2018 Fiscal Year Research-status Report
Mapping of cellular functions of taste-relaying neurons in the brain, defined by genetic tracing
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18K09519
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
杉田 誠 広島大学, 医歯薬保健学研究科(歯), 教授 (50235884)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 味覚 / 情動 / 味覚誘発行動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
苦味受容味細胞に選択的に経ニューロン性トレーサー(WGA-DsRed)を発現するトランスジェニックマウスにおいて、橋・扁桃体・網様体・視床下部の各脳領域で味細胞から移行したWGA-DsRedを受け取る苦味経路ニューロンの三次元的空間配置・細胞機能を単一細胞レベルで解析した。WGA-DsRedにより標識される苦味経路ニューロンの細胞体が、橋・扁桃体・網様体・視床下部の脳領域内でどのような三次元的空間配置を示すかをDsRedの蛍光検出により明らかにした。苦味経路ニューロンは橋結合腕傍核においては後方のmedial側と前方のexternal lateral側に局在しており、網様体では延髄孤束核後方部の苦味経路ニューロンに近接した領域に集積していた。苦味経路ニューロンは扁桃体においてはmedial amygdala領域に集積しており、視床下部ではparaventricular nucleus領域に集積していた。橋を含む新鮮脳スライス標本において、苦味経路ニューロンの樹状突起構造をWGA-DsRed標識ニューロン内へ蛍光色素を注入することにより明らかにするとともに、苦味経路ニューロンのシナプス伝達の分子機構とその修飾機構をホールセルパッチクランプ法により解析した。橋結合腕傍核では後方のmedial側と前方のexternal lateral側の苦味経路ニューロンにおいてneuromodulatorへの応答性に違いが観察された。橋・視床下部の各脳領域でWGA-DsRedにより標識される苦味経路ニューロンの発現分子を免疫組織化学的に検出し、苦味経路ニューロンのニューロン種を同定した。橋結合腕傍核の前方のexternal lateral側に局在するニューロンの一部はCGRPを発現するニューロンであり、視床下部領域に局在するニューロンの一部はCRHを発現するニューロンであることが検出された。
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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
苦味受容味細胞に選択的にWGA-DsRedを発現するトランスジェニックマウスにおいて、橋結合腕傍核領域を含む新鮮脳スライス標本を作製し、WGA-DsRedにより標識される苦味経路ニューロンの活性制御機構をホールセルパッチクランプ法により解析し、シナプス伝達の分子機構と神経ペプチド・neuromodulator等によるシナプス伝達修飾機構を解析している。数が少ないWGA-DsRed標識ニューロンに限定して、ホールセルパッチクランプ記録することが困難であるが、最初期遺伝子の発現を免疫組織化学的に検出することにより、各種刺激条件下で活性化される脳内ニューロンを検出することも併用し、苦味・甘味経路ニューロンの活性制御機構の解明を行う。
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| Strategy for Future Research Activity |
苦味受容味細胞もしくは甘味受容味細胞に選択的にWGA-DsRedを発現するトランスジェニックマウスにおいて、橋・扁桃体・網様体・視床下部の各脳領域で味細胞から移行したWGA-DsRedを受け取る苦味・甘味経路ニューロンの三次元的空間配置・細胞機能を単一細胞レベルで比較解析することを継続する。WGA-DsRedにより標識される苦味・甘味経路ニューロンの細胞体が、橋・扁桃体・網様体・視床下部の脳領域内でどのような三次元的空間配置を示すかをDsRedの蛍光検出により明らかにするとともに、苦味・甘味経路ニューロンの樹状突起・スパイン構造および軸索投射先を、WGA-DsRed標識ニューロン内へ蛍光色素等を注入すること、および順行性・逆行性トレーサーを特定脳部位に注入し順行性・逆行性に神経経路をトレーシングすることにより明らかにする。苦味受容味細胞もしくは甘味受容味細胞に選択的にWGA-DsRedを発現するトランスジェニックマウスにおいて、延髄・橋・扁桃体・網様体・視床下部の各脳領域で、苦味・甘味受容味細胞から移行したWGA-DsRedを受け取る苦味・甘味経路ニューロンを、DsRed蛍光を指標として、生きた状態で、一細胞ごとに単離・回収し、それらの細胞からRNAを精製する。回収されたシナプス前後の2種のニューロン間で、そして苦味と甘味経路ニューロン間で、多次元的に、発現分子を比較する。それによりシナプス前後の2種のニューロン間の回路構築分子（細胞間接着分子、軸索・樹状突起ガイダンス分子、及びそれらの転写制御因子等）やシナプス伝達に関与する分子（受容体、神経伝達物質、神経伝達物質を合成する酵素）の組み合わせを解明し苦味・甘味経路の構築様式を導出する。
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