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2017 Fiscal Year Annual Research Report

Elucidation of operation principle of glial assembly

Planned Research

Project AreaGlial assembly: a new regulatory machinery of brain function and disorders
Project/Area Number 25117003
Research InstitutionUniversity of Yamanashi

Principal Investigator

小泉 修一  山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (10280752)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 伊藤 啓  東京大学, 分子細胞生物学研究所, 准教授 (00311192)
粟崎 健  杏林大学, 医学部, 教授 (60359669)
Project Period (FY) 2013-06-28 – 2018-03-31
Keywordsアストロサイト / シナプス再編 / ネットワーク / Ca2+ / アロディニア / ショウジョウバエ
Outline of Annual Research Achievements

グリアアセンブリの動作原理を明らかとする目的から、これまでアストロサイトアセンブリによる(1)虚血体性獲得、(2)シナプス再編、を明らかとしてきた。本年は、シナプス再編の鍵分子である、アストロサイトの代謝型グルタミン酸受容体5(mGluR5)がシナプス再編に必須であること、また本受容体の発現制御メカニズムに関する研究を行った。
神経障害性疼痛では、一次体性感覚野(S1)で、アストロサイト依存的なシナプス再編が起き、これにより触覚回路と疼痛回路の混線により、触覚が疼痛と感じられる「アロディニア」が誘導される。このシナプス再編のトリガーとなる分子として、普段はアストロサイトには存在しないmGluR5の発現を見いだした。本年はこのmGluR5を欠損した動物を用いた解析を行った。
アストロサイト特異的mGluR5欠損の作成は、Glast-CreマウスとFlox-mGluR5マウスを交配することで行った。本アストロサイト特異的mGluR5欠損動物では、シナプス新生因子の産生、シナプス再編、及びアロディニアが消失した。つまり、アストロサイトのmGluR5が、神経回路の混成、痛みの表出という、脳機能を制御していることが明らかとなった。S1アストロサイトは、グリアアセンブリとして、シナプス再編を制御することで、脳機能を積極的にコントロールしていること、その分子メカニズムを明らかにすることができた。
またグリアサブタイプ特異的に発現する遺伝子の機能解析を進めたところ、グリア前駆体細胞系譜間に発生・分化を補完する機構が存在しているという予想外の結果を得た。一方で、脳神経系の成熟過程のアストロサイト様グリアの解析により、細胞骨格とECMの橋渡しをしている分子が脳成熟時のシナプス形成に必要であることを示唆する結果を得た。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (47 results)

All 2018 2017

All Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 8 results) Presentation (38 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Invited: 10 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Role of Purinergic Receptor P2Y1 in Spatiotemporal Ca2+Dynamics in Astrocytes2018

    • Author(s)
      Shigetomi Eiji、Hirayama Yukiho J.、Ikenaka Kazuhiro、Tanaka Kenji F.、Koizumi Schuichi
    • Journal Title

      The Journal of Neuroscience

      Volume: 38 Pages: 1383~1395

    • DOI

      doi: 10.1523/JNEUROSCI.2625-17.2017

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] New roles of reactive astrocytes in the brain; an organizer of cerebral ischemia.2018

    • Author(s)
      Koizumi, S., Hirayama, Y., Morizawa, YM
    • Journal Title

      Neurochem Int

      Volume: in press Pages: in press

    • DOI

      doi: 10.1016/j.neuint.2018.01.007.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Aberrant astrocyte Ca2+ signals “AxCa signals” exacerbate pathological alterations in an alexander disease model.2018

    • Author(s)
      Saito, K., Shigetomi, E., Yasuda, R., Sato R., Nakano, M., Tashiro, K., Tanaka, KF., Ikenaka, K., Mikoshiba, K., Mizuta, I., Yoshida, T., Nakagawa, M., Mizuno, T., Koizumi, S.
    • Journal Title

      Glia

      Volume: 66(5) Pages: 1053-1067

    • DOI

      doi: 10.1002/glia.23300.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Astrocyte-mediated synapse remodeling in the pathological brain2017

    • Author(s)
      Kim Sun Kwang、Nabekura Junichi、Koizumi Schuichi
    • Journal Title

      Glia

      Volume: 65 Pages: 1719~1727

    • DOI

      doi: 10.1002/glia.23169

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Transformation of neuroprotective astrocytes by microglia via P2Y1 receptor down-regulation2017

    • Author(s)
      Shinozaki, Y., Shibata, K., Gachet, C., Ikenaka, K., Tanaka, KF., Koizumi, S
    • Journal Title

      Cell Rep.

      Volume: 19 (6) Pages: 1151-1164

    • DOI

      DOI: https://doi.org/10.1016/j.celrep.2017.04.047 |

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Reactive astrocytes function as phagocytes after brain ischemia via ABCA1-mediated pathway2017

    • Author(s)
      Morizawa Yosuke M.、Hirayama Yuri、Ohno Nobuhiko、Shibata Shinsuke、Shigetomi Eiji、Sui Yang、Nabekura Junichi、Sato Koichi、Okajima Fumikazu、Takebayashi Hirohide、Okano Hideyuki、Koizumi Schuichi
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 8 Pages: -

    • DOI

      doi:10.1038/s41467-017-00037-1

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] he Circadian expression of Piezo1, TRPV4, Connexin26, and VNUT, associated with the expression levels of the clock genes in mouse primary cultured urothelial cells.2017

    • Author(s)
      Ihara, T., Mitsui, T., Nakamura, Y., Kanba, M., Tsuchiya, S., Kir, S., Nakagomi, H., Sawada, N., Hirayama, Y., Shibata, K., Shigetomi, E., Shonozaki, Y., Yoshimura, M., Nakao, A., Takeda, M., Koizumi, S
    • Journal Title

      Neurourol Urodyn

      Volume: 37(3) Pages: 942-951

    • DOI

      doi: 10.1002/nau.23400.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Purinergic dysregulation causes hypertensive glaucoma?like optic neuropathy2017

    • Author(s)
      Shinozaki Youichi、Kashiwagi Kenji、Namekata Kazuhiko、Takeda Akiko、Ohno Nobuhiko、Robaye Bernard、Harada Takayuki、Iwata Takeshi、Koizumi Schuichi
    • Journal Title

      JCI Insight

      Volume: 2 Pages: -

    • DOI

      https://doi.org/10.1172/jci.insight.93456

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] A new role of reactive astrocytes; a network remodeling2018

    • Author(s)
      Koizumi, S.
    • Organizer
      グリアアセンブリ第5回公開シンポジウムInternational Symposium for Glia Assembly
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Neuroprotection by VNUT-mediatedMicrogliaLATP exocytosis in the ischemic brain2018

    • Author(s)
      H. P. N. LE., Hirayama, Y., Koizumi, S.
    • Organizer
      グリアアセンブリ第3回YoungGlia
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Role of the glial P2Y1 receptor in cerebral ischemic injury.2018

    • Author(s)
      Yuri, Hirayama., Carman, V. Bohn
    • Organizer
      グリアアセンブリ第3回YoungGlia
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Role of P2Y1 receptor in astrocyte-neuron interaction2018

    • Author(s)
      繁冨英治、平山幸歩、池中一裕、田中謙二、尾藤晴彦、小泉修一
    • Organizer
      グリアアセンブリ第5回公開シンポジウム
  • [Presentation] A network remodeling by reactive astrocytes.2018

    • Author(s)
      Koizumi, S.
    • Organizer
      The Glia Section of The Korean Society for Brain and Neural Sciences.
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] グリア細胞による神経障害性疼痛アロディニア誘導メカニズム2018

    • Author(s)
      小泉修一
    • Organizer
      第1回Hz-S フォーラム
    • Invited
  • [Presentation] A new role of reactive astrocytes; a network remodeling2018

    • Author(s)
      Koizumi, S
    • Organizer
      第1回山梨大学先端脳科学特別教育プログラム国際シンポジウム
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 貪食性アストロサイトによる神経回路リモデリング2018

    • Author(s)
      小泉修一、森澤陽介、平山友里
    • Organizer
      第138回日本薬理学会関東部会
  • [Presentation] てんかん原性獲得におけるグリア依存的VNUT作動シグナルの役割2018

    • Author(s)
      小泉修一、佐野史和、繁冨英治
    • Organizer
      日本薬学会第138回年会
  • [Presentation] アストロサイト-ニューロン相互機能連関の可視化2018

    • Author(s)
      平山幸歩、繁冨英治、池中一裕、田中謙二、尾藤晴彦、小泉修一
    • Organizer
      第95回日本生理学会大会
  • [Presentation] Developmental robustness of Drosophila adult glial architecture.2018

    • Author(s)
      Kentaro Kato, Minako Orihara-Ono, Takeshi Awasak
    • Organizer
      CDB symposium
  • [Presentation] Glia-Mediated Eplileptogenicity.2017

    • Author(s)
      Koizumi, S
    • Organizer
      The 5th congress of AsCNP
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 大脳皮質グリアによる慢性疼痛制御2017

    • Author(s)
      小泉修一
    • Organizer
      第29回インフォーマルセミナー in 信州
    • Invited
  • [Presentation] Enhanced astrocytic Ca2+ signals via IP3R2 contribute to epileptogenesis after status epilepticus.2017

    • Author(s)
      Fumikazu Sano, Eiji Shigetomi, Schuichi Koizumi, Hideaki Kanemura, Kanji Sugita, Katsuhiko Mikoshiba, Masao Aihara
    • Organizer
      14th Asian and Oceanian Congress of Child Neurology.
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dysregulation in purinergic signaling causes hypertensive glaucoma-like optic neuropathy.2017

    • Author(s)
      Shinozaki, Y., Kashiwagi, K., Takeda, A., Ohno, N., Koizumi, S.
    • Organizer
      ARVO2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Microglial VNUT contribute to epileptogenesis including astrogliosis after status epilepticus.2017

    • Author(s)
      Fumikazu Sano, Eiji Shigetomi, Schuichi Koizumi, Hideaki Kanemura, Kazuhiro Ikenaka, Kenji F. Tanaka, Kanji Sugita, Masao Aihara.
    • Organizer
      第59回日本小児神経学会学術集会
  • [Presentation] アストロサイトCa2+シグナルの時空間ダイナミクスの多様性と脳機能2017

    • Author(s)
      繁冨英治
    • Organizer
      新学術領域研究「グリアアセンブリによる脳機能発現の制御と病態」第4回夏のワークショップ
  • [Presentation] ミクログリアは脳傷害後の神経保護的アストロサイトを誘導する2017

    • Author(s)
      篠崎陽一、柴田圭輔、吉田慶太郎、繁冨英治、田中謙二、小泉修一
    • Organizer
      第136回日本薬理学会関東部会
  • [Presentation] Cortical astrocytes rewire somatosensory cortical circuits for peripheral neuropathic pain.2017

    • Author(s)
      Koizumi, S., Kim, S, K., Nabekura, J.
    • Organizer
      ⅩⅢ EUROPEAN Meeting on Glial Cells in Health and Disease(第13回ユーログリア)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] When do astrocytes listen to ATP derived from neurons?2017

    • Author(s)
      Shigetomi, E., Hirayama, Y., Sano, F., Koizumi, S
    • Organizer
      第40回日本神経科学大会
  • [Presentation] Astrocytes mediate synaptic rewiring2017

    • Author(s)
      Koizumi, S., Shibata, K., Kim, S, K., Nabekura, J.
    • Organizer
      第40回日本神経科学大会
  • [Presentation] グリア性虚血耐性とその分子メカニズム2017

    • Author(s)
      小泉修一、平山友里
    • Organizer
      第18回日本分子脳神経外科学会
    • Invited
  • [Presentation] Glia-mediated ischemic tolerance.2017

    • Author(s)
      Hirayama, Y., Koizumi, S.
    • Organizer
      第60回日本神経化学会大会
  • [Presentation] Microglia-induced astrocytic P2Y1 receptor down-regulation causes astrocyte scar formation2017

    • Author(s)
      Shinozaki, Y., Shibata, K., Shigetomi, E., Yoshida, K., Ikenaka, K., Tanaka, F, K., Koizumi, S.
    • Organizer
      第60回日本神経化学会大会
  • [Presentation] Phagocytic astrocytes after brain ischemia.2017

    • Author(s)
      Morizawa, Y., Koizumi, S
    • Organizer
      第60回日本神経化学会大会
  • [Presentation] Epileptogenic astrocytes.2017

    • Author(s)
      Koizumi, S.
    • Organizer
      第60回日本神経化学会大会
  • [Presentation] グリア細胞による神経回路リモデリング2017

    • Author(s)
      小泉修一
    • Organizer
      第19回応用薬理シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] ミクログリアはアストロサイトのP2Y1受容体発現低下を介して神経保護機能を誘導する2017

    • Author(s)
      篠崎陽一、柴田圭輔、吉田慶太郎、繁冨英治、田中謙二、小泉修一
    • Organizer
      第39回日本生物学的精神医学会・第47回日本神経精神薬理学会合同年会
  • [Presentation] アストロサイトによる神経ネットワーク再構築と疾患2017

    • Author(s)
      小泉修一
    • Organizer
      千里ライフサイエンスセミナーL3
    • Invited
  • [Presentation] Rewiring of Neuronal Networks by Astrocytic Ca2+ in the Somatosensory Cortex.2017

    • Author(s)
      Koizumi, S.
    • Organizer
      20th International Symposium on Calcium Binding Proteins and Calcium Function I Health and Disease.(CaBP20)
    • Invited
  • [Presentation] アストロサイト微細突起Ca2+シグナルにおけるP2Y1受容体の役割2017

    • Author(s)
      繁冨英治、平山幸歩、小泉修一
    • Organizer
      第137回日本薬理学会関東部会
  • [Presentation] P2受容体シグナルの異常は慢性的な高眼圧及緑内障の症状を誘導する2017

    • Author(s)
      篠崎陽一
    • Organizer
      第9回Neuroprotective Meeting for Young Researchers(NMYR)
    • Invited
  • [Presentation] Mechanism underlying hypoxia-independent upregulation of adtrocytic HIF-α after ischemic preconditioning.2017

    • Author(s)
      Hirayama, Y., H. P. N. LE., Koizumi, S.
    • Organizer
      Neuroscience2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] グリア性てんかん原性の分子メカニズム2017

    • Author(s)
      小泉修一
    • Organizer
      第47回日本臨床神経生理学会学術大会
  • [Presentation] Microglia-mediated transformation of neuroprotective astrocytes2017

    • Author(s)
      Shinozaki, Y
    • Organizer
      第22回グリア研究会
  • [Presentation] アストロサイトからみた脳の機能変調-脳卒中を中心に2017

    • Author(s)
      小泉修一
    • Organizer
      次世代脳プロジェクト冬のシンポジウム2017
  • [Presentation] Adult glial architectures are established by a plastic and robust developmental strategy in Drosophila.2017

    • Author(s)
      Kentaro Kato, Masako Tomura, Takeshi Awasaki
    • Organizer
      第50回日本発生生物学会
  • [Presentation] Glial cell biology in Drosophila brain2017

    • Author(s)
      粟崎 健
    • Organizer
      第40回日本神経科学学会
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 緑内障モデル非ヒト哺乳動物2018

    • Inventor(s)
      柏木賢治、篠崎陽一、小泉修一
    • Industrial Property Rights Holder
      柏木賢治、篠崎陽一、小泉修一
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2018-018

URL: 

Published: 2018-12-17  

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