2017 Fiscal Year Research-status Report
摂食行動の臨界期を制御する興奮性シナプス伝達機構の解明
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16K11488
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| Research Institution | Showa University |
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Principal Investigator |
中村 史朗 昭和大学, 歯学部, 准教授 (60384187)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井上 富雄 昭和大学, 歯学部, 教授 (70184760)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 顎運動 / 臨界期 / 咀嚼 / 吸啜 / グルタミン酸受容体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒトをはじめとする哺乳類は、生後その摂食行動を吸啜から咀嚼へと大きく変化させる。咀嚼機能の獲得には、それ以降では獲得が著しく困難になる時期、すなわち「臨界期」が存在する。これまで咀嚼の臨界期の決定には、歯や顎口腔領域等の末梢性変化とともに、脳神経機構の変化が関わるとされてきた。そこで本研究では、顎運動を制御する神経回路のうち顎筋支配神経運動ニューロンへのシナプス伝達に着目し、生後発達期にこれらの運動ニューロンに発現するグルタミン酸受容体機能の発育様式を明らかにするとともに、遺伝子改変動物と疾患モデル動物を用いてグルタミン酸受容体の発現と摂食行動の変化を解析することを目的とし、摂食行動の臨界期制御におけるグルタミン酸受容体の役割を解明することを目指した。
本年度は、臨界期を含む生後発達期のラット閉口筋支配運動ニューロンに誘発されるnon-NMDA型およびNMDA型グルタミン酸受容体を介した興奮性微小シナプス後電流（mEPSC）の生後発育変化を、機能の異なる二種類の運動ニューロン、すなわち閉口筋運動ニューロンと開口筋運動ニューロン間で比較・解析した。実験には生後2～5、9～12、14～17日齢のWistar系ラットから得られた脳幹スライス標本を用い、咬筋および顎二腹筋運動ニューロンからホールセルパッチクランプ記録を行った。non-NMDA型mEPSCの振幅と発生頻度は、咬筋運動ニューロン、顎二腹運動ニューロンともに生後発達期中に差はみられなかった。一方、NMDA型mEPSCの振幅と発生頻度は、咬筋運動ニューロンで2～5日齢のほうが14～17日齢よりも高い値を示したのに対し、顎二腹筋運動ニューロンでは生後発達期を通して変化はみられなかった。以上の結果から、ラット咬筋運動ニューロンへの興奮性シナプス入力の生後発育様式は機能の異なる運動ニューロン間で異なることが示唆された。
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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
臨界期の決定に寄与するグルタミン酸受容体、とくにNMDA型受容体を介した興奮性シナプス伝達の役割を解明するため、機能の異なる運動ニューロン間でその受容体機能の発育様式に違いがあるかどうかを検索することを平成29年度の研究計画とした。これを明らかにすることで、NMDA型受容体の発現と機能との関連を明らかにすることができると考えられる。
まず、NMDA型受容体を流れるシナプス電流の性質が、臨界期を含む生後発達期でどのように変化するのかを明らかにするため、生後発達期ラット閉口筋および開口筋支配運動ニューロンに誘発されるnon-NMDA型およびNMDA型受容体を介した微小シナプス後電流（mEPSC）の振幅、頻度、減衰時間、上昇時間、電流密度の各パラメーターについて解析を行った。その結果、non-NMDA型mEPSCは両運動ニューロン間で発育様式に差はなかったが、NMDA型mEPSCの発育様式は咬筋運動ニューロンと顎二腹筋運動ニューロンで異なることが明らかとなった。申請時に計画したNMDA型受容体サブユニットの同定にはまだ至っていないが、NMDA型受容体を介したシナプス伝達様式とその機能との関連が明らかとなった点で、計画は順調に遂行されているといえる。今後引き続き、臨界期制御に関与するNMDA型受容体サブユニットの種類や性質の探索を行っていく予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２８、２９年度の研究成果から、生後初期には閉口筋運動ニューロンのNMDA型受容体を介したシナプス伝達が重要な役割を果たしている可能性が明らかとなった。しかし、NMDA型受容体がどのようなサブユニットで構成されているのか、それらのサブユニットの臨界期制御への関連については未だ不明である。そこで平成３０年度では、①野生型および遺伝子改変動物の生後発達期に発現するNMDA型受容体サブユニットの同定および機能解析、を行うことを計画する。これらを明らかにすることにより、どの種類のNMDA型受容体が摂食行動の臨界期制御に重要な役割を果たすのかを解明できると想定される。
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| Causes of Carryover |
実験動物に関して、他研究プロジェクトで購入した実験動物の余剰分を使用することができたため、実験動物の購入・維持にかかる費用が軽減でき、予算額より低い支出となった。また、本年度はNMDA型受容体サブユニットの検索を行わず次年度に計画修正したため、そのために算出していた費用が残った。
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[Presentation] Distinctive properties of Phox2b neurons located in the rat reticular formation dorsal to the trigeminal motor nucleus2017
Author(s)
Nagoya K, Nakamura S, Ikeda K, Onimaru H, Nakayama K, Mochizuki A, Sato F, Yoshida A, Kawakami K, Inoue M, Inoue T
Organizer
Society for Neuroscience 47th annual meeting
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