てんかん原性大脳皮質形成異常モデル動物の確立とアンチセンス治療法への展開

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12557077
• Research Institution: Hamamatsu University School of Medicine
• Principal Investigator: 福田 敦夫 浜松医科大学, 医学部, 教授 (50254272)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鮫島 道和 浜松医科大学, 医学部, 助教授 (80135251) ; 清水 千草 日本学術振興会, 特別研究員(PD) ; 岡部 明仁 浜松医科大学, 医学部, 助手 (10313941)
• Keywords: クロライドイオン / クロライドトランスポーター / カハールレチウス細胞 / 細胞移動 / GABA / 皮質形成異常 / てんかん / 神経幹細胞

Research Abstract

1.局所的皮質障害モデルにおけるCl^-ホメオスタシスと細胞特性変化の解析(清水、岡部、福田):
生直後にfocal freeze-lesionを行い局所的大脳皮質細胞移動障害モデルラットを作成した。4日後の障害部位にNKCC1陽性KCC2陰性の細胞群の出現を認め、7日後のこの部位は偽脳回を形成した。偽脳回の第I層にはreelin陽性のCajal-Retzius細胞様の細胞が出現した。また障害部位に最初に出現する神経細胞は非常に未熟な電気的膜特性を有していた。今後これらの細胞がどこから移動してきたのか、あるいは障害部位に出現した神経幹細胞から分化したのかについて各種マーカーと電気生理学的手法で検討していく。
2.focal freeze-lesionモデルの抑制性神経機能変化のCa^<2+>/Cl^-イメージングによる解析(福田、鮫島):
まず局所的大脳皮質細胞移動障害モデルラットのコントロール(生後0-3日齢ラットの大脳新皮質)でCl^-イメージング法により[Cl^-]_i記録を行った。辺縁帯のCajal-Retzius cellではresting [Cl^-]_iが37mMと高値で、皮質板では移動後間もない表層のcortical plate cellが30mMで定着直後のVI層のpyramidal neuron (25mM)よりも有意に高値であった。すなわちcortical plate cellでは[Cl^-]_iは移動に伴い低下し、Cajal-Retzius cellではおそらく神経発生後からの高値が持続していた。cortical plate cellのCa^<2+>イメージング法ではGABA投与により[Ca^<2+>]_i増加が惹起され、高[Cl^-]_iのためGABAが興奮性に作用すると考えられた。今後はfocal freeze-lesionモデルで、resting[Cl^-]_iやGABA誘発[Ca^<2+>]_i増加の部位差を検討する。
3.ヒトてんかん原性皮質形成異常組織のCl^-トランスポーターmRNAの解析(清水、福田):
ヒトCl^-トランスポーターのKCC2、NKCC1及び細胞移動関連遺伝子reelinのオリゴcDNAプローブを用いて、ヒトてんかん原性皮質形成異常部位を含む摘除組織を用い、コントロールとして形成異常のない部位でのこれらCl^-ホメオスタシス及び細胞移動関連遺伝子mRNAの発現状態をin situ hybridization法を用いて解析した。その結果、reelinはI層に特異的に発現し、II-VI層では神経細胞特異的にKCC2の発現が認められたが、NKCC1は殆ど発現していなかった。今後、皮質形成異常部位の巨大神経細胞にNKCC1が多く発現し結果として[Cl^-]_i高値と細胞膨大を招いていないか、reelinの発現に異常がないか検討する。

Research Products

• [Publications] Yamada, Y. et al.: "Optical imaging reveals cation-Cl^- cotransporter-mediated transient rapid decrease in intracellular Cl^- concentration induced by oxygen-glucose deprivation in immature rat neocortical slices"Neurosci. Res.. 39. 269-280 (2001)
• [Publications] Kanaka, C. et al.: "The differential expression patterns of messenger RNAs encoding K-Cl cotransporters (KCC1, 2) and Na-K-Cl cotransporter (NKCC1) in the rat nervous system"Neuroscience. 104. 933-946 (2001)
• [Publications] Farkas, I. et al.: "CD59 blocks not only the insertion of C9 into MAC but inhibits ion channel formation of homologous C5b-8 as well as C5b-9"J. Physiol.. 539. 537-545 (2002)
• [Publications] Ueno, T. et al.: "Diversity of neuron-specific K^+-Cl^- cotransporter expression and inhibitory postsynaptic potential depression in rat motoneurons"J. Biol. Chem.. (in press).
• [Publications] Nabekura, J. et al.: "Reduction of KCC2 expression and GABA_A receptor-mediated excitation following in vivo axonal injury"J. Neurosci.. (in press).
• [Publications] Kilb, W. et al.: "Depolarizing glycine responses in Cajal-Retzius cells of neonatal rat cerebral cortex"Neuroscience. (in press).