2015 Fiscal Year Annual Research Report
うつ発症機序の解明を目指したマウス前頭前野の長期ｉｎ ｖｉｖｏ２光子イメージング
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14J01625
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
澤田 和明 北海道大学, 情報科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | in vivo ２光子顕微鏡法 / 超解像蛍光顕微鏡法 / 樹状突起スパイン / 慢性ストレス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
うつ病は発症機序が完全に解明されていない精神疾患の一つである。発症原因にはモノアミン仮説等の様々な原因が提唱されているが、精神的なストレスが重要な因子の一つであるという仮説が有力なものの一つである。マウスの実験では過剰なストレスにより大脳皮質前頭前野領域の樹状突起の長さやスパインの数に異常が起こることが報告されており、ストレスが脳のある特定の神経回路や神経細胞に変化を引き起こすと推測されている。また、うつ病は再発が多いため、神経回路レベルでの異常が残留する可能性も指摘された。本研究では、ストレスによって正常なマウスがうつ様の症状を発症する過程において、in vivo２光子顕微鏡法を用いて、前頭前野におけるスパインの形態変化を捉えることで、発症・回復機序に関する知見を得ることを目指す。本年度では、前年度に得られた前頭前野第Ⅴ層錐体細胞における樹状突起スパインの形態変化に関する現象について、再現性の確認を試みた。そのため、超解像顕微鏡法を用いてさらに詳細にスパイン形態を評価したところ、副腎皮質ホルモン慢性投与群ではスパイン形態の分布が細長い方向へ変化していることがわかった。一方で、生体脳の経時観察に用いる新規in vivo ２光子顕微鏡法に関して、高出力の励起光源が生体脳へ与える影響が未知であった。そこで、生体脳の経時観察に適しているような観察条件の検討を行った。その結果、高出力な励起光を用いた観察後でも、観察条件を整えることにより神経細胞の発火に大きな影響がでないことがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の目的は、当研究室で開発した顕微鏡技術を用いて、モデルマウスの前頭前野神経細胞に生じる変化を捉えることであった。そのため、樹状突起スパインの高解像度観察法を用いて副腎皮質ホルモン長期投与マウスの前頭前野第Ⅴ層錐体細胞におけるスパイン形態の解析を行った結果、大脳皮質第Ⅱ/Ⅲ層の部分において形態分布が細長い傾向に変化していることが明らかになった。この結果は、副腎皮質ホルモンを長期慢性投与すると第Ⅱ/Ⅲ層錐体細胞から第Ⅴ層錐体細胞への入力が少なくなることを示唆していた。
また本年度は、生体脳前頭前野における経時変化観察を目標として、前年度に開発した高出力励起光源を用いたin vivo ２光子顕微鏡法を応用しようと考えていた。しかし、励起光に用いている高出力レーザーが光路中の皮質表層へ与える影響が未知であったため、まずは皮質表層の神経細胞機能を対象として皮質に与える影響を検証した。その結果、高出力光源を伴った深部観察の後においても、観察前と同じように神経細胞が発火している様子が観察された。この結果は、本手法に用いる高出力な励起光源が生体脳の経時観察においても実用に足ることを意味していた。
これらの成果から、今年度の目標であった前頭前野神経細胞における変化を捉え、また、新規in vivo ２光子顕微鏡法が生体脳の経時観察に適用可能であることを示した。これらはマウス生体脳における慢性ストレス下神経回路の機能形態的な変化を捉えるための基盤であり、本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度では、今回得られたスパイン形態分布に生じた現象を基礎として、神経回路依存的な神経細胞の形態変化を同様の手法を用いて明らかにしていく。また、開発した新規in vivo ２光子顕微鏡法を応用し、モデルマウスの生体脳における機能・形態学的な変化を捉える。最後に、固定脳で得られた結果を基にして慢性ストレス下における生体脳での神経回路依存的な変化を観察したい。
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