2018 Fiscal Year Annual Research Report
The function of neuromodulation of hypothalamic neurons for switching of sleep-wakefulness
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18J21665
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
向井 康敬 名古屋大学, 医学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | オレキシン / 視床下部 / ドーパミン / カルシウムイメージング / 睡眠覚醒 / 神経活動修飾 / D1受容体 / 薬理学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
視床下部に存在するオレキシン（ORX）神経は覚醒の維持に重要とされているが、その活動の制御様式は十分わかっていない。神経活動を細胞内カルシウムイオン（Ca2+）濃度の変化として測定するため、ORX神経特異的にCa2+指示タンパク質であるYellow Cameleon-Nano50（YC）を発現する遺伝子組換えマウス（ORX-YCマウス）を作出した。そして神経活動を制御する物質を探索するため、ORX-YCマウスの脳スライス標本で40種類以上の生理活性物質をそれぞれ2分間投与した際のCa2+濃度変化を解析した。その結果、ドーパミン（DA）がORX神経細胞内Ca2+濃度を1時間以上持続的に上昇させることを見出した。そこでDAが作用する受容体を同定するため、受容体選択的拮抗薬の存在下で同様の実験を行った。DAと親和性の高いドーパミンD1様・D2様受容体、およびアドレナリンα1・α2・β受容体の各選択的拮抗薬を、脳スライス標本の周囲にあらかじめ投与し、そこへDAを2分間投与した際のCa2+濃度変化を解析した。その結果、D1様受容体選択的拮抗薬存在下において、1時間以上続くCa2+上昇が強く抑制された。これらの結果から、ORX神経活動はDAによりD1様受容体を介して秒～時間の長い時間スケールで制御されている、すなわち神経活動修飾を受けている可能性が考えられた。なお、D1様受容体のうちD1受容体については、ORX神経特異的D1受容体ノックアウトマウスを作出し、脳スライスでDA投与時のORX神経細胞内Ca2+濃度変化を検討した。本成果は、生理活性物質の神経活動に対する作用として、これまで着目されてこなかった長期的な影響を発見した点で重要と考えられる。また本研究によって得られた成果は、日本神経科学大会およびFAOPS2019など7回の学術集会において発表を行った。
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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
視床下部オレキシン神経細胞内カルシウムイオン濃度が、ドーパミンによって長期的に上昇させられることを確認できた。さらに、カルシウムイオン濃度の長期的上昇に関与する受容体がドーパミンD1様受容体であることを薬理学的に同定できた。そして、同定した受容体のオレキシン神経特異的ノックアウトマウスを作出し、遺伝学的に検証する実験系の整備ができた。以上より、本研究はおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
視床下部オレキシン神経特異的D1受容体ノックアウトマウスの脳スライス標本を用いて、ドーパミンによって誘導されるオレキシン神経細胞内カルシウムイオン変動における、D1受容体の関与を機能的に検証する。またアデノ随伴ウイルスベクターを用いたインビボゲノム編集（CRISPR-Cas9）システムを新たに導入し、ゲノム編集によるD1受容体ノックアウトも行うことで、受容体の関与について多角的に検証する。
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Research Products
(7 results)
