多次元蛍光イメージングを応用した下垂体後葉ホルモンの新たな脳内生理機能の探索

• Project Area: Mutli-dimensional fluorescence live imaging of cellular function and molecular activity
• Project/Area Number: 23113518
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: University of Occupational and Environmental Health, Japan
• Principal Investigator: 上田 陽一 産業医科大学, 医学部, 教授 (10232745)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥11,440,000 (Direct Cost: ¥8,800,000、Indirect Cost: ¥2,640,000); Fiscal Year 2012: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000); Fiscal Year 2011: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
• Keywords: バゾプレッシン / オキシトシン / 蛍光タンパク / 遺伝子改変動物 / 光感受性タンパク / c-fos遺伝子

Outline of Annual Research Achievements

下垂体後葉ホルモン（バゾプレッシンおよびオキシトシン）は、抗利尿および分娩・射乳に関与しているのみならず高次脳機能（社会性行動、子育て・愛情行動など）などにも関与していることが明らかになりつつある。
本研究課題では、バゾプレッシンおよびオキシトシンを産生する神経分泌ニューロンを蛍光タンパクで可視化し、さらにその神経活動をc-fos遺伝子発現を指標として蛍光タンパクで可視化すること、さらには光感受性タンパクをこれらのニューロンに導入することによりその神経活動を光操作する方法を確立することを目的とした。
本年度は、初年度に引き続き、バゾプレッシンおよびオキシトシンを産生するニューロンを緑色または赤色蛍光タンパクにより同定して蛍光タンパクの動態を観察すること、c-fos遺伝子発現を緑色または赤色蛍光タンパクによって標識することにより神経活動を同時に同定することを試みた。さらに、光感受性タンパク遺伝子を導入したトランスジェニックラットの視床下部からその遺伝子発現標識蛍光タンパクを指標にニューロンを同定し、光刺激を試みた。
その結果、（１）in vivoにおいて種々の生理的刺激によってバゾプレッシン、オキシトシンおよびc-fos遺伝子発現の変化を緑色および赤色蛍光タンパクを指標に細胞質内・細胞核内において捉えることができた、（２）in vitroにおいて緑色もしくは赤色蛍光タンパクを指標に同定した単離ニューロンからホールセルパッチクランプ法により電流を記録し、カイニン酸応答がバゾプレッシンニューロンとオキシトシンニューロンで異なることを明らかにした、（３）光感受性タンパク遺伝子を導入したトランスジェニックラットから酵素処理により単離したニューロンを用いて、ホールセルパッチクランプ法により光照射前後での膜電位を記録したところ、反応する場合が見られた。今後さらなる検討が必要である。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A c-fos-monomeric red fluorescent protein 1 fusion transgene is differentially expressed in rat forebrain and brainstem after chronic dehydration and rehydration. (2013)
  • Author(s): Yoshimura, M. Ohkubo, J. Katoh, A. Ohno, M. Ishikura, T. Kakuma, T. Yoshimatsu, H. Murphy, D. Ueta, Y.
  • Journal Title: Journal of Neuroendocrinology Volume: in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Induction of arginine vasopressin-enhanced green fluorescent protein expression in the locus coeruleus following kainic acid-induced seizures in rats (2012)
  • Author(s): Ohno, M. Fujihara, H. Iwanaga, M. Todoroki, M. Katoh, A. Ohbuchi, T. Ishikura, T. Hamamura, A. Hachisuka, K. & Ueta, Y
  • Journal Title: Stress Volume: 15(4) Issue: 4 Pages: 435-442
  • DOI: 10.3109/10253890.2011.637185
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Hypothalamic-Neurohypophyseal System: From Genome to Physiology. (2012)
  • Author(s): Murphy, D. Konopacka, A. Hindmarch, C. Paton, J. F. Sweedler, J. V. Gillette, M. U. Ueta, Y. Grinevich, V. Lozic M. & Japundzic-Zigon N.
  • Journal Title: Journal of Neuroendocrinology Volume: 24(4) Issue: 4 Pages: 539-553
  • DOI: 10.1111/j.1365-2826.2011.02241.x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Expression of the c-fos-monomeric red fluorescent protein l fusion gene in the spinal cord and the hypothalamic paraventricular nucleus in transgenic rats after formalin injection (2012)
  • Author(s): Ishikura, T. Suzuki, H. Yoshimura, M. Ohkubo, J. Katoh, A. Ohbuchi, T. Ohno, M.Fujihara, H. Kawasaki, M. Ohnishi,H. Nakamura, T. & Ueta, Y
  • Journal Title: Brain Research Volume: 1479 Pages: 52-61
  • DOI: 10.1016/j.brainres.2012.08.033
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pathophysiological function of oxytocin secreted by neuropeptides: A mini review (2012)
  • Author(s): Hashimoto, H. Uezono, Y. & Ueta, Y
  • Journal Title: Pathophysiology Volume: 19 Issue: 4 Pages: 283-298
  • DOI: 10.1016/j.pathophys.2012.07.005
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Visualization of the response in the central nervous system after nociceptive stimulation using transgenic animals. (2012)
  • Author(s): Ishikura, T. Suzuki, H. Matsuura, T. Ohnishi, H. Nakamura, T. Ueta, Y.
  • Journal Title: Journal of UOEH Volume: 34(4) Pages: 315-321
  • NAID: 110009562105
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hypothalamic vasopressin response to stress and various physiological stimuli: Visualization in transgenic animal models (2011)
  • Author(s): Ueta, Y. Dayanithi, G.&Fujihara, H
  • Journal Title: Hormones and Behavior Volume: 59(2) Issue: 2 Pages: 221-226
  • DOI: 10.1016/j.yhbeh.2010.12.007
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Highly visible expression of an oxytocin-monomeric red fluorescent protein 1 fusion gene in the hypothalamus and posterior pituitary of transgenic rats (2011)
  • Author(s): Katoh, A. Eujihara, H. Ohbuchi, T. Onaka, T. ashimoto, T. Kawata, M. Suzuki, H. & Ueta, Y
  • Journal Title: Endocrinology, (Cover article of the issue) Volume: 152(7) Issue: 7 Pages: 2768-2774
  • DOI: 10.1210/en.2011-0006
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Upregulation of arginine vasopressin synthesis in the rat hypothalamus after kainic acid-induced seizures (2011)
  • Author(s): Iwanaga, M.Ohno, M.Katoh, A.Ohbuchi, T.Ishikura, T.Fujihara, H.Nomura, M.Hachisuka, K., Ueta, Y.
  • Journal Title: Brain Research Volume: 1424 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1016/j.brainres.2011.09.030
  • Peer Reviewed
• [Presentation] GFP蛍光を用いた脳深部での遺伝子発現モニタリングシステムの開発：非拘束・無麻酔のAVP-eGFP TGラットを用いた試み (2013)
  • Author(s): 飯島 典生、松本 恵介、上田 陽一、小澤 一史
  • Organizer: 第118回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: サンポートホール高松・かがわ国際会議場（香川県）
  • Year and Date: 2013-03-28
• [Presentation] ラット視索上核バゾプレッシンおよびオキシトシンの蛍光タンパク遺伝子導入による同定とカイニン酸応答の検討 (2013)
  • Author(s): 大久保 淳一、大淵 豊明、吉村 充弘、丸山 崇、石倉 透、松浦 孝紀、加藤 明子、鈴木 秀明、上田 陽一
  • Organizer: 第90回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京都）
  • Year and Date: 2013-03-27
• [Presentation] 蛍光イメージングによるHPA軸の可視化への挑戦 (2013)
  • Author(s): 上田 陽一
  • Organizer: 第24回間脳・下垂体・副腎系研究会
  • Place of Presentation: ロシュ・ダイアグノスティックス（株）本社（東京都）
  • Year and Date: 2013-03-23
  • Invited
• [Presentation] 多次元蛍光イメージングを応用した下垂体後葉ホルモンとニューロン活動の同時可視化の試み (2013)
  • Author(s): 上田 陽一
  • Organizer: 文部科学省科学研究費補助金新学術領域研究 細胞機能と分子活性の多次元蛍光生体イメージング平成24年度班会議
  • Place of Presentation: 千里ライフサイエンスセンタービル（大阪府）
  • Year and Date: 2013-01-21
• [Presentation] ラット視交叉上核におけるアルギニンバゾプレッシン－改変緑色蛍光タンパク融合遺伝子発現の日内変動と電気生理学的特性の検討 (2013)
  • Author(s): 丸山 崇、大久保 淳一、吉村 充弘、松浦 孝紀、石倉 透、上田 陽一
  • Organizer: 第23回バゾプレシン研究会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学病院（東京都）
  • Year and Date: 2013-01-12
• [Presentation] ラット視交叉上核におけるアルギニンバゾプレッシン－改変緑色蛍光タンパク融合遺伝子発現の日内変動と電気生理学的特性の検討 (2012)
  • Author(s): 丸山 崇、大久保 淳一、吉村 充弘、大野 素子、石倉 透、上田 陽一
  • Organizer: 第40回自律神経生理研究会
  • Place of Presentation: 日本光電本社研修センター（東京都）
  • Year and Date: 2012-12-01
• [Presentation] 急性浸透圧刺激およびCCK-8末梢投与による視床下部における神経活動の遺伝子改変ラットを用いた可視化の試み (2012)
  • Author(s): 加藤 明子、石倉 透、丸山 崇、鈴木 秀明、上田 陽一
  • Organizer: 第16回日本心血管内分泌代謝学会学術集会
  • Place of Presentation: 東京大学本郷キャンパス（東京都）
  • Year and Date: 2012-11-23
• [Presentation] カイニン酸誘発けいれんモデルラットにおける視床下部および青斑核におけるバゾプレッシン遺伝子発現 (2012)
  • Author(s): 上田 陽一、大野 素子、岩永 勝、吉村 充弘、丸山 崇、石倉 透
  • Organizer: 第65回日本自律神経学会総会
  • Place of Presentation: 都市センターホテル（東京都）
  • Year and Date: 2012-10-25
• [Presentation] ラット視索上核バゾプレシンおよびオキシトシンの蛍光タンパク遺伝子導入による同定とカイニン酸応答の電気生理学的検討 (2012)
  • Author(s): 大久保 淳一、大淵 豊明、大野 素子、丸山 崇、松浦 孝紀、加藤 明子、吉村 充弘、石倉 透、鈴木 秀明、上田 陽一
  • Organizer: 第63回西日本生理学会
  • Place of Presentation: 全労済ソレイユ（大分県)
  • Year and Date: 2012-10-19
• [Presentation] ラット視交叉上核におけるアルギニンバゾプレッシン-改変緑色蛍光タンパク融合遺伝子発現の日内変動と電気生理学的特性の検討 (2012)
  • Author(s): 丸山 崇、大久保 淳一、吉村 充弘、松浦 孝紀、大野 素子、石倉 透、上田 陽一
  • Organizer: 第63回西日本生理学会
  • Place of Presentation: 全労済ソレイユ（大分県）
  • Year and Date: 2012-10-19
• [Presentation] Effects of kainic acid on arginine vasopressin (AVP) synthesis in vivo and an isolated AVP neuron in vitro. (2012)
  • Author(s): Ueta, Y. Iwanaga, M. Ohkubo, J.
  • Organizer: Neurophysiology of Neurosecretory Neurons Workshop
  • Place of Presentation: Tulane University (New Orleans, USA)
  • Year and Date: 2012-10-13
  • Invited
• [Presentation] Fluorescent visualization of oxytocin neurons activated by systemic administration of CCK-8 in transgenic rats expressing a c-fos-eGFP and an oxytocin-mRFP1 fusion gene. (2012)
  • Author(s): Ueta, Y. Katoh, A.
  • Organizer: Neuroscience 2012
  • Place of Presentation: New Orleans Morial Convention Center (New Orleans, USA)
  • Year and Date: 2012-10-13
• [Presentation] 蛍光タンパクを用いたラット下垂体後葉ホルモンおよびニューロン活動の可視化 (2012)
  • Author(s): 上田 陽一
  • Organizer: 日本動物学会 第83回大会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府）
  • Year and Date: 2012-09-13
  • Invited
• [Presentation] Fluorescent visualization of vasopressin and oxytocin neurons in the hypothalamus and their terminals in the hypothalamus in transgenic rats. (2012)
  • Author(s): Ueta, Y.
  • Organizer: 14th International Congress of Histochemistry and Cytochemistry
  • Place of Presentation: Kyoto International Conference Center (Kyoto, Japan)
  • Year and Date: 2012-08-26
  • Invited
• [Presentation] ラット視索上核AVPおよびOXTニューロンの蛍光タンパク遺伝子導入による同定とカイニン酸応答の検討 (2012)
  • Author(s): 大久保 淳一、大淵 豊明、大野 素子、丸山 崇、吉村 充弘、松浦 孝紀、加藤 明子、石倉 透、鈴木 秀明、上田 陽一
  • Organizer: 第12回日本内分泌学会九州地方会
  • Place of Presentation: 久留米大学筑水会館（福岡県）
  • Year and Date: 2012-08-25
• [Presentation] Oxytocin synthesis in the hypothalamus are influenced by fasting and refeeding in the oxytocin-monomeric red fluorescent protein 1 transgenic rat. (2012)
  • Author(s): Katoh, A. Ishikura, T. Yoshimura, M. Ohkubo, J. Onaka, T. Suzuki, H. Ueta, Y.
  • Organizer: 21st International Behavioral Neuroscience Society annual meeting
  • Place of Presentation: Kailua-Kona (Hawaii, USA)
  • Year and Date: 2012-06-05
• [Presentation] ラットオキシトシン産生ニューロンの赤色蛍光タンパクによる可視化および生理学的刺激に対する反応性の検討 (2012)
  • Author(s): 上田 陽一、加藤 明子、吉村 充弘、石倉 透、鈴木 秀明
  • Organizer: 第85回日本内分泌学会学術総会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（愛知県）
  • Year and Date: 2012-04-19
• [Presentation] 下垂体後葉ホルモン産生ニューロンにおけるカイニン酸応答:電気生理学的検討 (2012)
  • Author(s): 大久保淳一、大淵豊明、大野素子、岩永勝、加藤明子、吉村充弘、石倉透、鈴木秀明、上田陽一
  • Organizer: 第22回バゾプレシン研究会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学病院(東京)
  • Year and Date: 2012-01-07
• [Presentation] ストレスと神経内分泌 (2012)
  • Author(s): 上田陽一
  • Organizer: 第51回日本心身医学会九州地方会
  • Place of Presentation: 産業医科大学(北九州)(招待講演)
• [Presentation] 体液調節中枢における酸感受性イオンチャネル (2012)
  • Author(s): 大淵豊明、佐藤かお理、岡田泰伸、鈴木秀明、上田陽一
  • Organizer: 第89回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 長野県松本文化会館(松本)
• [Presentation] 体液調節研究のための新しい遺伝子的アプローチ (2012)
  • Author(s): 上田陽一
  • Organizer: 第89回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 長野県松本文化会館(松本)(招待講演)
• [Presentation] c-fos-単量体赤色蛍光蛋白(RFP)トランスジェニックラットの視床下部および脳幹部における浸透圧負荷後のRFP発現パターン (2012)
  • Author(s): 吉村充弘、大久保淳一、加藤明子、大野素子、石倉透、加隈哲也、吉松博信、上田陽一
  • Organizer: 第89回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 長野県松本文化会館(松本)
• [Presentation] 急性疼痛による脊髄および視床下部におけるFosタンパクの発現動態:c-fos-mRFPトランスジェニックラットを用いた検討 (2011)
  • Author(s): 石倉透、鈴木仁士、大野素子、加藤明子、吉村充弘、大久保淳一、大西英生、中村利孝、上田陽一
  • Organizer: 第29回産業医科大学学会総会
  • Place of Presentation: 産業医科大学(北九州)
  • Year and Date: 2011-10-18
• [Presentation] カイニン酸誘発モデルラットにおける視床下部バゾプレッシン遺伝子発現の亢進 (2011)
  • Author(s): 岩永勝、大野素子、大久保淳一、加藤明子、吉村充弘、石倉透、上田陽一
  • Organizer: 第11回日本内分泌学会九州地方会
  • Place of Presentation: 福岡大学病院(福岡)
  • Year and Date: 2011-08-27
• [Presentation] ラット青斑核ノルアドレナリンニューロンにおけるバゾプレッシン-eGFP融合遺伝子発現誘導～カイニン酸誘発てんかんモデルでの検討～ (2011)
  • Author(s): 大野素子
  • Organizer: 第10回九州脳と高血圧研究会
  • Place of Presentation: ホテル日航福岡(福岡)
  • Year and Date: 2011-07-16
• [Presentation] Fluorescent visualization of vasopressin- and oxytocin neurons under physiological and pathophysiological conditions (2011)
  • Author(s): Ueta, Y.
  • Organizer: 9^<th> World Congress on Neurohypophysial Hormones
  • Place of Presentation: Northeastern University (Boston, USA)(招待講演)
• [Presentation] Highly visible expression of an oxytocin-monomeric red fluorescent protein 1 fusion gene in the hypothalamus and posterior pituitary of transgenic rats (2011)
  • Author(s): Katoh, A.Fujihara, H.Ohbuchi, T.Onaka, T.Hashimoto, T.Kawata, M.Suzuki, H., Ueta, Y.
  • Organizer: 9^<th> World Congress on Neurohypophysial Hormones
  • Place of Presentation: Northeastern University (Boston, USA)
• [Presentation] Fluorescent visualization of vasopressin-and oxytocin neurons under physiological and pathophysiological conditions. 9^<th> World Congress on Neurohypophysial Hormones (2011)
  • Author(s): Yoshimura, M.Ohyama, N.Okubo, J.Katoh A.Ohno, M.Ishikura, T.Kakuma, T.Yashimatsu, H., Ueta, Y.
  • Organizer: 9^<th> World Congress on Neurohypophysial Hormones
  • Place of Presentation: Northeastern University (Boston, USA)
• [Presentation] Expression of Fos protein in the spinal cord and hypothalamus after acute arthritis in the c-fos-monomeric red fluorescent protein transgenic rats (2011)
  • Author(s): Ishikura, T.Suzuki, H.Ohnishi, H.Nakamura, T., Ueta, Y.
  • Organizer: SICOT 2011
  • Place of Presentation: Prague Congress Centre (Prague Czech Republic)
• [Presentation] オキシトシン-mRFPトランスジェニックラットへの浸透圧負荷の検討 (2011)
  • Author(s): 加藤明子、藤原広明、石倉透、大淵豊明、鈴木秀明、上田陽一
  • Organizer: 第84回日本内分泌学会学術総会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場(神戸)
• [Presentation] トランスジェニックラットを用いた下垂体後葉ホルモンの可視化 (2011)
  • Author(s): 上田陽一
  • Organizer: 日本顕微鏡学会第67回学術講演会シンポジウム
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場(福岡)(招待講演)
• [Presentation] 多次元蛍光イメージングを応用した下垂体ホルモンの新たな脳内生理機能の探索 (2011)
  • Author(s): 上田陽一
  • Organizer: 新学術領域研究「蛍光生体イメージ」平成23年度研究代表者会議
  • Place of Presentation: 北海道大学(北海道)
• [Presentation] 急性関節炎によるFosタンパクの発現動態:トランスジェニックラットを用いた検討 (2011)
  • Author(s): 石倉透、鈴木仁士、大西英生、上田陽一
  • Organizer: 第55回日本リウマチ学会総会・学術集会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場(神戸)
• [Presentation] 急性疼痛による脊髄および視床下部におけるFosタンパクの発現動態:c-fos-mRFPトランスジェニックラットを用いた検討 (2011)
  • Author(s): 石倉透、鈴木仁士、大野素子、吉村充弘、加藤明子、大西英生、中村利孝、上田陽一
  • Organizer: 第21回日本病態生理学会
  • Place of Presentation: 日本大学医学部(東京)
• [Presentation] オキシトシン-mRFPトランスジェニックラットにおけるナトリウムおよび絶食負荷の検討 (2011)
  • Author(s): 加藤明子、吉村充弘、石倉透、鈴木秀明、上田陽一
  • Organizer: 第32回日本肥満学会
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台国際会議場(兵庫)
• [Presentation] 急性疼痛による脊髄および視床下部におけるFosタンパクの発現動態:c-fos-mRFPトランスジェニックラットを用いた検討 (2011)
  • Author(s): 石倉透、鈴木仁士、大久保淳一、吉村充弘、大野素子、加藤明子、上田陽一
  • Organizer: 第62回西日本生理学会
  • Place of Presentation: 佐賀大学医学部(佐賀)
• [Presentation] c-fos-mRFPトランスジェニックラットの視床下部および脳幹部における浸透圧負荷後の赤色蛍光発現変化の検討 (2011)
  • Author(s): 吉村充弘、大久保淳一、加藤明子、大野素子、石倉透、加隈哲也, 吉松博信、上田陽一
  • Organizer: 第62回西日本生理学会
  • Place of Presentation: 佐賀大学医学部(佐賀)
• [Presentation] c-fos-mRFPトランスジェニックラットの視床下部および脳幹部における浸透圧負荷後の赤色蛍光発現 (2011)
  • Author(s): 吉村充弘、加藤明子、大久保淳一、石倉透、加隈哲也, 吉松博信、上田陽一
  • Organizer: 第38回日本神経内分泌学会
  • Place of Presentation: 都道府県会館(東京)
• [Presentation] バゾプレッシン産生ニューロンにおけるカイニン酸受容体サブタイプについての電気生理学的検討 (2011)
  • Author(s): 大久保淳一、大淵豊明、鈴木秀明、上田陽一
  • Organizer: 第38回日本神経内分泌学会
  • Place of Presentation: 都道府県会館(東京)