記憶ニューロンが合成するニューロステロイドによるシナプス活動制御と運動学習の解析

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10874129
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 筒井 和義 広島大学, 総合科学部, 教授 (20163842)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山埼 岳 広島大学, 総合科学部, 助手 (30192397) ; 古川 康雄 広島大学, 理学部, 助教授 (40209169)
• Keywords: 脳 / 記憶ニューロン / プルキンエ細胞 / ニューロステロイド / プレグネノロン硫酸エステル / プロジェステロン / ステロイド合成酵素 / 学習と記憶

Research Abstract

脊椎動物の脳がコレステロールをもとに独自にステロイドを合成していることが明らかとなり、脳で新しく見いだされたこの分子はニューロステロイドと命名された。脳が合成するニューロステロイドの作用を明らかにする目的で、本研究では哺乳類のラットを用い、ニューロステロイドを合成する脳細胞を同定した。その結果、小脳の記憶ニューロンとして知られるプルキンエ細胞が種々のニューロステロイドを合成していることがわかった。ラットのプルキンエ細胞では、生後から成熟期において恒常的にプレグネノロンとその硫酸エステルが合成される。また新生期のプルキンエ細胞では、さらに性ホルモンとして知られるプロジェステロンが合成される。これらのニューロステロイドの作用をシナプス活動制御に着目して解析したところ、プレグネノロン硫酸エステルはプルキンエ細胞から傍分泌されたのち、GABAニューロンの膜受容体を介して、GABAニューロンからプルキンエ細胞へなされるGABAの放出頻度を増加させる作用があることが明らかになった。従って、ニューロステロイドにはシナプスにおける情報伝達を調節する重要な働きがあるといえる。一方、新生期に合成されるプロジェステロンは、この時期になされるニューロンの発達やシナプス形成を促し、運動学習を担う小脳神経回路の形成に働くことが示唆された。以上の解析により、これまで未解明であったニューロステロイドの作用の大略が解明された。現在、小脳プルキンエ細胞でなされるニューロステロイド合成を人為的に制御して、個体レベルからの運動学習の解析を実施している。

Research Products

• [Publications] K.Tsutsui: "Review : Production and function of neurosteroids in the vertebrate brain" Comp.Biochem.Physiol.in press. (1999)
• [Publications] K.Tsutsui: "Review : Production and function of neurosteroids in the cerebellar Purkinje neuron" Iinternat.J.Mol.Medicine. in press. (1999)
• [Publications] K.Ukena: "Expression and activity of 3β-hydroxysteroid dehydrogenase/△5-△4-isomerase in different regions of the avian brain" Brain Res.in press. (1999)
• [Publications] M.Takase: "Pregnenolone, pregnenolone sulfate and cytochrome P450 side-chain cleavage (P450scc) in the amphibian brain and seasonal changes" Endocrinology. in press. (1999)
• [Publications] 筒井和義: "脳で新しく見出されたニューロステロイドの合成と作用(総説)" Hormone Frontier in Gynecol.6. 91-96 (1999)
• [Publications] K.Ukena: "Expression and activity of 3β-hydroxysteroid dehydrogenase/△5-△4-isomerase in the rat Purkinje neuron during neonatal life" Endocrinology. 140. 805-813 (1999)
• [Publications] C.Kohchi: "Age and region-specific expressions of the messenger RNAs encoding for steroidogenic enzymes P450scc, P450c17, 3βHSD in the rat brain" Brain Res.801. 233-238 (1998)
• [Publications] K.Tsutsui: "Developmental changes in galanin receptors and the effect of sex steroids on galanin receptor induction" Endocrinology. 139. 4230-4236 (1998)
• [Publications] K.Ukena: "Cytochrome P450 side-chain cleavage enzyme (P450scc) in the cerebellar Purkinje neuron and its neonatal change in rats" Endocrinology. 139. 137-147 (1998)
• [Publications] Y.Azumaya: "Existence and localization of a protein in zebra finch brain with similar structural features as the large subunit of splicing factor" J.Exp.Zool.281. 90-96 (1998)
• [Publications] T.Yamazaki: "Calcium ion as a second messenger for o-nitrophenylsulfenyl-adrenocorticotropin and adrenocorticotropin in bovine steroidogenesis" Endocrinology. 139. 4765-4771 (1998)
• [Publications] T.Imai: "Kinetic studies on bovine cytochrome P450 11β catalyzing successive reaction from deoxycorticosterone to aldosterone" Biochemistry. 37. 8097-8104 (1998)
• [Publications] T.Yamazaki: "Kinetic analysis of successive reaction catalyzed by bovine cytochrome P450 17α, lyase" Biochemistry. 37. 2800-2806 (1998)
• [Publications] T.Yamazaki: "Kinetic Analysis of Successive Reactions Catalyzed by P450 ^<17>α, lyase and P450 11α In Oxygen Homeostasis and Its Dynamics" Springer-Verlag, Tokyo Ed by Y.Ishimura et al., 17 (1998)