Elucidation of molecular mechanisms for the development of adolescence by using mice

• Project Area: Science of personalized value development through adolescence: integration of brain, real-world, and life-course approaches
• Project/Area Number: 19H04876
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 真鍋 俊也 東京大学, 医科学研究所, 教授 (70251212)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2020: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2019: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: 思春期 / マウス / シナプス伝達 / 長期増強 / 海馬 / シナプス可塑性 / 神経伝達物質受容体

Outline of Research at the Start

ヒトにおいては、思春期に心身に急激な変化が生じて、主体価値の形成に大きな影響を与えると考えられている。マウスにおいても、内分泌系や神経系の変化などから思春期が存在することが知られている。これまでは情動の中枢として扁桃体が最も重要であると考えられてきたが、最近になって、海馬の腹側部が情動の発現に関与することが明らかになってきた。マウスを用いた予備実験でシナプス可塑性の代表である長期増強（LTP）を比較したところ、思春期において、海馬の腹側部と背側部の間に大きな違いがあることを発見した。本研究計画では、このようなLTPの脳部位による特性の違いの分子・細胞機構を明らかにすることを試みる。

Outline of Annual Research Achievements

ヒトにおいては、「思春期」に心身に急激な変化が生じて、主体価値の形成に大きな影響を与えると考えられている。思春期での神経系の異常がその後の精神神経疾患の発症に関与することが明らかになっているが、多くの場合、発症に伴って恐怖などの情動に異常が生じる。マウスにおいても、生殖能力の獲得や内分泌系や神経系の変化などから思春期が存在することが知られている。これまでは情動の中枢として扁桃体が最も重要な脳部位であると考えられてきたが、比較的最近になって、げっ歯類を用いた研究で海馬の腹側部が情動の発現に関与することが明らかになってきた。思春期における海馬の腹側部と背側部の違いが起こる原因を解明し、それが個体レベルでの情動にどのような影響を与えるかを明らかにするために、マウスの海馬スライス標本を用いて、以下の電気生理学的実験を進めた。マウスでは神経系や内分泌系などの変化から５週齢頃が思春期であると考えられているため、思春期前（３－４週齢）、思春期（５週齢）、思春期後（９週齢）のマウスにおいて、海馬スライス標本を用いて、シナプス伝達効率やシナプス前性生理機能、シナプス後性生理機能を電気生理学的に検討した。シナプス伝達特性の各群間の違いを明らかにすることを試みたが、２０２０年度は、思春期の海馬腹側部でのみ長期増強が減弱するという予備実験の結果を確認するとともに、この減弱に受容体Xが関与することを明らかにすることができた。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Cooperation of LIM domain-binding 2 (LDB2) with EGR in the pathogenesis of schizophrenia. (2021)
  • Author(s): Ohnishi T, Kiyama Y, Arima-Yoshida F, Kadota M, Ichikawa T, Yamada K, Watanabe A, Ohba H, Tanaka K, Nakaya A, Horiuchi Y, Iwayama Y, Toyoshima M, Ogawa I, Shimamoto-Mitsuyama C, Maekawa M, Balan S, Arai M, Miyashita M, Toriumi K, et al.
  • Journal Title: EMBO Mol Med Volume: 13 Issue: 4
  • DOI: 10.15252/emmm.202012574
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Impairment of spatial memory accuracy improved by Cbr1 copy number resumption and GABAB receptor-dependent enhancement of synaptic inhibition in Down syndrome model mice (2020)
  • Author(s): Arima-Yoshida Fumiko、Raveau Matthieu、Shimohata Atsushi、Amano Kenji、Fukushima Akihiro、Watanave Masashi、Kobayashi Shizuka、Hattori Satoko、Usui Masaya、Sago Haruhiko、Mataga Nobuko、Miyakawa Tsuyoshi、Yamakawa Kazuhiro、Manabe Toshiya
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 10 Issue: 1 Pages: 14187-14187
  • DOI: 10.1038/s41598-020-71085-9
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Hyperactive and impulsive behaviors of LMTK1 knockout mice (2020)
  • Author(s): Takahashi Miyuki、Sugiyama Arika、Wei Ran、Kobayashi Shizuka、Fukuda Kimiko、Nishino Hironori、Takahashi Roka、Tsutsumi Koji、Kita Ichiro、Ando Kanae、Manabe Toshiya、Kamiguchi Hiroyuki、Tomomura Mineko、Hisanaga Shin-ichi
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 10 Issue: 1 Pages: 15461-15461
  • DOI: 10.1038/s41598-020-72304-z
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Protrudin-deficient mice manifest depression-like behavior with abnormalities in activity, attention, and cued fear-conditioning (2020)
  • Author(s): Shirane Michiko、Shoji Hirotaka、Hashimoto Yutaka、Katagiri Hiroyuki、Kobayashi Shizuka、Manabe Toshiya、Miyakawa Tsuyoshi、Nakayama Keiichi I.
  • Journal Title: Molecular Brain Volume: 13 Issue: 1 Pages: 146-146
  • DOI: 10.1186/s13041-020-00693-3
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Lmtk3-KO Mice Display a Range of Behavioral Abnormalities and Have an Impairment in GluA1 Trafficking (2019)
  • Author(s): Montrose Kristopher、Kobayashi Shizuka、Manabe Toshiya、Yamamoto Tadashi
  • Journal Title: Neuroscience Volume: 414 Pages: 154-167
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2019.06.033
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Glial pathology in a novel spontaneous mutant mouse of the Eif2b5 gene: a vanishing white matter disease model. (2019)
  • Author(s): Terumitsu-Tsujita M, Kitaura H, Miura I, Kiyama Y, Goto F, Muraki Y, Ominato S, Hara N, Simankova A, Bizen N, Kashiwagi K, Ito T, Toyoshima Y, Kakita A, Manabe T, Wakana S, Takebayashi H, Igarashi H
  • Journal Title: Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｅｕｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Volume: jnc.14887 Issue: 1 Pages: 1-16
  • DOI: 10.1111/jnc.14887
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] GPR40 activation initiates store-operated Ca2+ entry and potentiates insulin secretion via the IP3R1/STIM1/Orai1 pathway in pancreatic β-cells (2019)
  • Author(s): Usui R, Yabe D, Fauzi M, Goto H, Botagarova A, Tokumoto S, Tatsuoka H, Tahara Y, Kobayashi S, Manebe T, Baba Y, Kurosaki T, Herrera PL, Ogura M, Nagashima K, Inagaki N
  • Journal Title: Sci Rep. Volume: 9 Issue: 1 Pages: 15562-15562
  • DOI: 10.1038/s41598-019-52048-1
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] GPR40 activation initiates store operated Ca2+ entry and potentiates insulin secretion via the IP3R1/STIM1/Orai1 pathway in pancreatic beta-cells (2019)
  • Author(s): Usui, R., Yabe, D., Fauzi, M., Goto, H., Botagarova, A., Tokumoto, S., Tatsuoka, H., Tahara, Y., Kobayashi, S., Manabe, T., Baba, Y., Kurosaki, T., Herrera, P., Ogura, M., Nagashima, K. and Inagaki, N.
  • Organizer: American Diabetes Association
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 東京大学 医科学研究所 基礎医科学部門 神経ネットワーク分野
  • URL: https://www.ims.u-tokyo.ac.jp/NeuronalNetwork/Neuronal_Network/Index_japanese.htm
• [Remarks] 東京大学医科学研究所基礎医科学部門神経ネットワーク分野
  • URL: https://www.ims.u-tokyo.ac.jp/NeuronalNetwork/Neuronal_Network/Index_japanese.htm