てんかん発症に伴う脳内温度環境変化と病態悪化のクロスリンク

• Project Area: Brain Environment
• Project/Area Number: 24111507
• 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: Gunma University
• Principal Investigator: 柴崎 貢志 群馬大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (20399554)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2013: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2012: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
• Keywords: TRPV4 / てんかん / パッチクランプ / 脳内温度 / 冷却 / 神経興奮 / 海馬 / シナプス

Research Abstract

部分てんかんモデルマウスから脳スライス標本を作製し、ホールセルパッチクランプ法により、記録細胞のTRPV4活性化電流や膜電位を測定した。同時にガラス電極内に入れたFura-2を用いて、Ca2+-イメージングを行い、細胞内Ca2+濃度の定量化を行った。これらの実験により過活動神経において、細胞外環境（脳内温度）がどのように変化し、脳内温度センサー・TRPV4を介して、細胞内Ca2+濃度や膜電位といった細胞内環境がどのように異常化していくのかが明らかになった。また、脈絡叢上皮細胞（CPEC）におけるカルシウム活性化クロライドチャネルの機能的発現を初めて観察し、その分子実体がアノクタミン（ANO）であることを明らかにした。脈絡叢ではANO1、ANO4、ANO6、ANO10の発現が示唆された。これらの内、ANO1は最もカルシウム感受性の高いチャネルである。そこで、HEK293T細胞を用いてGSK誘発性クロライド電流を測定した結果、TRPV4とANO1を共発現する細胞では細胞外カルシウム依存的に電流が著しく増大した。しかしながら、このような機能連関はANO4、ANO6、ANO10との共発現では有意でなかった。また、単離したCPECにおいてGSK誘発性クロライド電流を測定した結果、ANO1/ANO2阻害剤によって抑制されるクロライド電流が観察された。脈絡叢においてANO2発現は示唆されなかったため、TRPV4-ANO1連関はCPECにおいても機能的であることが示された。これらの結果からTRPV4-ANO1連関は脳脊髄液分泌に影響すると考えられた。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Motor dysfunction in cerebellar Purkinje cell specific-vesicular GABA transporter knockout mice. (2014)
  • Author(s): Kayakabe M, Kakizaki T, Kaneko R, Sasaki A, Nakazato Y, Shibasaki K, Ishizaki Y, Yanagawa Y
  • Journal Title: Frontiers in Cellular Neuroscience Volume: 7 Pages: 286-286
  • DOI: 10.3389/fncel.2013.00286
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Modulation of water efflux through functional interaction between TRPV4 and TMEM16A/anoctamin 1. (2014)
  • Author(s): Takayama Y, Shibasaki K, Suzuki Y, Yamanaka A, Tominaga M
  • Journal Title: FASEB J. Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A novel subtype of astrocytes expressing TRPV4 regulates neuronal excitability via release of gliotransmitters. (2014)
  • Author(s): Shibasaki K, Ikenaka K, Tamalu F, Tominaga M, Ishizaki Y
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 289
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dynamic Changes of CD44 Expression from Progenitors to Subpopulations of Astrocytes and Neurons in Developing Cerebellum. (2013)
  • Author(s): ＃Naruse M, ＃Shibasaki K, Yokoyama S, Kurachi M, Ishizaki Y (# Co-1st)
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 8
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cerebellar neural stem cells differentiate into two distinct subtypes of astrocytes in response to CNTF and BMP2. (2013)
  • Author(s): Okano-Uchida T, Naruse M, Ikezawa T, Shibasaki K, Ishizaki Y
  • Journal Title: Neuroscience Letters Volume: 552 Pages: 15-12
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Astrocytes express functional TRPV2 ion channels. (2013)
  • Author(s): Shibasaki K, Ishizaki Y, Mandadi S
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun. Volume: 441 Pages: 327-332
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dynamic Changes of CD44 Expression from Progenitors to Subpopulations of Astrocytes and Neurons in Developing Cerebellum. (2013)
  • Author(s): Masae Naruse, Koji Shibasaki, Shuichi Yokoyama, Masashi Kurachi, Yasuki Ishizaki
  • Journal Title: PloS one Volume: 8 Issue: 1 Pages: e53109-e53109
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0053109
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Localization of acetylcholine-related molecules in the retina: implication of the communication from photoreceptor to retinal pigment epithelium. (2012)
  • Author(s): Hidetaka Matsumoto
  • Journal Title: PloS one Volume: 7 Issue: 8 Pages: e42841-e42841
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0042841
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stimulation of transient receptor potential vanilloid 4 channel suppresses abnormal activation of microglia induced by lipopolysaccharide (2012)
  • Author(s): Konno M, Shirakawa H, lida S, Sakimoto S, Matsutani I, Miyake T,Kageyama K, Nakagawa T, Shibasaki K, Kaneko, S.
  • Journal Title: Glia Volume: 60 Issue: 5 Pages: 761-770
  • DOI: 10.1002/glia.22306
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cd44-Positive Cells Are Candidates for Astrocyte Precursor Cells in Developing Mouse Cerebellum. (2012)
  • Author(s): Na Cai, Masashi Kurachi, Koji Shibasaki, Takayuki Okano-Uchida, Yasuki Ishizaki
  • Journal Title: Cerebellum Volume: 11 Issue: 1 Pages: 181-193
  • DOI: 10.1007/s12311-011-0294-x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Brain microvascular endothelial cell transplantation ameliorates ischemicwhite matter damage. (2012)
  • Author(s): Puentes S, Kurachi M, Shibasaki K, Naruse M, Yoshimoto Y, Mikuni M, Imai H, Ishizaki Y.
  • Journal Title: Brain Res Volume: 1469 Pages: 43-53
  • DOI: 10.1016/j.brainres.2012.06.042
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 細胞力覚センサー・TRPV2が関与する受動的軸索伸長の分子機構 メ (2013)
  • Author(s): 柴崎貢志
  • Organizer: 日本解剖学会
  • Place of Presentation: 高松
  • Year and Date: 2013-03-30
  • Invited
• [Presentation] メカノセンサーTRPV2は受動的軸索伸長に関与する (2012)
  • Author(s): 柴崎貢志、富永真琴、石崎泰樹
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2012-12-14
• [Presentation] Mechanosensor TRPV2 channel detects very weak mechanical stimulus during axon outgrowth; a strong candidate sensor for passive stretch-dependent axonal outgrowth (2012)
  • Author(s): Koji Shibasaki, Hitoshi Goto, Yasuki Ishizaki, Katsuhiko Ono
  • Organizer: 日本神経化学会・アジア環太平洋神経化学会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2012-09-29
• [Presentation] Brain temperature is a critical determinant for neuronal excitability and behavior through TRPV4 activation (2012)
  • Author(s): Koji Shibasaki
  • Organizer: 日本神経科学会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2012-09-21
• [Presentation] Brain temperature enhances hippocampal neuronal excitability through TRPV4 activation in vivo (2012)
  • Author(s): Shibasaki K, Tominaga M, Ishizaki Y
  • Organizer: 州神経科学フォーラム
  • Place of Presentation: スペイン
  • Year and Date: 2012-07-15
• [Presentation] TRPV4 is a critical determinant for neuronal excitability through its converter function from temperature to electrical activity
  • Author(s): Koji Shibasaki, Katsuya Yamada, Hideki Miwa, Makoto Tominaga, Yasuki Ishizaki
  • Organizer: Neuro2013
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] TRPV4 is a critical determinant for neuronal excitability through its converter function from temperature to electrical activity
  • Author(s): Koji Shibasaki, Katsuya Yamada, Hideki Miwa, Makoto Tominaga, Yasuki Ishizaki
  • Organizer: 国際生理学会 （IUPS）
  • Place of Presentation: イギリス
• [Presentation] Local temperature changes of epileptogenic zone relate to disease progression through enhancement of TRPV4 activity
  • Author(s): Koji Shibasaki, Kenji F. Tanaka, Yasuki Ishizaki
  • Organizer: 日本生理学会
  • Place of Presentation: 鹿児島
• [Book] ブレインサイエンスレビュー2013 (2013)
  • Author(s): 柴崎貢志
  • Total Pages: 181
  • Publisher: クバプロ
• [Book] メカノセンサーによる軸索伸長の制御 (2013)
  • Author(s): 柴崎貢志
  • Total Pages: 186
  • Publisher: クバプロ
• [Book] MethPharmTox TRP book (2012)
  • Author(s): Szallasi A, Shibasaki K, Nilius B, Caterina MJ, Julius D
  • Total Pages: 490
  • Publisher: Humana Press
• [Remarks] 柴崎グループの研究内容
  • URL: http://www.nips.ac.jp/cs/sibaHP/shibasaki.html
• [Remarks] 柴崎貢志
  • URL: http://www.nips.ac.jp/cs/sibaHP/shibasaki.html