マイクログリアの睡眠覚醒リズム形成への関与:シナプスの貪食と形成の繰り返し

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K14351
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: 田中 潤也 愛媛大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (70217040)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: マイクログリア / 入眠覚醒リズム / シナプス / 貪食 / グルタミン酸 / ノルアドレナリン / eat-me signal

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、マイクログリアがシナプス貪食により睡眠覚醒リズム形成に関与することを示すことである。
正常成熟ラット大脳皮質で、マイクログリアがシナプスを貪食しているかどうかを調べたところ、ラットの入眠時刻に当たる午前7時ではマイクログリアの細胞体の拡大と共に、CD68陽性ファゴソーム内にシナプス要素の取り込みが見られた。一方、ラットの覚醒時刻に当たる午後7時ではシナプス貪食は観察できなかった。シナプス関連タンパク質（シナプシン１，PSD95）は入眠時間帯AM7-PM7で少なく、覚醒時間帯PM7-AM7で多かった。また、マイクログリアが認識するEat-meシグナル関連分子であるMFG-E8、GAS6、MerTKや補体の発現はAM7に高く、PM7で低かった。一部のシナプスにはMFG-E8あるいは補体のC3が結合し、マイクログリアに貪賞された、あるいはされようとしているところが共焦点顕微鏡により、AM7で観察された。同時刻でEat-meシグナル関連分子は、生化学的に調製したシナプトソーム分画に多く存在していた。培養実験では、マイクログリアはグルタミン酸によって貪食能が亢進し、ノルアドレナリンによってグルタミン酸の促進効果がキャンセルされることを見いだした。HPLCによって、大脳皮質ノルアドレナリン含量を調べたところ、入眠時は、覚醒時の約2分の1に減少していることが明らかになった。脳内モノアミン枯渇剤レセルピンを投与すると、マイクログリアの細胞体は拡大し、ラットは行動量を減じた。逆に、合成グルココルチコイドのデキサメサゾンを投与すると、マイクログリアの細胞体は縮小しシナプスが増え、行動量は増加した。
これらの結果は、ルアドレナリンの日内変動に応じて、マイクログリアがシナプスを貪食し、入眠覚醒サイクルに関与していることを示している。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

概ね順調に研究は進捗し、日本生理学会、日本病態生理学会で一部のデータを発表し、今後、日本神経化学会、日本神経科学会で発表の予定である。7月頃を目途に論文にまとめ投稿する見込みである。

Strategy for Future Research Activity

入眠時のマイクログリアのシナプス貪食の生理的意義を明らかにするために、次の様な実験を行う。
１）デキサメサゾン投与：入眠前のデキサメサゾン投与はマイクログリアの貪食能を強力に抑制し、細胞形態を小さくする。この形態は覚醒時のマイクログリアに似る。このときの睡眠脳波を計測し、睡眠ステージのいずれが影響を受けるのか、また、学習に効果の固定化に影響はないのか等を検討する。
２）レセルピンの影響の検討：レセルピンは、脳内アミンを枯渇させる。特にノルアドレナリンは大幅に減少した。その結果、活性化マイクログリアが多数現れ、行動量が減少した。この際の脳波計測により、睡眠の質の変化を探る。

Causes of Carryover

実験に使用する動物の繁殖・調達が間に合わなかったため、一部実験の実施が翌年度にずれこんだため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

5月中に、ブロッティング、形態観察、PCR実験など、前エンド3月に予定した実験を終了し、繰り越した予算の執行する。

Research Products

• [Journal Article] Blood vessels expressing CD90 in human and rat brain tumors (2016)
  • Author(s): Akihiro Inoue, Junya Tanaka, Hisaaki Takahashi, Shohei Kohno, Shiro Ohue, Akihiro Umakoshi, Katsuhiro Gotoh, Takanori Ohnishi
  • Journal Title: Neuropathology Volume: 36 Pages: 168-180
  • DOI: DOI:10.1111/neup.12244
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Treadmill exercise ameliorates ischemia-induced brain edema while suppressing Na+/H+ exchanger 1 expression (2016)
  • Author(s): Ryutaro Nishioka, Kana Sugimoto, Hitomi Aono, Ayano Mise, Mohammed E. Choudhury, Kazuya Miyanishi, Afsana Islam, Takahiro Fujita, Haruna Takeda, Hisaaki Takahashi, Hajime Yano, Junya Tanaka
  • Journal Title: Experimental Neurology Volume: 277 Pages: 150-161
  • DOI: DOI:10.1016/j.expneurol.2015.12.016
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A Truncated form of CD200 (CD200S) Expressed on Glioma Cells Prolonged Survival in a Rat Glioma Model by Induction of a Dendritic Cell-Like Phenotype in Tumor-Associated Macrophages (2016)
  • Author(s): Kana Kobayashi, Hajime Yano, Akihiro Umakoshi, Shirabe Matsumoto, Ayano Mise, Yu Funahashi, Yoshitomo Ueno, Yoshiaki Kamei, Yasutsugu Takada, Yoshiaki Kumon, Takanori Ohnishi, Junya Tanaka
  • Journal Title: Neoplasia Volume: 18 Pages: 229-241
  • DOI: 10.1016/j.neo.2016.02.006
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Oct-3/4 promotes tumor angiogenesis through VEGF production in glioblastoma (2015)
  • Author(s): Hisaaki Takahashi , Akihiro Inoue , Yuya Kawabe , Yuki Hosokawa, Shinji Iwata , Kana Sugimoto, Hajime Yano, Daisuke Yamashita , Hironobu Harada , Shohei Kohno, Shiro Ohue, Takanori Ohnishi , Junya Tanaka
  • Journal Title: Brain Tumor Pathol Volume: 32 Pages: 31-40
  • DOI: 10.1007/s10014-014-0203-3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Oct-3/4 modulates the drug-resistant phenotype of glioblastoma cells through expression of ATP binding cassette transporter G2 (2015)
  • Author(s): Yuki Hosokawa, Hisaaki Takahashi, Akihiro Inoue, Yuya Kawabe, Yu Funahashi, Kenji Kameda, Kana Sugimoto, Hajime Yano, Hironobu Harada, Shohei Kohno, Shiro Ohue, Takanori Ohnishi, Junya Tanaka
  • Journal Title: Biochimica et Biophysica Acta Volume: 1850 Pages: 1197-1205
  • DOI: 10.1016/j.bbagen.2015.01.017
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The ameliorative effects of a hypnotic bromvalerylurea in sepsis (2015)
  • Author(s): Satoshi Kikuchi, Tasuku Nishihara, Shun Kawasaki, Naoki Abe, Jun Kuwabara, Mohammed E. Choudhury, Hisaaki Takahashi, Hajime Yano, Takumi Nagaro, Yuji Watanabe, Mayuki Aibiki, Junya Tanaka
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 459 Pages: 319-326
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2015.02.111
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] miR340 Suppresses the Stem-like Cell Function of Glioma-Initiating Cells by Targeting Tissue Plasminogen Activator (2015)
  • Author(s): Daisuke Yamashita, Toru Kondo, Shiro Ohue, Hisaaki Takahashi, Madoka Ishikawa, Ryo Matoba, Satoshi Suehiro, Shohei Kohno, Hironobu Harada, Junya Tanaka, Takanori Ohnishi
  • Journal Title: Cancer Research Volume: 75 Pages: 1123-1133
  • DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-14-0938
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CD200+ and CD200－ macrophages accumulated in ischemic lesions of rat brain: The two populations cannot be classified as either M1 or M2 macrophages (2015)
  • Author(s): Shirabe Matsumoto, Junya Tanaka, Hajime Yano, Hisaaki Takahashi, Kana Sugimoto, Shiro Ohue, Akihiro Inoue, Hitomi Aono, Akari Kusakawa, Hideaki Watanabe, Yoshiaki Kumon, Takanori Ohnishi
  • Journal Title: Journal of Neuroimmunology Volume: 282 Pages: 7-20
  • DOI: 10.1016/j.jneuroim.2015.03.013
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Anti-inflammatory effects of noradrenaline on LPS-treated microglial cells: Suppression of NFkB nuclear translocation and subsequent STAT1 phosphorylation (2015)
  • Author(s): Yurika Ishii, Ayaka Yamaizumi, Ayu Kawakami, Afsana Islam, Mohammed E. Choudhury, Hisaaki Takahashi, Hajime Yano, Junya Tanaka
  • Journal Title: Neurochemistry International Volume: 90 Pages: 56-66
  • DOI: 10.1016/j.neuint.2015.07.010
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] マイクログリアのラット脳におけるサーカディアンリズム：形態学的検討 (2016)
  • Author(s): 武田遙奈、宮西和也、EM チョードリ、金久浩大、矢野元、田中潤也
  • Organizer: 第93回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 北海道札幌市
  • Year and Date: 2016-03-22
• [Presentation] 睡眠―覚醒リズムへのマイクログリア関与の可能性：青斑核ノルアドレナリンとの関連 (2015)
  • Author(s): 宮西 和也、EM チョードリ、金久 浩大、武田 遥奈、矢野 元、田中 潤也
  • Organizer: 第25回 日本病態生理学会大会
  • Place of Presentation: 愛媛県松山市
  • Year and Date: 2015-08-02