Effects of lysosomal instability on the non-apoptotic Purkinje cell death

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K08522
• Research Institution: Juntendo University
• Principal Investigator: 小池 正人 順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80347210)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: リソソーム / オートファジー / LC3 / 免疫電子顕微鏡 / 凍結超薄切片法 / ゴルジ体 / プルキンエ細胞

Outline of Annual Research Achievements

障害リソソームのオートファジーの免疫電子顕微鏡レベルでの解析を行うため、オートファジーのマーカーとして知られるLC3を検出するための手法の開発をさらに進めた。4%パラホルムアルデヒドを用いた短期の固定を基本として、一次抗体にプロテインA結合金コロイドとAlexa488結合二次抗体の両方を反応させることにより、凍結超薄切片の蛍光観察に基づく、同一部位の電顕相関観察を行うことが可能となった。さらに、内在性のp62タンパク質との二重染色も可能となった。
さらに、小脳プルキンエ細胞特異的カテプシンD欠損マウスと同様、小脳変成を来すGPHR(Golgi pH regulator)の小脳プルキンエ細胞（およびバスケット細胞）特異的マウスの解析を進めた。このマウスは小脳プルキンエ細胞の脱落に起因した協調運動障害や下肢反射異常の表現型を示した。電子顕微鏡三次元立体再構築の結果、ゴルジ体内腔酸性環境不全はゴルジ体の形態異常を引き起こすことを明らかにした。また、ゴルジ体のプルキンエ細胞ないにおける分布の異常や、シスゴルジからトランスゴルジにいたるゴルジ体の極性も喪失した。さらに形態学的解析から、GPHR欠損プルキンエ細胞の軸索および軸索終末は肥大し、バスケット細胞からプルキンエ細胞への投射も消失し、プルキンエ細胞の細胞体は代わりにバーグマングリアの突起で囲まれることが明らかとなった。さらに、それに引き続きプルキンエ細胞の細胞体には登上線維由来のシナプスの異所的な付加が観察された。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Utrecht University(オランダ)
  • Country Name: NETHERLANDS
  • Counterpart Institution: Utrecht University
• [Journal Article] Oxytocin induced labor causes region and sex-specific transient oligodendrocyte cell death in neonatal mouse brain (2020)
  • Author(s): Hirayama T, Hiraoka Y, Kitamura E, Miyazaki S, Horie K, Fukuda T, Hidema S, Koike M, Itakura A, Takeda S
  • Journal Title: J. Obstet. Gynaecol. Res. Volume: 141 Pages: 66-78
  • DOI: 10.1111/jog.14149
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] alpha-synuclein BAC transgenic mice exhibited RBD-like behavior and hyposmia: A prodromal Parkinson’s disease model (2020)
  • Author(s): Taguchi T, Ikuno M, Hondo M, Parajuli LK, Taguchi K, Ueda J, Sawamura M, Okuda S, Hara J, Uemura N, Hatanaka Y, Ayaki T, Matsuzawa S, El-Agnaf MA, Koike M, Yanagisawa M, Uemura M, Yamakado H, Takahashi R
  • Journal Title: Brain Volume: 143 Pages: 249-265
  • DOI: 10.1093/brain/awz380
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Mutant calreticulin interacts with MPL in the secretion pathway for activation on the cell surface (2020)
  • Author(s): Masubuchi N, Araki M, Yang Y, Hayashi E, Imai M, Edahiro Y, Hironaka Y, Mizukami Y, Kihara Y, Takei H, Nudejima M, Koike M, Ito F, Ohsaka A, Komatsu N
  • Journal Title: Leukemia Volume: 34 Pages: 499-509
  • DOI: 10.1038/s41375-019-0564-z
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structurally distinct alpha-synuclein fibrils induce robust Parkinsonian pathology (2020)
  • Author(s): Hayakawa H, Ikenaka K, Aguirre C, Nakatani R, Choong CJ, Tsuda H, Nagano S, Koike M, Ikeuchi T, Hasegawa M, Papa SM, Nagai Y, Mochizuki H, Baba K
  • Journal Title: Mov. Dis. Volume: 35 Pages: 256-267
  • DOI: 10.1002/mds.27887
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] NBR1-mediated p62-liquid droplets enhance the Keap1-Nrf2 system (2020)
  • Author(s): Sanchez-Martin P, Sou YS, Kageyama S, Koike M, Komatsu M
  • Journal Title: EMBO Reports Volume: 21 Pages: e48902
  • DOI: 10.15252/embr.201948902
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 三次元電子顕微鏡法 (2020)
  • Author(s): 9. 小池正人
  • Journal Title: 医学のあゆみ Volume: 272 Pages: 934-939
• [Journal Article] Peroxisomes control mitochondrial dynamics and the mitochondrion-dependent pathway of apoptosis (2019)
  • Author(s): Tanaka H, Okazaki T, Okajima M, Yokota M, Koike M, Okada Y, Fujiki Y, Gotoh Y
  • Journal Title: J. Cell Sci. Volume: 132 Pages: －
  • DOI: 10.1242/jcs.224766
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Necroptosis of intestinal epithelial cells induces type 3 innate lymphoid cell-dependent lethal ileitis (2019)
  • Author(s): Shindo R, Ohmuraya M, Komazawa-Sakon S, Miyake S, Deguchi Y, Yamazaki S, Nishina T, Yoshimoto T, Kakuta S, Koike M, Uchiyama Y, Konishi H, Kiyama H, Mikami T, Moriwaki K, Araki K, Nakano H
  • Journal Title: iScience Volume: 15 Pages: 536-551
  • DOI: 10.1016/j.isci.2019.05.011
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Cerebellar neurodegeneration and neuronal circuit remodeling in Golgi pH regulator deficient mice (2019)
  • Author(s): Sou YS, Kakuta S, Kamikubo Y, Niisato K, Sakurai T, Parajuli LK, Tanida I, Saito H, Suzuki N, Sakimura K, Maeda Y, Kinoshita T, Uchiyama Y, Koike M
  • Journal Title: eNeuro Volume: 6 Pages: －
  • DOI: 10.1523/ENEURO.0427-18.2019
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Bone mineral density is increased in the cadmium-induced omphalocele chick model by using three-dimensional micro-computed tomography (2019)
  • Author(s): Shigeta Y, Fujiwara N, Koike M, Yamataka A, Doi T
  • Journal Title: Pediatr. Surg. Int. Volume: 35 Pages: 911-914
  • DOI: 10.1007/s00383-019-04501-5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cellular autophagy in alpha cells plays a role in the maintenance of islet architecture (2019)
  • Author(s): Himuro M, Miyatsuka T, Suzuki L, Miura M, Katahira T, Goto H, Nishida Y, Sasaki S, Koike M, Shiota C, Gittes GK, Fujitani Y, Watada
  • Journal Title: J. Endocr. Soc. Volume: 3 Pages: 1979-1992
  • DOI: 10.1210/js.2019-00075
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Reduction of freezing behavior by acupuncture stimulation at HT7 in contextual fear-conditioned mice (2019)
  • Author(s): Hwang J, Koike M, Hioki H
  • Journal Title: Juntendo Medical Journal Volume: 65 Pages: 554-560
  • DOI: 10.14789/jmj.2019.65.JMJ19-OA17
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Loss of autophagy impairs physiological steatosis by accumulation of NCoR1 (2019)
  • Author(s): Takahashi SS, Sou YS, Saito T, Kuma A, Yabe T, Sugiura Y, Lee HC, Suematsu M, Yokomizo T, Koike M, Terai S, Mizushima N, Waguri S, Komatsu
  • Journal Title: Life Sci. Alliance Volume: 3 Pages: e201900513
  • DOI: 10.26508/lsa.201900513
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Distinct age-dependent subcellular changes in a model mouse of Parkinson's disease as revealed by volumetric FIB/SEM imaging of striatum (2020)
  • Author(s): LK Parajuli, K Wako, S Maruo, R Takahashi, M Koike
  • Organizer: ABiS Symposium Forefront and Future of Electron Microscopic Imaging
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 直接路ニューロンから淡蒼球外節への投射は近接する間接路ニューロンの投射領域に包含される (2019)
  • Author(s): 岡本慎一郎、孫在隣、高橋慧、石田葉子、山内健太、小池正人、藤山文乃、日置寛之
  • Organizer: 第42回日本神経科学大会（Neuroscience2019）
• [Presentation] 神門への鍼治療は恐怖文脈条件付けしたマウスのすくみ反応を減弱させる (2019)
  • Author(s): 黄晶媛、小池正人、日置寛之
  • Organizer: 第42回日本神経科学大会（Neuroscience2019）
• [Presentation] 小脳神経系におけるゴルジ体酸性環境の重要性 (2019)
  • Author(s): 曽高友深、角田宗一郎、上窪裕二、新里和恵、櫻井隆、 崎村建司、前田祐輔、木下タロウ、内山安男、小池正人
  • Organizer: 第42回日本神経科学大会（Neuroscience2019）
• [Presentation] パーキンソン病の前駆期モデルにおいて、GBAのハプロ不全は脂質代謝変化を伴いアルファシヌクレイン病理を加速させる (2019)
  • Author(s): 生野真嗣、山門穂高、秋山央子、Parajuli Kumar Laxmi、田口勝敏、原淳子、畑中悠佑、檜垣克美、田中雅樹、小池正人、平林義雄、高橋良輔
  • Organizer: 第42回日本神経科学大会（Neuroscience2019）
• [Presentation] 変異型alpha-シヌクレインフィブリルによるマウス脳でのレビー病理の形成 (2019)
  • Author(s): 馬場孝輔、早川英規、池中建介、鐘其静、津田浩史、小池正人、長野清一、池内健、長谷川成人、永井義隆、望月秀樹
  • Organizer: 第42回日本神経科学大会（Neuroscience2019）
• [Presentation] 中枢神経系の髄鞘形成におけるLAMTOR1の役割 (2019)
  • Author(s): 砂堀毅彦、小池正人
  • Organizer: 第42回日本神経科学大会（Neuroscience2019）
• [Presentation] Distinct age-dependent subcellular changes in a model mouse of Parkinson's disease as revealed by volumetric FIB/SEM imaging of striatum (2019)
  • Author(s): LK Parajuli, K Wako, S Maruo, R Takahashi, M Koike
  • Organizer: 第42回日本神経科学大会（Neuroscience2019）
• [Presentation] Multi-scale imaging from the whole brain level to the ultrastructure level by using a modified scales method (2019)
  • Author(s): H Hioki, K Yamauchi, S Okamoto, K Isa, Y Ishida, A Takenaka, M Takahashi, J Hwang, A Yoshida, Y Uchiyama, M Koike, T Isa, T Furuta
  • Organizer: The 49th Society for Neuroscience Annual Meeting (Neuroscience 2019)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Cerebellar neurodegeneration and neuronal circuit remodeling in Golgi pH regulator-deficient mice (2019)
  • Author(s): YS Sou, S Kakuta, Y Kamikubo, K Niisato, T Sakurai, LK Parajuli, I Tanida, H Saito, N Suzuki, K Sakimura, Y Maeda, T Kinoshita, Y Uchiyama, M Koike
  • Organizer: The 49th Society for Neuroscience Annual Meeting (Neuroscience 2019)
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 順天堂大学大学院医学研究科神経機能構造学講座
  • URL: https://juntendo-cellbio.jp/