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A Volume: 109 Issue: 32 Pages: 13100-13105
  • DOI: 10.1073/pnas.1210023109
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Corticosterone Induces Rapid Spinogenesis via Synaptic Glucocorticoid Receptors and Kinase Networks in Hippocampus. (2012)
  • Author(s): Komatsuzaki Y, Hatanaka Y, Murakami G, Mukai H, Hojo Y, Saito M, Kimoto T, Kawato S.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 7(4) Issue: 4 Pages: e34124-e34124
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0034124
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nanomolar dose of bisphenol A rapidly modulates spinogenesis in adult hippocampal neurons (2012)
  • Author(s): Tanabe N, Yoshino H, Kimoto T, Hojo Y, Ogiue-Ikeda M, Shimohigashi Y, Kawato S
  • Journal Title: Mol Cell Endocrinol Volume: 351 Issue: 2 Pages: 317-325
  • DOI: 10.1016/j.mce.2012.01.008
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hippocampal synthesis of sex steroids and corticosteroids : essential for modulation of synaptic plasticity (2011)
  • Author(s): Hojo Y, Higo S, Kawato S, Hatanaka Y, Ooishi Y, Murakami G, Ishii H, Komatsuzaki Y, Ogiue-Ikeda M, Mukai H, Kimoto T
  • Journal Title: Front Neuroendocrine Science Volume: 2 Pages: 43-43
  • DOI: 10.3389/fendo.2011.00043
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Regulation of synaptic plasticity by hippocampus synthesised estradiol (2011)
  • Author(s): Barron A, Hojo Y, Muka H, Higo S, Ooishi Y, Hatanaka Y, Ogiue-Ikeda M, Murakami G, Kimoto T, Kawato S
  • Journal Title: Horm Mol Biol Clin Invest Volume: 7(2) Issue: 2 Pages: 361-375
  • DOI: 10.1515/hmbci.2011.118
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Modulation of synaptic plasticity in the hippocampus by hippocampus-derived estrogen and androgen (2011)
  • Author(s): Ooishi Y, Kawato S, Hojo Y, Hatanaka Y, Higo S, Murakami G, Komatsuzaki Y, Ogiue-Ikeda M, Kimoto T, Mukai H
  • Journal Title: J steroid Biochem Mol Biol Volume: (In Press) Issue: 1-2 Pages: 37-51
  • DOI: 10.1016/j.jsbmb.2011.10.004
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Endogenous Synthesis of Corticosteroids in the Hippocampus (2011)
  • Author(s): Higo S, Hojo Y, Ishii H, Komatsuzaki Y, Ooishi Y, Murakami G, Mukai H, Yamazaki T, Nakahara D, Anna B, Kimoto T, Kawato S
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 6(7) Issue: 7 Pages: 21631-21631
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0021631
  • NAID: 120005300503
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Estradiol Rapidly Rescues Synaptic Transmission from Corticosterone-induced Suppression via Synaptic/Extranuclear steroid Receptors in the Hippocampus (2011)
  • Author(s): Ooishi Y, Mukai H, Hojo Y, Murakami G, Hasegawa Y, Shindo T, Morrison JH, Kimoto T, Kawato S
  • Journal Title: Cereb Cortex Volume: 22(4) Issue: 4 Pages: 926-936
  • DOI: 10.1093/cercor/bhr164
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Automated analysis of spines from confocal laser microscopy images : application to the discrimination of androgen and estrogen effects on spinogenesis (2011)
  • Author(s): Mukai H, Hatanaka Y, Mitsuhashi K, Hojo Y, Komatsuzaki Y, Sato R, Murakami G, Kimoto T, Kawato S
  • Journal Title: Cereb Cortex Volume: 21(12) Issue: 12 Pages: 2704-2711
  • DOI: 10.1093/cercor/bhr059
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 記憶・学習中枢海馬の性差は海馬で合成されるホルモンによるものである (2012)
  • Author(s): 北條泰嗣,若林正彦,吉田広太郎,木本哲也川戸佳
  • Organizer: 第50回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学東山キャンパス(愛知県、名古屋市)
  • Year and Date: 2012-09-24
• [Presentation] コルチコステロンは、シナプス局在のGR-kinase系を介して、海馬神経シナプスを増やす (2012)
  • Author(s): 小松崎良将,粕谷昌寿,北條泰嗣川戸佳
  • Organizer: 第50回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学東山キャンパス(愛知県、名古屋市)
  • Year and Date: 2012-09-24
• [Presentation] 新規なスパイン解析プログラム (2012)
  • Author(s): 向井秀夫,畑中悠佑,三橋賢司,村上元,北條泰嗣,川戸佳
  • Organizer: 第50回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学東山キャンパス(愛知県、名古屋市)
  • Year and Date: 2012-09-24
• [Presentation] 老化に伴う海馬神経シナプスの密度の減少と記憶の劣化 (2012)
  • Author(s): 川戸佳,李香蓮,北條泰嗣
  • Organizer: 第50回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学東山キャンパス(愛知県、名古屋市)
  • Year and Date: 2012-09-24
• [Presentation] コルチコステロンは急性的に海馬のスパイン新生を引き起こす (2012)
  • Author(s): 小松崎良将,北條泰嗣,畑中悠佑,向井秀夫,村上元,川戸佳
  • Organizer: 第35回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場(愛知県、名古屋市)
  • Year and Date: 2012-09-21
• [Presentation] ラット海馬シナプスにおけるステロイドの合成とその作用 (2012)
  • Author(s): 北條泰嗣,向井秀夫,若林正彦,吉田広太郎,山崎岳,木本哲也,川戸佳
  • Organizer: 第35回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場(愛知県、名古屋市)
  • Year and Date: 2012-09-19
• [Presentation] 海馬の神経シナプスを制御する性ステロイド合成と受容体に性差はあるか (2012)
  • Author(s): 若林正彦,北條泰嗣,肥後心平,川戸佳
  • Organizer: 第35回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場(愛知県、名古屋市)
  • Year and Date: 2012-09-19
• [Presentation] 記憶・学習中枢海馬が合成する男性・女性ホルモンとその作用 (2011)
  • Author(s): 北條泰嗣,川戸佳
  • Organizer: 第82回日本動物学会大会
  • Place of Presentation: 旭川市大雪クリスタルホール(北海道、旭川市)
  • Year and Date: 2011-09-21
• [Presentation] 記憶・学習中枢海馬に性差はあるか?その3 (2011)
  • Author(s): 北條泰嗣,肥後心平,上林正修,向井秀夫,木本哲也,川戸佳
  • Organizer: 第49回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 兵庫県立大学姫路書写キャンパス(兵庫県、姫路市)
  • Year and Date: 2011-09-18
• [Presentation] 老化に伴う海馬神経シナプスの密度の減少 (2011)
  • Author(s): 芳野日南子,北條泰嗣,鍋嶋美貴,川戸佳
  • Organizer: 第49回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 兵庫県立大学姫路書写キャンパス(兵庫県、姫路市)
  • Year and Date: 2011-09-18
• [Presentation] Sex hormones ynthesisandsynaptocrinologyinrathippocampalsynapses (2011)
  • Author(s): HojoY,HigoS,MukaiH,HaradaN,YamazakiT,KimotoT,KawatoS
  • Organizer: 第34回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県、横浜市)
  • Year and Date: 2011-09-16
• [Presentation] Sex differences in the steroidogenic systems in the rat hippocampus (2011)
  • Author(s): Uebayashi M, Higo S, Hojo Y, Kominami T, Kawato S
  • Organizer: 第34回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県、横浜市)
  • Year and Date: 2011-09-16
• [Presentation] Automated analysis of spines from confocal laser microscopy images: application to the discrimination of androgen and estrogen effects on hippocampal neurons (2011)
  • Author(s): Mukai H, Hatanaka Y, Mitsuhashi K, HojoY, Kawato S
  • Organizer: 第34回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県、横浜市)
  • Year and Date: 2011-09-16
• [Presentation] Corticosterone induced rapid spinogenesis via synaptic glucocorticoid receptor and kinases in rat hippocampus (2011)
  • Author(s): Komatsuzaki Y, Hojo Y, Hatanaka Y, Murakami G, Mukai H, Kawato S
  • Organizer: 第34回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県、横浜市)
  • Year and Date: 2011-09-16
• [Presentation] 記憶・学習中枢海馬が合成する男性・女性ホルモンとその作用 (2011)
  • Author(s): 北條泰嗣
  • Organizer: 第82回日本動物学会(招待講演)
  • Place of Presentation: 旭川市大雪クリスタルホール（北海道）
• [Presentation] 記憶・学習中枢海馬に性差はあるか？その３ (2011)
  • Author(s): 北條泰嗣
  • Organizer: 第49回日本生物物理学会
  • Place of Presentation: 兵庫県立大学（兵庫県）
• [Presentation] ラット海馬シナプスにおける性ホルモンの合成と局所分泌 (2011)
  • Author(s): 北條泰嗣
  • Organizer: 第34回日本神経科学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県）
• [Presentation] ラット海馬シナプスにおけるステロイドの合成とその作用
  • Author(s): 北條泰嗣
  • Organizer: 第35回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（名古屋市）
• [Presentation] 記憶・学習中枢海馬の性差は海馬で合成されるホルモンによるものである
  • Author(s): 北條泰嗣
  • Organizer: 第50回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学（名古屋市）