活性酸素種が担うマウス運動記憶の分散効果

• Project Area: Principles of memory dynamism elucidated from a diversity of learning systems
• Project/Area Number: 26115532
• 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: Tokyo Metropolitan Geriatric Hospital and Institute of Gerontology
• Principal Investigator: 遠藤 昌吾 地方独立行政法人東京都健康長寿医療センター(東京都健康長寿医療センター研究所), 東京都健康長寿医療センター研究所, 研究部長 (60192514)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000); Fiscal Year 2015: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2014: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: 8-ニトロ-cGMP / 記憶 / 小脳 / 分散効果

Outline of Annual Research Achievements

分散効果（spacing effect）は様々な動物の記憶に共通した性質として、記憶の形成・維持など、記憶のダイナミクスにおいて重要である。分散効果は神経活動中に惹起された様々な変化とともに、トライアル間の“休憩”の重要性を意味するが、“休憩中”の詳細な分子・神経機構は不明である。最近、“休憩中”にROS(活性酸素種)が産生されること、ROSがNO(一酸化窒素)と相互作用して持続性のシグナル分子(8-ニトロ-cGMP)が生成されることが見いだされた。そこで本申請ではNO系が重要な役割を果たし、分散効果が観察されるマウスの小脳依存性運動学習に着目して、以下の仮説を検証した；「学習の分散効果には、トライアル間の休憩中に産生されるROSとNOの相互作用による持続性シグナルが寄与する」。
本年度は昨年度確立した視機性眼球応答（OKR）システムを利用して、OKR長期記憶における分散学習のトライアル間間隔（０－６０分）を検討し、３０分以上のトライアル間間隔が効率的な長期記憶形成に必要である事を見いだした。さらに、OKRを担当する部位である小脳片葉にROSのスカベンジャー（SOD, Catalase）を投与すると、短期記憶は正常であるが長期記憶が特異的に障害される事を見いだした。さらに、8-ニトロ-cGMPを模倣した阻害剤8-ニトロ-cGMPSも同様に長期記憶を特異的に障害する事を見いだした。ROS及びROS-NO系により生成される8-ニトロ-cGMPが長期記憶に関与する事が強く示唆された。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Polyhydramnios in Lrp4 knockout mice with bilateral kidney agenesis: Defects in the pathways of amniotic fluid clearance. (2016)
  • Author(s): Tanahashi, H.;Tian, Q.B.; Hara, Y.;Sakagami, H.;Endo, S.;Suzuki, T.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 6 Issue: 1 Pages: 20241-20241
  • DOI: 10.1038/srep20241
  • NAID: 120007100143
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Transient Blockade of ERK Phosphorylation in the Critical Period Causes Autistic Phenotypes as an Adult in Mice (2015)
  • Author(s): Yufune S., Satoh Y., Takamatsu I., Ohta H., Kobayashi Y., Takaenoki Y., Pagès G, Pouysségur J, Endo S, and Kazama T.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 5 Issue: 1 Pages: 10252-10252
  • DOI: 10.1038/srep10252
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] ERK2 mediates inner hair cell survival and decreases susceptibility to noise-induced hearing loss (2015)
  • Author(s): Kurioka T, Matsunobu T, Satoh Y, Niwa K, Endo S, Fujioka M, Shiotani A.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 18;5 Issue: 1 Pages: 16839-16839
  • DOI: 10.1038/srep16839
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Impaired Th2 differentiation of CD4+ T cells from Rap2b knockout mice. (2015)
  • Author(s): Y. Uechi, G. Matsuzaki, M. Suzuki, T. Asato, K. Takei, M. Umikawa, M. Oshiro, I. Maruyama, S. Endo and K Kariya
  • Journal Title: Ryukyu Med. J Volume: 34 Pages: 45-52
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 巨大地震が飼育動物へ及ぼす影響 (2015)
  • Author(s): 柳井修一、遠藤昌吾
  • Journal Title: LABIO21 Volume: 59 Pages: 20-24
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Knowledge of Signal Transduction Provides an Approach to Attacking Memory Decline. (2015)
  • Author(s): S. Yanai and S. Endo
  • Journal Title: Aging Mechanisms; Longevity, Metabolism, and Brain Aging (N. Mori, and I. Mook-Jung, Inhee eds), Volume: 1 Pages: 257-274
• [Journal Article] Targeted deletion of ERK2 in cardiomyocytes attenuates hypertrophic response but provokes pathological stress induced cardiac dysfunction. (2014)
  • Author(s): Ulm S, Liu W, Zi M, Tsui H, Chowdhury SK, Endo S, Satoh Y, Prehar S, Wang R, Cartwright EJ, Wang X.
  • Journal Title: J Mol Cell Cardiol Volume: 72C Pages: 104-116
  • DOI: 10.1016/j.yjmcc.2014.03.002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sialyltransferase ST3Gal IV deletion protects against temporal lobe epilepsy. (2014)
  • Author(s): P. Srimontri, S. Endo, T. Sakamoto, Y. Nakayama, A. Kurosaka, S. Itohara, Y. Hirabayashi, K Kato.
  • Journal Title: J Neurochem. Volume: 131 Issue: 5 Pages: 675-687
  • DOI: 10.1111/jnc.12838
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The effect of diazepam on mouse PTSD-like behaviors induced by the 2011 Tohoku earthquake (2014)
  • Author(s): S. Yanai, Y. Semba, and S. Endo.
  • Journal Title: Behav Sci Res Volume: 53 Pages: 27-36
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Deficits in memory-guided limb movements impair obstacle avoidance locomotion in Alzheimer’s disease mouse model (2014)
  • Author(s): Setogawa S, Yamaura H, Arasaki T, Endo S, Yanagihara D
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 4:7200 Issue: 1 Pages: 1-10
  • DOI: 10.1038/srep07220
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 行動解析を用いたホスホジエステラーゼ3阻害剤シロスタゾールの記憶改善効果の評価 (2015)
  • Author(s): 柳井修一・新崎智子・遠藤昌吾
  • Organizer: 首都大学東京バイオコンファレンス2015
  • Place of Presentation: 首都大学東京（八王子市、東京）
  • Year and Date: 2015-11-06
• [Presentation] ATTACKING MEMORY DECLINE THROUGH THE KNOWLEDGE OF SIGNAL TRANSDUCTION PATHWAY (2015)
  • Author(s): S. Endo
  • Organizer: IAGG2015
  • Place of Presentation: Chiang Mai Convention and Exhibition Center (Chiang Mai, Thailand)
  • Year and Date: 2015-10-19
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] SMP30/αTTP-ダブルノックアウトマウスを用いたアスコルビン酸およびα-トコフェロール欠乏が及ぼす不安、学習、運動機能への影響 (2015)
  • Author(s): 高橋経太・柳井修一・下門顕太郎・遠藤昌吾・新井洋由・石神 昭人
  • Organizer: 日本心理学会第79回大会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（愛知、名古屋）
  • Year and Date: 2015-09-22
• [Presentation] Long-term administration of cilostazol, a phosphodiesterase 3 inhibitor, prevents memory decline in aged mice models. (2015)
  • Author(s): Shuichi Yanai, Kai Kojima, Tomoko Arasaki & Shogo Endo
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫、神戸）
  • Year and Date: 2015-07-28
• [Presentation] 東日本大震災が引き起こしたマウスの行動変化 (2015)
  • Author(s): 遠藤昌吾
  • Organizer: 第９０回実験動物コンファレンス
  • Place of Presentation: 日本獣医生命科学大学（東京、武蔵野市）
  • Year and Date: 2015-06-27
  • Invited
• [Presentation] 老化に伴う認知機能低下に対するホスホジエステラーゼ3阻害剤cilostazolの効果 (2015)
  • Author(s): 柳井修一・新崎智子・遠藤昌吾
  • Organizer: 第38回日本基礎老化学会大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川、横浜）
  • Year and Date: 2015-06-12
• [Presentation] Maintenance of memory functions by chronic administration of cilostazol, a phosphodiesterase 3 inhibitor, in aged mice models. (2014)
  • Author(s): Shuichi Yanai, Kai Kojima, Tomoko Arasaki & Shogo Endo.
  • Organizer: Neuroscience 2014
  • Place of Presentation: Washignton Convention Center (Washington DC, USA)
  • Year and Date: 2014-11-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] PDE3阻害剤シロスタゾールによる老化促進モデルマウスの記憶障害改善効果 (2014)
  • Author(s): 柳井修一・小島開・新崎智子・遠藤昌吾
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川、横浜）
  • Year and Date: 2014-09-11
• [Presentation] Phosphodiesterase 3 inhibitor cilostazol improves conditioned fear in SAM-P8 mice. (2014)
  • Author(s): S. Yanai, K Kojima, T. Arasaki, and S. Endo.
  • Organizer: Annual meeting of Japan Society for Biomedical Gerontology
  • Place of Presentation: あいち健康プラザ（愛知、大府）
  • Year and Date: 2014-07-26
• [Presentation] 記憶改善薬のスクリーニングとSAM (2014)
  • Author(s): 遠藤昌吾
  • Organizer: 第２９回SAM研究協議会研究発表会
  • Place of Presentation: 東京都健康長寿医療センター（板橋区、東京）
  • Year and Date: 2014-07-05
  • Invited
• [Remarks] 記憶神経科学、東京都老人研
  • URL: http://www2.tmig.or.jp/Mn_B/Japanese/index.html