2018 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 – 2020-03-31
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| Keywords | 臨界期 / 顎運動 / 咀嚼筋支配運動ニューロン / シナプス伝達 / グルタミン酸受容体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
吸啜から咀嚼への転換には、それ以降では転換しにくくなる時期、すなわち「臨界期」が存在する。これまで哺乳動物では、歯や顎口腔領域等の末梢性変化とともに摂食行動の転換が起こるとされてきたが、この時期に脳神経機構も変わる可能性が示唆されている。そこで我々は、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がどのように変わるのかを、遺伝子改変動物と疾患モデル動物を用いて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。
生後2～5、9～12、14～17日齢の閉口筋および開口筋運動ニューロンから興奮性微小シナプス後電流（mEPSC）を記録したところ、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。NMDA型受容体を構成するサブユニットのうち、GluN2Aサブユニットの拮抗薬であるPEAQXを投与すると、mEPSCの振幅と発生頻度が大きく減弱した。さらに、GluN2Bサブユニットの拮抗薬であるIfenprodilを続けて投与すると、さらにmEPSCの振幅と発生頻度が減少した。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、生後初期のラット咬筋運動ニューロンへのNMDA型受容体グルタミン酸性入力にはGluN2AとGluN2Bが関与することが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
摂食行動の臨界期を含む生後発達期にラット咀嚼筋支配運動ニューロンで大きく変化する、NMDA型受容体の構成サブユニットを明らかにすることを平成30年度の研究計画とした。これを明らかとすることで、臨界期を制御する因子としてのNMDA型受容体サブユニットの役割を明らかにすることができると考えられる。
前年度、ラット閉口筋支配運動ニューロンへの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）が生後初期（生後2～5日齢）に豊富にみられることを明らかとした。そこで本年度は、閉口筋運動ニューロンに豊富にみられたNMDA型グルタミン酸受容体mEPSCにどのNMDA型受容体サブユニットが関与するのかを電気生理学的に検索することとした。実験には生後2～5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。その結果、GluN2Aサブユニットを含むNMDA型受容体の拮抗薬であるPEAQXを投与すると、mEPSCの振幅と発生頻度が大きく減弱した。さらに、GluN2Bサブユニットの拮抗薬であるIfenprodilを続けて投与すると、さらにmEPSCの振幅と発生頻度が減少した。以上の結果から、生後初期のラット咬筋運動ニューロンへのNMDA型受容体グルタミン酸性入力にはGluN2AとGluN2Bが関与することが示唆された。
申請時に計画したNMDA型受容体サブユニットの機能抑制に対する効果の検討には未だ至っていないが、NMDA型受容体サブユニットの発現とその機能との関連が明らかとなった点で、計画はやや遅れている程度といえる。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、機能抑制の影響の検討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。また、平成３０年度では、野生型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い、生後発達期に発現するNMDA型受容体サブユニットの同定に成功した。さらに、NMDA型受容体サブユニットの機能抑制に対する効果の検討が、摂食行動の臨界期メカニズム解明に必要であると考えられる。
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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機能抑制に対する効果の検討を行わずに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。平成３１年度は、NMDA型受容体サブユニットの機能抑制を行うため、NMDA型受容体サブユニット欠損動物の作製にかかる費用を予定する。また、研究成果を発表するための費用や研究成果を出版するための費用として外国語論文のための校閲費、論文投稿費用、別刷り購入費用を予定する。
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Research Products
(15 results)
