2022 Fiscal Year Annual Research Report
一酸化炭素を介したドーパミン放出機構の解明とその生物学的役割の同定
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19H01013
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science |
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Principal Investigator |
齊藤 実 公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳・神経科学研究分野, 副所長 (50261839)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上野 耕平 公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳・神経科学研究分野, 副参事研究員 (40332556)
宮下 知之 公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳・神経科学研究分野, 主席研究員 (70270668)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ドーパミン / ショウジョウバエ / 学習記憶 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
DAは嫌悪性匂い条件付けで学習強化因子となっているが、その強化機序は明らかになっていない。単離したショウジョウバエ脳のex vivoイメージング解析から、記憶中枢キノコ体（MB）にアセチルコリン受容体を介した匂い情報経路と、NMDA受容体を介した嫌悪情報経路からの入力が同期して起こるとMBで一酸化炭素（CO）が産生・遊離されてDA放出部位のリアノジン受容体RyRを活性化すること、この遊離したCOがRyRを活性化することでCa2+が流出し、DAが放出されて学習を強化することが示唆されている。これまでのin vivoイメージング解析から、DAは嫌悪刺激に応じて放出されるのに加えて連合学習に応じた放出も起こること、この放出がMBのCO産生酵素（HO）またはDA神経細胞のRyRのノックダウンにより特異的に抑制されることが示唆されている。今年度は実験を重ねて統計学的な有意性を確立した。さらにMBでのHOまたはDA神経細胞でのRyRノックダウン系統いずれでも、嫌悪性匂い条件付けが顕著に抑制されること、新たにMBでNMDA受容体をノックダウンした系統でも嫌悪刺激に応じたDA放出でなく、連合学習に応じたDA放出が特異的に抑制されることを見出した。一方、嫌悪刺激に応じたDA放出は、嫌悪刺激に応じてグリア細胞から放出されたGluがDA神経細胞のカイニン酸受容体を活性化して起こることを明らかにした。また嫌悪刺激に応じたDA放出を阻止しても嫌悪性条件付けは正常に成立したのに対して、MBのHOまたはDA神経細胞のRyRノックダウンにより連合学習に応じたDA放出を抑制すると、嫌悪性匂い条件付けが顕著に抑制されることも示唆された。これらの結果から、学習の強化は嫌悪刺激に応じて放出されるDAでなく、連合学習に応じてMBから誘導されるDA放出により起こることが強く示唆された。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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