Functional analysis of TLR4-activated long-lived microglia and their neuroprotective effects.

• Project/Area Number: 24590321
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: General pharmacology
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: HIDE IZUMI 広島大学, 医歯薬保建学研究院(医), 助教 (20253073)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): SAKAI Norio 広島大学, 大学院医歯薬保建学研究院, 教授 (70263407)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2013: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2012: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: ミクログリア / トル様受容体4 / 生存 / 死細胞貪食 / 神経保護 / ATP / TLR4 / Toll様受容体4

Outline of Final Research Achievements

Toll-like receptor 4 activation by lipopolysaccharide (LPS) induced both death and survival in rat primary cultured microglia. Here, we investigated the mechanism of survival and purinergic modulation of dead cell phagocytosis and cytokine production in TLR4-activated microglia. LPS stimulation drastically induced the production of GM-CSF and up-regulated GM-CSF receptor signaling in surviving microglia. In addition, LPS-stimulated surviving microglia became motile and actively engulfed dead cells possibly through up-regulated P2Y2 receptors. Furthermore, Adenosine A2a receptors up-regulated by LPS stimulation suppressed TNF production. Purinergic activation promoted a marked elevation of protective cytokines such as activin-A. LPS-stimulated microglia protected neuronal cells in co-culture system. Together, TLR-4-activated long-lived microglia produce GM-CSF as an autocrine survival factor and may acquire protective phenotype through up-regulation of specific purinergic receptors.

Research Products

• [Journal Article] Developmental expression of GPR3 in rodent cerebellar granule neurons is associated with cell survival and protects neurons from various apoptotic stimuli. (2014)
  • Author(s): Tanaka S, Miyagi T, Dohi E, Seki T, Hide I, Sotomaru Y, Saeki Y, Chiocca AE, Matsumoto M, Sakai N
  • Journal Title: Neurobiol Dis. Volume: 68 Pages: 215-227
  • DOI: 10.1016/j.nbd.2014.04.007
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Deregulation of the actin cytoskeleton and macropinocytosis in response to phorbol ester by the mutant protein kinase C gamma that causes spinocerebellar ataxia type 14. (2014)
  • Author(s): Yamamoto K, Seki T, Yamamoto H, Adachi N, Tanaka S, Hide I, Saito N, Sakai N
  • Journal Title: Front Physiol. Volume: 5 Pages: 126-126
  • DOI: 10.3389/fphys.2014.00126
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Mutant gammaPKC that causes spinocerebellar ataxia type 14 upregulates Hsp70, which protects cells from the mutant's cytotoxicity. (2013)
  • Author(s): Ogawa, K., Seki, T., Onji, T., Adachi, N., Tanaka, S., Hide, I., Saito, N., Sakai, N.
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun. Volume: 440 Issue: 1 Pages: 25-30
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2013.09.013
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of the Chemical Chaperone 4-Phenylbutylate on the Function of the Serotonin Transporter (SERT) Expressed in COS-7 Cells (2013)
  • Author(s): Fujiwara, M., Yamamoto, H., Miyagi, T., Seki, T., Tanaka, S., Hide, I., Sakai, N.
  • Journal Title: Journal of Pharmacological Sciences Volume: 122 Issue: 2 Pages: 71-83
  • DOI: 10.1254/jphs.12194FP
  • NAID: 10031185399
  • ISSN: 1347-8613, 1347-8648
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Long-Term Exposure of RN46A Cells Expressing Serotonin Transporter (SERT) to a cAMP Analog Up-regulates SERT Activity and Is Accompanied by Neural Differentiation of the Cells (2013)
  • Author(s): Yamamoto, H
  • Journal Title: Journal of Pharmacological Sciences Volume: 121 Issue: 1 Pages: 25-38
  • DOI: 10.1254/jphs.12229FP
  • NAID: 10031147584
  • ISSN: 1347-8613, 1347-8648
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of the chemical chaperone 4-phenylbutylate on the function of the serotonin transporter (SERT) expressed in COS-7 cells. (2013)
  • Author(s): Fujiwara, M., Yamamoto, H., Hide, I., Sakai, N., et al
  • Journal Title: J. Pharmacol. Sci. Volume: in press
  • NAID: 10031185399
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Establishment of a novel fluorescence-based method to evaluate chaperone-mediate autophagy in a singlz neuron (2011)
  • Author(s): Seki, T., Ki Y., Tanaka, S., Dohi, E., Onji, T., Yamamoto, K., Seki T, Yoshino KI, Tanaka S, Dohi E, Onji T, Yamamoto K, Hide, I., Sakai, N. et al.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 7 Issue: 2 Pages: e31232-e31232
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0031232
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hypoxic stress activates chaperone-mediated autophagy and modulates neuronal cell survival (2011)
  • Author(s): Dohi, E., Tanaka, S., Seki, T, m Miyagi, T., Hide, I., Sakai, N. et al.
  • Journal Title: Neurochemistry International Volume: 60 Issue: 4 Pages: 431-442
  • DOI: 10.1016/j.neuint.2012.01.020
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Neuronal expression of GPR3 in rodent brain is associated with cell survival (2015)
  • Author(s): Shigeru Tanaka, Tatsuhiro Miyagi, Izumi Hide, Toshihiko Shirafuji, Norio Sakai
  • Organizer: 米国神経科学学会（Neuroscience 2014）
  • Place of Presentation: Washington D.C. (USA)
  • Year and Date: 2015-11-15 – 2015-11-19
• [Presentation] 虚血脳において神経細胞生存に関連するG蛋白共役型受容体GPR3 (2015)
  • Author(s): 田中 茂、宮城達博、土肥栄祐、秀 和泉、佐伯嘉修、Antonio Chiocca、松本昌泰、酒井規雄
  • Organizer: 第40回脳卒中学会総会
  • Place of Presentation: 広島リーガロイヤルホテル（広島市）
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] TLR4活性化ミクログリアはGM-CSFシグナルを上方制御しその生存を維持する (2015)
  • Author(s): 神垣真由美、秀 和泉、白榊 紘子、柳瀬雄輝、田中 茂、白藤俊彦、秀 道広、酒井規雄
  • Organizer: 第88回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（名古屋市）
  • Year and Date: 2015-03-18 – 2015-03-20
• [Presentation] シグマ受容体リガンドのセロトニントランスポーター取り込み活性に対する影響 (2015)
  • Author(s): 浅野昌也、臼杵直人、山本 光、秀 和泉、田中 茂、白藤俊彦、酒井規雄
  • Organizer: 第88回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（名古屋市）
  • Year and Date: 2015-03-18 – 2015-03-20
• [Presentation] Mechanism of TLR4-mediated survival of microglia: Roles of GM-CSF self-production and the activation of JAK2/STAT5 signaling pathways (2014)
  • Author(s): Mayumi Kamigaki, Izumi Hide, Yuhki Yanase, Shigeru Tanaka, Toshihiko Shirafuji, Michihiro Hide, Norio Sakai
  • Organizer: 米国神経科学学会（Neuroscience 2014）
  • Place of Presentation: Washington D.C. (USA)
  • Year and Date: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [Presentation] The subcellular localization and local function of Gs-linked receptor GPR3 in neuronal cells (2014)
  • Author(s): Tatsuhiro Miyagi, Shigeru Tanaka, Izumi Hide, Toshihiko Shirafuji, Norio Sakai
  • Organizer: 米国神経科学学会（Neuroscience 2014）
  • Place of Presentation: Washington D.C. (USA)
  • Year and Date: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [Presentation] 小脳顆粒神経細胞における恒常的Gs活性型GPR3の局在と機能 (2014)
  • Author(s): 宮城達博、田中 茂、秀 和泉、白藤俊彦、酒井規雄
  • Organizer: 第126回日本薬理学会近畿部会
  • Place of Presentation: 和歌山県JAビル（和歌山市）
  • Year and Date: 2014-10-24
• [Presentation] GM-CSF自己産生とJAK2/STAT5シグナル伝達がTLR4活性化ミクログリアの生存に関与する (2014)
  • Author(s): 神垣真由美、秀 和泉、柳瀬雄輝、白榊 紘子、田中 茂、白藤俊彦、秀 道広、酒井規雄
  • Organizer: 第57回日本神経化学会大会
  • Place of Presentation: 奈良県文化会館・奈良県新講堂（奈良市）
  • Year and Date: 2014-09-29 – 2014-10-01
• [Presentation] TLR4活性化ミクログリアはGM-CSFの自己産生とJAK2/STAT5シグナル伝達を介して生存を維持する (2014)
  • Author(s): 神垣真由美、秀 和泉、柳瀬雄輝、田中 茂、白藤俊彦、秀 道広、酒井規雄
  • Organizer: 第125回日本薬理学会近畿部会
  • Place of Presentation: 岡山コンベンションセンター(岡山市）
  • Year and Date: 2014-06-20
• [Presentation] TLR4を介したアデノシンA2a受容体活性化によるミクログリア機能の調節 (2014)
  • Author(s): 秀 和泉、神垣真由美、 柳瀬雄輝、関 貴弘、田中 茂、白藤俊彦、秀 道広、酒井規雄
  • Organizer: 第87回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター
• [Presentation] TLR4活性化によるミクログリアの生存維持にGM-CSF自己産生とGM-CSF受容体の情報制御が関与する (2014)
  • Author(s): 神垣真由美、秀 和泉、柳瀬雄輝、関 貴弘、田中 茂、白藤俊彦、秀 道広、酒井規雄
  • Organizer: 第87回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター
• [Presentation] GPR3は様々なアポトーシス誘導刺激に対し神経保護的に作用する (2014)
  • Author(s): 田中 茂、宮城達博、秀 和泉、白藤俊彦、E. Antonio Chiocca、酒井規雄
  • Organizer: 第87回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター
• [Presentation] 神経細胞における恒常性Gs活性化受容体GPR3の細胞内局在と機能 (2014)
  • Author(s): 宮城達博、田中 茂、秀 和泉、白藤俊彦、酒井規雄
  • Organizer: 第87回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター
• [Presentation] TLR4活性化によるミクログリアの生存維持にGM-CSF自己産生とTNF/TNFR2シグナルが関与する (2013)
  • Author(s): 神垣真由美、秀 和泉、柳瀬雄輝、関 貴弘、田中 茂、白藤俊彦、秀 道広、酒井規雄
  • Organizer: Neuro2013
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館
• [Presentation] 中枢神経系における恒常的Gs活性型受容体GPR3の局在と機能 (2013)
  • Author(s): 宮城達博、田中 茂、秀 和泉、関 貴弘、酒井規雄
  • Organizer: 第54回日本神経精神薬理学会
  • Place of Presentation: 沖縄コンベンションセンター
• [Presentation] GPR3 protects neurons from apoptosis via phosphatidylinositol 3-kinase and mitogen-activated protein kinase signaling pathway (2013)
  • Author(s): Tanaka,S., Miyagi, T., Hide,I., Seki, T., Sakai, N.
  • Organizer: Neuroscience 2013
  • Place of Presentation: San Diego (USA)
• [Presentation] Decreased expression of lysosomal-associated membrane protein type 2A is possibly associated with neuronal death following brain ischemia (2013)
  • Author(s): Dohi, E., Tanaka, S., Seki, T., Hide, I., Matsumoto, M., Sakai, N.
  • Organizer: Neuroscience 2013
  • Place of Presentation: San Diego (USA)
• [Presentation] Toll様受容体４活性化により生存するミクログリアは顆粒球マクロファージコロニー刺激因子を自己誘導する (2013)
  • Author(s): 神垣真由美 秀 和泉 酒井規雄 他
  • Organizer: 第86回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 福岡市
• [Presentation] GPR3を介した突起伸長にGbetagannmaを介する経路が部分的に関与する (2013)
  • Author(s): 田中茂 宮城達博 秀 和泉 酒井規雄 他
  • Organizer: 第86回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 福岡市
• [Presentation] Toll-like receptor 4 activation promotes survival and phagocytic clearance in microglia: possible involvement of purinergic receptors. (2012)
  • Author(s): Hide, I. Harada, K. Yanase, Y. Seki, T. Tanaka, S. Sakai, N.
  • Organizer: Purine 2012 (International symposium of purinergic signalling in new strategy of drug discovery)
  • Place of Presentation: 福岡市
• [Presentation] 低酸素ストレスにより活性化されるシャペロン介在性オートファジーの細胞保護効果 (2012)
  • Author(s): 土肥栄佑 田中茂 秀 和泉 酒井規雄 他
  • Organizer: 第121回薬理学会近畿部会
  • Place of Presentation: 徳島市
• [Presentation] 神経細胞株SH-SY 5Y細胞におけるニコチン誘発性PKCトランスロケーションの観察 (2012)
  • Author(s): 酒井規雄 宮原岳史 秀 和泉 田中茂 他
  • Organizer: 第16回活性アミンに関するワークショップ
  • Place of Presentation: 札幌市
• [Presentation] GPR3依存的な神経突起伸長にPI3キナーゼ、MAPキナーゼの活性化が寄与する。 (2012)
  • Author(s): 田中茂 宮城達博 秀 和泉 酒井規雄 他
  • Organizer: 第35回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋市
• [Presentation] Enhanced survival and phagocyticactivity by Toll-like receptor 4 activation in rat microglia. (2012)
  • Author(s): Hide, I. Yanase, Y Sakai, N. et al
  • Organizer: 第55回日本神経化学会
  • Place of Presentation: 神戸市
• [Presentation] GPR3 protects neurons from apoptosis under the hypoxic condition. (2012)
  • Author(s): Tanaka, S., Miyagi, M Hide, I. Sakai, N. et al
  • Organizer: 第55回日本神経化学会
  • Place of Presentation: 神戸市
• [Presentation] Long-term exposure of cAMP analogue up-regulates the function of serotonin transporter (SERT) in RN46A cells. (2012)
  • Author(s): Yamamoto, H. Tanaka, S. Sakai, N.
  • Organizer: Neuroscience 2012 (Annual meeting of society for neuroscience)
  • Place of Presentation: New Orleans (USA)
• [Presentation] Time dependent alternations of lysosomal-associated membrane protein type 2A in rodent brain following cerebral ischemia. (2012)
  • Author(s): Dohi, E. Tanaka, S. Sakai, N et al
  • Organizer: Neuroscience 2012 (Annual meeting of society for neuroscience)
  • Place of Presentation: New Orleans (USA)
• [Presentation] Phosphatidylinositol 3-Kinase and mitogen-activated protein-kinase signaling pathway play a role in the GPR3-mediated neurite outgrowth. (2012)
  • Author(s): Tanaka, S. Miyagi, T. Sakai, N. et al
  • Organizer: Neuroscience 2012 (Annual meeting of society for neuroscience)
  • Place of Presentation: New Orleans (USA)
• [Presentation] 虚血脳におけるシャペロン介在性オートファジーの役割 (2012)
  • Author(s): 田中茂 松本昌泰 酒井規雄 他
  • Organizer: 第24回日本脳循環代謝学会総会
  • Place of Presentation: 広島市
• [Presentation] ミクログリアの死細胞貪食におけるP2Y２受容体の役割
  • Author(s): 秀 和泉 神垣真由美 酒井規雄 他
  • Organizer: 第122回薬理学会近畿部会
  • Place of Presentation: 豊中市