社会経験依存性に発達する前頭前野の分子基盤の解明

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K19742
• Research Institution: Nara Medical University
• Principal Investigator: 紀本 創兵 奈良県立医科大学, 医学部, 助教 (00405391)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 社会的隔離 / ネグレクト / 認知機能障害 / 前頭前野 / 抑制性神経伝達 / 神経活動依存性発現遺伝子

Outline of Annual Research Achievements

脳臨界期における社会経験の違いに端を発する前頭前野依存性の認知機能障害について、マウスモデルを用い、その神経生物学的基盤にどのような変化が生じているのかを遺伝子発現を確認することで検証をおこなった。
同じ母親からの雄仔1匹を離乳後の生後21日から35日までケージ内で隔離飼育し、残りの3匹を同じケージ内でグループ飼育する。35日後より、再び同マウスをグループ飼育しなおしても、隔離飼育して育ったマウスでは、永続的な認知機能障害や社会性の低下といった行動学的変化が生じる。電気生理学的な解析においても、この行動異常は一部の神経回路の障害に起因する可能性があることを申請者が所属する研究室では明らかにしている。
このため、生後60日(P60)の時点の前頭前野よりRNAを抽出しmRNA発現解析をおこなったところ、抑制性ニューロンのサブタイプの一つであるパルブアルブミン陽性（PV陽性）ニューロンのmRNA発現（PV mRNA）の発現が有意に、隔離飼育マウスで低下していた。また、活性化ミクログリアのマーカーであるDAP12の発現量も隔離飼育マウスで低下していた。脳の発達過程におけるのシナプス形成には、神経活動依存性に発現される遺伝子が重要であるが、申請者が調べた限りではP60の時点でこれらの遺伝子発現に有意な変化は見られなかった。
社会経験依存性の前頭前野機能の形成には、興奮性神経伝達と抑制性神経伝達の調和（E/I balance:exciatory-inihibitory balance）が重要であり、その破綻を来すメカニズムにミクログリアが関連する可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

まず社会隔離マウスの作成、サンプル数の獲得に予想に反して時間を要した。これにより、mRNA解析に続くタンパク解析に時間を要した。また、Western blotによるパルブアルブミン（PV）タンパク質やその他のタンパクの検出と定量に困難が生じていたため。

Strategy for Future Research Activity

社会隔離に伴う前頭前野の機能障害と抑制性神経回路の破綻についてのメカニズムについて、更なる検証を進める。社会隔離に伴う遺伝子発現の影響について、経時的な遺伝子発現の変化を追跡し、どのタイミングで破綻を来すのかを確認する。また、炎症性変化に伴うサイトカインネットワーク連関、およびそれに伴った抑制性神経回路への酸化ストレスの影響等について詳しく検討していく。

Causes of Carryover

社会隔離マウスの作成、サンプル数の獲得に予想に反して時間を要した。これにより、mRNA解析に続くタンパク解析に時間を要し,ｍRNA発現やタンパク発現の解析に必要な試薬等の物品費の購入にそこまで費用を要しなかった。

Expenditure Plan for Carryover Budget

サンプルは回収できている。また今後のサンプル回収については、工夫して行っている。これに応じて、当初の計画から遅れた部分の実験に、費用を補填し、今年度の実験も合わせて行っていく。