2018 Fiscal Year Research-status Report

脳が季節を知る仕組み

Research Project

Project/Area Number	17K07487
Research Institution	Osaka City University
Principal Investigator	濱中良隆大阪市立大学, 大学院理学研究科, 特任講師 (10647572)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords	光周性 / ヨーロッパモノアラガイ / caudo-dorsal cell (CDC) / 細胞内電位記録 / 免疫組織化学
Outline of Annual Research Achievements	雌雄同体のヨーロッパモノアラガイの生殖腺は光周期に関わらず発達するが、その産卵行動には明瞭な光周性がみられる（産卵は長日で促進され、短日で抑制される）。本種の産卵行動にみられる光周性の神経機構には未だ不明な点が多いが、産卵を誘導するホルモンとしてcaudo-dorsal cell hormone (CDCH) がある。このCDCHは、脳神経節にある神経分泌細胞CDCによって合成・分泌される。1年目は、ガラス管微小電極を用いた単一CDCからの細胞内電位記録法と細胞内染色法を確立した。今年度は、CDCの電気生理学的特性を長日と短日条件間で比較することで、CDCHの分泌を制御する生理機構の解析を行った。CDCは形態学的に2つのタイプ（CDCdとCDCv）に分けられる (de Vlieger et al. 1980) 。CDCdは細胞体と同じ脳半球にだけファイバーを投射するが、CDCvは反対側の脳半球にも軸索を伸ばす。いずれのタイプもコミッシャー（脳内ホルモンの貯蔵放出部位）に終末しており、ここから体液中にCDCHを分泌すると考えられる。いずれのCDCも電位記録を行った時間帯には自発発火を示さず、電流注入に応じてのみ活動電位を発生させた。そこで、CDCの電気生理学的特性として、1) 静止膜電位、2) 閾値電流（活動電位を発生させるのに必要な最小電流量）、3) 閾値電位（活動電位を発生し始めた際の膜電位から静止膜電位を引いた値）に着目し、これらを長日と短日条件間で比較した。その結果、長日条件では、CDCの静止膜電位は浅く、閾値電流が小さいこと、さらに閾値電位も小さいことがわかった。これは、CDCの興奮性が短日よりも長日条件で高いことを示している。本研究により、CDCは光周期に応じて興奮性を切り変えることで、長日でのCDCHの放出（つまり、産卵行動）を促進していると考えられる。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 1－2年目に計画していた長日－短日条件間でのCDCの電気生理学的特性の比較には成功し、異なる光周期条件間でCDCの興奮性が異なることを統計学的手法により明らかにした。一方で、2年目に計画していたCDC前ニューロンの同定が遅れているため、「少し遅れている」と判断した。
Strategy for Future Research Activity	今後は、形態学的手法を用いてCDCの前ニューロンの探索を行う。Tensenら(1998) は、神経ペプチドLymnaea cardioexcitatory peptide (LyCEP) がCDCの活動を抑制することを細胞内電位記録法で示している。LyCEPは10個のアミノ酸からなるペプチドで、CDCにはGタンパク質共役型LyCEP受容体 (GRL106) が発現する (Tensen et al. 1998)。LyCEPはC末端に-RFamide 配列を有しており、市販のFMRFamide抗体と交差反応を示す可能性が高い (Weber et al. 1981)。LyCEPはCDCの膜電位を低下させてCDCの興奮性を下げることから、LyCEP発現ニューロンはCDCの上流に位置し、かつCDCに短日情報を送っている可能性がある。そこでまず、FMRFamide抗体を用いてLyCEP発現ニューロンの形態を明らかにする。さらに、CDCの細胞内染色とFMRFamide抗体による免疫染色を組み合わせることで、両者の神経接続関係を明らかにする。