Understanding the mechanisms of epileptogenesis in the hippocampal dentate gyrus using in vivo calcium imaging.

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K07589
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 神出 誠一郎 東京大学, 医学部附属病院, 准教授 (30376454)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 菅谷 佑樹 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 講師 (00625759)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 歯状回 / 苔状細胞 / てんかん / カルシウムイメージング / DREADD

Outline of Annual Research Achievements

これまで平成30年度～令和元年度に確立した、苔状細胞選択的なin vivoカルシウムイメージング手法を用いたてんかん発作における苔状細胞の活動性の特徴を基にして、苔状細胞の興奮性変化の操作と貫通路刺激による歯状回顆粒細胞の活動性について検討を行った。概要を以下の通り述べる。
まず発作の出現と苔状細胞の活動の時間的関係を明らかにするために、カイニン酸によりてんかん発作を起こし、発作間欠時と発作時の苔状細胞の活動を記録した。行動上の発作が出現すると苔状細胞の蛍光が著しく増強し、発作の停止とともに苔状細胞の蛍光が低下したことから、行動上の発作と一致して苔状細胞が非常に強く活動していることが明らかとなった。そこでDesigner Receptors Exclusively Activated by Designer Drugs（DREADD）を使用して、苔状細胞の活動が発作に与える影響を検討することにした。令和元年度に興奮性DREADDによって苔状細胞の活動を強く活性化できることが明らかとなったが、抑制性DREADDによって苔状細胞の活動を抑制しようと試みたところ有意な活動の低下は起きなかった。
そこで苔状細胞をDREADDで活性化し、電気刺激による歯状回顆粒細胞の同期性の発火数を電気生理学的に計測した。すると対照群では歯状回顆粒細胞の同期性の発火がほとんど認められなかったが、苔状細胞活性化群では歯状回顆粒細胞の同期性の発火が必ず認められた(p=0.04)。このことから、歯状回の神経回路が強く活性化している時には、苔状細胞の活動により顆粒細胞の発火が促進される可能性が示唆された。