Mechanisms underlying glia-mediated ischemic tolerance

• Project/Area Number: 25670622
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Neurosurgery
• Research Institution: University of Yamanashi
• Principal Investigator: KOIZUMI Schuichi 山梨大学, 総合研究部, 教授 (10280752)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): KINOUCHI Hiroyuki 山梨大学, 総合研究部, 教授 (30241623) ; SHINOZAKI Youichi 山梨大学, 総合研究部, 講師 (10443772) ; SHIGETOMI Eiji 山梨大学, 総合研究部, 助教 (00631061) ; SHIBATA Keisuke 山梨大学, 総合研究部, 助教 (50580411)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2014: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2013: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: グリア細胞 / アストロサイト / 脳卒中 / 虚血耐性 / グリア伝達 / グリア / P2受容体 / 虚血 / P2X7受容体

Outline of Final Research Achievements

Using a preceding sub-lethal ischemic insult, preconditioning (PC), is an attractive strategy for protecting neurons by inducing ischemic tolerance in the brain. Although the underlying molecular mechanisms have been studied extensively, almost all experiments have been performed on neurons. Here, using a middle cerebral artery occlusion model in mice, we show that astrocytes have an essential role in the induction of ischemic tolerance. PC caused activation of astrocytes, which was essential for the induction of ischemic tolerance. As for the mechanisms, we found that P2X7 receptors were dramatically upregulated in activated astrocytes, which was essential for the ischemic tolerance. Unlike previous reports focusing on neuron-based mechanisms, our results show that astrocytes play indispensable roles in inducing ischemic tolerance.

Research Products

• [Journal Article] TRPV4 regulates the integrity of the blood-cerebrospinal fluid barrier and modulates transepithelial protein transport (2015)
  • Author(s): Narita, K., Sasamoto, S., Koizumi, S. Okazaki, S., Nakamura, H., Inoue, T. and Takeda, S
  • Journal Title: FASEB J Volume: in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Long-term imipramine treatment increases N-methyl-d-aspartate receptor activity and expression via epigenetic mechanisms (2015)
  • Author(s): Nghia NA, Hirasawa T, Kasai H, Obata C, Moriishi K, Mochizuki K, Koizumi S, Kubota T.
  • Journal Title: Eur J Pharmacol. Volume: 752C Pages: 69-77
  • DOI: 10.1016/j.ejphar.2015.02.010
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Astrocyte-Mediated Ischemic Tolerance (2015)
  • Author(s): Yuri Hirayama, Yuri Ikeda-Matsuo, Shoji Notomi, Hiroshi Enaida, Hiroyuki Kinouchi, Schuichi Koizumi
  • Journal Title: Journal of Neuroscience Volume: 35(9) Issue: 9 Pages: 3794-3805
  • DOI: 10.1523/jneurosci.4218-14.2015
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] グリア伝達と脳の機能 (2015)
  • Author(s): 小泉修一
  • Journal Title: 日本神経精神薬理学雑誌 Volume: 35 Pages: 5-9
• [Journal Article] ブシ 神経障害性疼痛 (2015)
  • Author(s): 小泉修一、柴田圭輔
  • Journal Title: 日本精神神経薬理学雑誌 Volume: in press
• [Journal Article] Expression of Astrocyte-Related Receptors in Cortical Dysplasia With Intractable Epilepsy. (2014)
  • Author(s): Sayuri Sukigara, Hongmei Dai, Shin Nabatame, Taisuke Otsuki, Sae Hanai, Ryoko Honda, Takashi Saito, Eiji Nakagawa, Takanobu Kaido, Noriko Sato, Yuu Kaneko, Akiko Takahashi, Kenji Sugai, Yuko Saito, Masayuki Sasaki, Yu-ichi Goto, Schuichi Koizumi,Masayuki Itoh
  • Journal Title: J Neuropathol Exp Neurol Volume: 73(8) Issue: 8 Pages: 798-806
  • DOI: 10.1097/nen.0000000000000099
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Contribution of the P2Y1 receptor to hippocampal neuroinflammation and cognitive decline in a rodent model of focal cerebral stroke (2013)
  • Author(s): Chin Y, Kishi M, Sekino M, Nakajo F, Abe Y, Ohsaki H, Kato F, Koizumi S, Gac het C, Hisatsune T
  • Journal Title: Journal of Neuroinflammation Volume: 26 Issue: 1 Pages: 10-95
  • DOI: 10.1186/1742-2094-10-95
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 脳虚血傷害後、活性化アストロサイトは貪食能を獲得する (2015)
  • Author(s): 森澤 陽介, 平山友里, 小泉修一
  • Organizer: 第88回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
  • Year and Date: 2015-03-20
• [Presentation] 新しいグリア細胞機能：新可視化・操作法によりわかったグリアの新機能 (2015)
  • Author(s): 小泉修一
  • Organizer: 第88回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
  • Year and Date: 2015-03-18
• [Presentation] P2X7受容体/HIF-1α経路はアストロサイト依存的虚血耐性に特有なメカニズムである (2015)
  • Author(s): 平山友里、松尾由理、小泉修一
  • Organizer: 第88回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
  • Year and Date: 2015-03-18
• [Presentation] アストロサイト依存的虚血耐性におけるP2X7受容体/HIF-1α経路の関与 (2014)
  • Author(s): 平山友里、松尾由理、小泉修一
  • Organizer: 第19回グリア研究会
  • Place of Presentation: 東京商工会議所（東京都）
  • Year and Date: 2014-12-06
• [Presentation] 鍛えられるグリア細胞 (2014)
  • Author(s): 小泉修一、平山友里
  • Organizer: 第16回応用薬理シンポジウム
  • Place of Presentation: 松島大観荘（宮城県宮城郡）
  • Year and Date: 2014-12-05
• [Presentation] グリア伝達とグリア性虚血耐性 (2014)
  • Author(s): 小泉修一
  • Organizer: 都医学研セミナー
  • Place of Presentation: 東京都医学総合研究所（東京都）
  • Year and Date: 2014-11-17
  • Invited
• [Presentation] Astrocytic phagocytosis after brain ischemia (2014)
  • Author(s): Schuichi Koizumi
  • Organizer: KIST国際シンポジウム
  • Place of Presentation: Soul(Korea)
  • Year and Date: 2014-10-27
  • Invited
• [Presentation] 脳虚血障害後、活性化アストロサイトは貪食能を獲得する (2014)
  • Author(s): 森澤陽介
  • Organizer: 平成26年度生理学研究所研究会
  • Place of Presentation: 生理学研究所（愛知県岡崎市）
  • Year and Date: 2014-10-23
• [Presentation] Astrocytes and Ischemic tolerance (2014)
  • Author(s): Schuichi Koizumi
  • Organizer: Conference on Glial Biology in Medicine
  • Place of Presentation: Birmingham（U.S.A）
  • Year and Date: 2014-10-13
• [Presentation] アストロサイト依存的虚血耐性の分子メカニズム解析 (2014)
  • Author(s): 平山友里、松尾由理、小泉修一
  • Organizer: 第131回日本薬理学会関東部会
  • Place of Presentation: 横浜市立大学（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2014-10-11
• [Presentation] P2X7受容体依存型虚血耐性のメカニズム解析 (2014)
  • Author(s): 平山友里、松尾由理、小泉修一
  • Organizer: 第57回日本神経化学会大会・第36回日本生物学的精神医学会合同大会
  • Place of Presentation: 奈良県文化会館（奈良県奈良市）
  • Year and Date: 2014-09-29
• [Presentation] Ischemic tolerance mediated by the glia purinergic system (2014)
  • Author(s): Schuichi Koizumi,
  • Organizer: Purine2014
  • Place of Presentation: Bonn（Germany）
  • Year and Date: 2014-07-24
• [Presentation] Astrocyte-Mediated ischemic tolerance in the brain (2014)
  • Author(s): Y Hirayama, Y Ikeda-Matsuo, S Koizumi
  • Organizer: 9th FENS Forum of Neuroscience
  • Place of Presentation: Milan（Italy）
  • Year and Date: 2014-07-08
• [Presentation] グリア細胞と脳虚血耐性 (2014)
  • Author(s): 小泉修一
  • Organizer: 第2回パーキンソン病と神経科学研究会
  • Place of Presentation: ANAクラウンプラザホテル（京都府京都市）
  • Year and Date: 2014-06-20
  • Invited
• [Presentation] 脳機能を制御する新しい役者・グリア細胞 (2014)
  • Author(s): 小泉修一
  • Organizer: 第29回インターゲノミクスセミナー
  • Place of Presentation: 神戸大学（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2014-06-09
  • Invited
• [Presentation] 脳虚血障害のグリア性制御 (2014)
  • Author(s): 小泉修一、平山友里
  • Organizer: 第87回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 東北大学百周年記念会館（仙台市）
• [Presentation] グリア性脳虚血耐性現象の分子メカニズム解析 (2013)
  • Author(s): 平山 友里、松尾 由理、 小泉 修一
  • Organizer: 平成25年度日本生化学会関東支部例会
  • Place of Presentation: 山梨大学（山梨県中央市）
• [Presentation] アストロサイト依存型虚血耐性のメカニズム (2013)
  • Author(s): 平山友里、松尾由理、小泉修一
  • Organizer: Neuro2013
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館(京都市）
• [Presentation] アストロサイトによるシナプス再編 (2013)
  • Author(s): 小泉修一
  • Organizer: Neuro2013
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館(京都市）
• [Presentation] 脳虚血障害後、活性化アストロサイトは貪食性を呈する (2013)
  • Author(s): 森澤陽介、平山友里、芝田晋介、岡野栄之、小泉修一
  • Organizer: Neuro2013
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館(京都市）
• [Presentation] Microglial ATP exocytosis and its pathophysiological consequences. (2013)
  • Author(s): 小泉修一
  • Organizer: XI European Meeting on glial cells in Health and Disease
  • Place of Presentation: Estrel Berlin（Berlin）
• [Presentation] Mechanisms underlying astrocyte-dependent ischemic tolerance. (2013)
  • Author(s): 平山友里、松尾由理、小泉修一
  • Organizer: Neuroscience2013
  • Place of Presentation: San Diego Convention Center（San Diego）
• [Book] 最新臨床脳卒中学（上） (2014)
  • Author(s): 小泉修一
  • Total Pages: 4
  • Publisher: 日本臨床