2018 Fiscal Year Research-status Report
内因性カンナビノイドによる脳発達の臨界期制御メカニズム
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18K06523
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
畠 義郎 鳥取大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (40212146)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
亀山 克朗 鳥取大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (80446517)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 大脳皮質視覚野 / 眼優位可塑性 / 内因性カンナビノイド / 臨界期 / 抑制性神経 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳は生後初期の臨界期に様々な機能を獲得する。哺乳類の視覚系では、臨界期の開始に抑制性神経回路の成熟が関わるが、そのタイミング調節メカニズムはいまだ不明な点が多い。本課題は抑制性シナプス伝達の調節因子である内因性カンナビノイドが、視覚系での抑制性神経回路の成熟に関与するかどうかを機能的・形態的に検討し、その臨界期調節因子としての役割を明らかにする。これまでの研究で内因性カンナビノイドの合成酵素diacylglycerol lipase（DGL）αの欠損動物では、大脳皮質視覚野の代表的な可塑性である眼優位可塑性の臨界期のタイミングが早くなっていることを報告している。さらにDGL-α欠損動物の視覚野の機能発達について検討し、それぞれの眼からの入力への反応選択性が統合されるBinocular matchingという過程が未熟なままであることを見出した。
次に、視覚野の抑制性神経回路発達を調べるため、まず抑制性ニューロン、特に臨界期の開始と関わるparvalbumin発現細胞の成熟を示す種々の分子マーカー（GABA合成酵素、parvalbumin、ホメオタンパク質OTX2、細胞外構造perineuronal netなど）の発現を、免疫組織化学的に評価している。これまでに各種マーカーを検出するための条件検討を行い染色プロトコルをほぼ確立した。今のところDGL-α欠損動物と野生型の間に明瞭な差異は認めていないが、個々の動物の染色程度に若干のばらつきが残っているため、プロトコルを改善し精度を上げることを試みている。
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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
本課題では内因性カンナビノイドの臨界期調節因子としての役割を明らかにするため「DGL-α欠損動物の視覚野での抑制性神経回路の発達に変化はあるか」「内因性カンナビノイドの量を操作することで臨界期タイミングは影響を受けるか」の２点を明らかにする。前者についてはまず抑制性ニューロン、特に臨界期の開始と関わるparvalbumin発現細胞の成熟を示す種々の分子マーカー（GABA合成酵素、parvalbumin、ホメオタンパク質OTX2、細胞外構造perineuronal netなど）の発現を、免疫組織化学的に評価している。これまでに各種マーカーを検出するための条件検討を行い染色プロトコルをほぼ確立し、DGL-α欠損動物と野生型の比較を開始している。これまでのところ両者に明瞭な差異は認めていないが、個々の動物の染色程度に若干のばらつきが残っているため、プロトコルを改善し精度を上げることで差異の有無を確定したい。
後者については、DGL-α欠損動物に内因性カンナビノイド作動薬を投与することで、臨界期のタイミングを正常に戻すことができることを見出した。このことは内因性カンナビノイドの量により臨界期タイミングを早めたり遅らせたりできることを示唆している。引き続き、野生型動物において同様の実験を行うことでこの点を明らかにできる。
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| Strategy for Future Research Activity |
「現在までの進捗状況」に述べたように、本課題では内因性カンナビノイドの臨界期調節因子としての役割を明らかにするため「DGL-α欠損動物の視覚野での抑制性神経回路の発達に変化はあるか」「内因性カンナビノイドの量を操作することで臨界期タイミングは影響を受けるか」の２点に取り組んでいる。前者については免疫組織化学染色による抑制性神経細胞マーカーの検索を行っており、今後さらに手法の洗練と例数の確保により結論を出す。また視覚野での抑制性神経伝達の機能評価を準備中である。当初の計画では入力刺激で視覚野に誘発される集合電位のうち抑制性成分を反映すると思われる成分を指標として実験を行う予定であった。しかし抑制性シナプスの機能をより精密に評価できるホールセル記録が可能となったため、単一の視覚野細胞で抑制性シナプス電流を記録することで、抑制性入力の多寡や強度を見積もる予定である。これを臨界期前後の動物で行うことで、DGL-α欠損動物において抑制性シナプスの発達が変化しているかどうかを明らかにする予定である。さらにDGL-α欠損動物に抑制性伝達物質受容体の逆作動薬を投与することで抑制性シナプス伝達を抑制し、臨界期タイミングが正常に戻るかどうかを検討する。このことで内因性カンナビノイドが抑制性神経回路の発達を介して臨界期調節にかかわるかどうかを明らかにする予定である。また後者については、前項に記載のように、野生型動物に内因性カンナビノイド作動薬を投与することで臨界期のタイミングを変化させられるかを検討する。そのことで臨界期のタイミングが皮質内の内因性カンナビノイドの量により調節されているかを明らかにする予定である。
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| Causes of Carryover |
（理由）皮質内抑制機能の評価方法を誘発電位からホールセル記録に変更するにあたり、準備のため若干開始時期が遅くなった。そのため経費の使用時期が翌年度となった。
（使用計画）上記の計画をH31年度に遂行するため使用する予定である。
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