Regulation of brain functions by phagocytic astrocytes

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16H04669
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Neurochemistry/Neuropharmacology
• Research Institution: University of Yamanashi
• Principal Investigator: KOIZUMI Schuichi 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (10280752)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 繁冨 英治 山梨大学, 大学院総合研究部, 助教 (00631061)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: アストロサイト / 貪食 / シナプス再編 / 神経ネットワーク再編 / 脳卒中 / ミクログリア

Outline of Final Research Achievements

The importance of glial cells in neural network remodeling has been pointed out. Astrocytes, a type of glial cells, acquire phagocytosis after stroke, prune synapses, and play a central role in neural network remodeling, according to a new study. Early after stroke, microglia accumulate in the center of the infarct layer (core region) and remove dead cells and their fragments from the brain by phagocytosis. On the other hand, in the periphery of the infarct layer (penumbra region), astrocytes were activated and acquired phagocytosis, reaping weakened synapses by phagocytosis and building new neural networks. We also found that astrocytes were altered to be phagocytic by increasing the expression of ABCA1.

Free Research Field

グリア脳科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

脳機能変化は、シナプス再編により神経ネットワークが繋ぎ変わることで実現する。これまでシナプス再編は、神経細胞の自律性により制御されると考えられてきたが、グリア細胞の役割を明らかとした。脳卒中直後は主にミクログリアが、脳卒中後期には特に梗塞層の周辺部位でアストロサイトが貪食によりシナプスを刈込み、神経ネットワーク再編を行うことを明らかにした。また、アストロサイトの貪食を規定する分子として、ABCA1を見いだした。これらは、アストロサイトを上手に制御することで、神経ネットワーク再編、ひいては脳機能を制御する新しい戦略に繋がる重要な知見である。