Hippocampal LTP induction facilitated by hydrogen sulfiden and polysulfides through the enhancement of NMDA receptor activation
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23K06016
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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 46030:Function of nervous system-related
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| Research Institution | Tokyo University of Science, Yamaguchi |
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Principal Investigator |
木村 英雄 山陽小野田市立山口東京理科大学, 薬学部, 教授 (30321889)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 硫化水素 / ポリサルファイド / 神経伝達 / LTP / アストロサイト / D-セリン |
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| Outline of Research at the Start |
H2SはNMDA型グルタミン酸受容体（NMDAR）活性亢進により記憶に係る海馬長期増強（LTP）誘導促進を行うが、詳細なメカニズムは明らかになっていない。一方、過硫化体H2Snは神経シナプスを取り巻くグリアの一種アストロサイトのカルシウムチャネル（TRPA1）を活性化する。当初H2Sによると報告されたLTP誘導促進は、H2SとH2Snの協働的な働きによって制御されていると考えられている。本研究では、H2SとH2Snの生産酵素3MSTとH2Snの標的TRPA1欠損ラットを用いて、生化学的・電気生理学的解析を行い、H2SとH2SnによるNMDAR活性亢進とLTP誘導促進メカニズムを解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
硫化水素及びポリサルファイド生合成酵素3-メルカプトピルビン酸イオウ転移酵素（３MST）とポリサルファイドの標的分子トランジェントレセプターポテンシャルアンキリン1(TRPA1)チャネルそれぞれのKOラット脳から神経とアストロサイトの培養細胞を作成し、H2S及びH2Snに対する反応性をCa2＋イメージングで測定し、野生型と比較した。グルタミン酸に対する反応性が。各KOラット脳神経では有意ではあるがわずかに減少していた。
脳内在性H2S, H2SnおよびD-セリン量について、 3MST-KO、TRPA1-KOと野生型ラット脳と比較した。具体的には、H2S, H2Snについては、以前行った方法に従い（Kimura et al., 2017）アルキル化剤存在下に脳ホモジネートを調製し、アルキル化剤と結合し安定化したH2SやH2SnをLC-MS/MSを使って定量した。一方、D-セリンについては、Grantらの方法に従い（Grant et al.,2006）、脳ホモジネート上清をHPLCで測定し、定量した。脳内在性H2S及びH2Snはともに、３MST-KOで低く、予想外であったのは、TRPA1-KOでも低かったことである。
これは、TRPA1-KOによって、３MSTレベル及び、その基質3-メルカプトピルビン酸合成に必要なシステイン量が低下していたことによると考えられる。内在性D-セリン量については特に変化は認められなかった。
Duttonらの方法に従い（Dutton et al., 1981）調整したラット浮遊脳細胞に、H2SやH2Snのナトリウム塩であるNa2SやNa2Snを投与し、細胞外液および細胞内のD-セリン量をGrantの方法に従ってHPLC定量した。D-セリンの放出は認められなかったが、予想外に、GABA及びグルタミン酸の放出が確認された。
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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
生後ラット脳からの神経細胞とアストロサイトが予想以上に順調に培養できたため、それらの反応性を測定することができた。またD-セリンやGABA, グルタミン酸を測定する浮遊細胞の調整及びHPLCの測定が順調に進んだ。インビボラット脳からのマイクロダイアリシス及びLTP測定も順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
浮遊細胞では、脳内での配置とは異なり、神経細胞とアストロサイトの相互作用が減弱している。そのため、アストロサイトとの相互作用によって行われる神経細胞からのD-セリンの放出などが的確に把握することが難しい。そこで、TRPA1-KOと野生型ラット脳にマイクロダイアリシスプローブを植え込み、Na2SやNa2S2を溶解した緩衝溶液で海馬CA1領域を還流し、刺激により放出されたD-セリンを同じマイクロダイアリシスプローブから回収し、HPLCによって測定する。
３MST-KO,TRPA1-KOと野生型６週令ラット海馬スライス(厚さ400 マイクロm)を作成し、CA1/CA2境界領域の放射状層を頻回電気刺激しLTPを誘導する。CA1領域ピラミダル細胞層から細胞外記録を行い、３MSTとTRPA1チャネルのLTPへの影響を調べる。
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Report
(1 results)
Research Products
(6 results)
