2017 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of synaptic insulin signaling in the hippocampus and prefrontal cortex in diabetes-associated cognitive impairment.
| Project/Area Number |
17H05062
|
|---|
| Research Institution | National Center for Geriatrics and Gerontology |
|---|
Principal Investigator |
多田 敬典 国立研究開発法人国立長寿医療研究センター, 統合加齢神経科学研究部 神経内分泌学研究室, 室長 (20464993)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | シナプス可塑性 / 糖代謝シグナル / 認知機能 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
糖尿病が認知症発症の危険因子となることが近年の疫学研究により報告されており、糖代謝調節機構の脳内での作用が注目されている。実際にインスリンの経鼻吸入が認知機能改善に効果的であることが報告され、糖代謝異常に伴う脳内糖代謝シグナルの破綻が、認知症発症に関与することが示唆されている。しかしながら、脳内でのインスリンの作用は明らかではなく、また脳内糖代謝シグナルと認知機能の相関については解明されていない。
我々はこれまでに糖代謝異常を示す高脂肪食負荷マウスが、海馬糖代謝シグナルの変化に伴い海馬依存的な記憶障害を来すことを明らかにしているが、さらに海馬と協調的な活動性を示す前頭葉における認知学習機能が阻害されることを見出している。本研究では、糖尿病随伴認知機能障害における前頭葉・海馬神経ネットワーク制御機構を解明するために、前頭葉・海馬糖代謝シグナルの変化を指標にして認知学習行動との相関的な解析を行うことを目的とする。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
高脂肪食負荷による糖代謝異常を示すDIO（Diet Induced Obesity）マウスを用いて、前頭葉依存的なT字型水迷路の逆転課題テスト（rWTM: reversal Warter T-Maze test：T字型水迷路で泳がせ、水面下プラットフォームを100%覚えさせた後、逆に配置する。逆配置後のプラットフォーム位置正答率を指標に認知機能を評価する）を行い、DIOマウスの認知学習能について検討した。rWTMの結果、DIOマウスでは普通食マウス群と比較して顕著な認知学習機能の異常が観察された。
また認知機能調節において重要な役割を担う神経細胞シナプス部位に集積している機能的タンパク質および糖代謝シグナルについて検討を行った。DIOマウス前頭葉、海馬神経細胞よりシナプス分画、シナプス後肥厚部（PSD: Post Synaptic Density）分画を抽出し、ウェスタンブロット法により糖代謝シグナル活性について解析を行った結果、インスリン受容体基質の下流シグナルであるAKTシグナルのリン酸化が亢進していることを確認した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
高脂肪食負荷マウスのシナプス機能について解析する。またシナプス可塑性誘導前後におけるシナプス分画での糖代謝シグナルへの影響の検討を行う。下記解析により、認知学習過程における糖代謝シグナルの機能解明を試みる。
（a）急性脳スライスを用いた電気生理学的解析により、グルタミン酸受容体を介したシナプス応答の変動（AMPA/NMDA比解析）と、興奮性／抑制性シナプス入力のバランス変化（mEPSC, mIPSC解析）を観察することで認知学習刺激前後の前頭葉神経伝達効率を評価する。
（b）ゴルジ染色により前頭葉神経細胞スパインタイプを成熟型（Mushroom type）、幼弱型（Stubby/ Thin type）の形態別に分類する。スパインタイプ別の数を測定し、認知学習刺激前後の前頭葉神経細胞の可塑性を評価する。
（c）PSD領域におけるAKTシグナル（AKT, S6kinase, mTOR, GSK3β）リン酸化活性をウェスタンブロット法により評価する。
|
