2019 Fiscal Year Research-status Report
3D-Structural Analysis of Diversity in Centrifugal Regulation for Neural Circuit in the Olfactory Bulb by Other Brain Regions
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19K06932
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| Research Institution | Kawasaki Medical School |
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Principal Investigator |
樋田 一徳 川崎医科大学, 医学部, 教授 (40253405)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清蔭 恵美 川崎医療福祉大学, 医療技術学部, 教授 (30543392)
堀江 沙和 川崎医科大学, 医学部, 助教 (40609666)
佐藤 慧太 川崎医科大学, 医学部, 助教 (80812578)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 嗅球 / シナプス / 神経回路 / 単一ニューロン標識 / 遠心性調節 / ノルアドレナリン / ヒスタミン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
報告者らはこれまで嗅覚系一次中枢嗅球における嗅覚情報処理機構に注目し、単一ニューロン標識と三次元構造解析を行い、縫線核からのセロトニン 5HTニューロン（Suzuki et al 2015）、対角帯水平脚 HDB からのアセチルコリンAchニューロン（Hamamoto et al 2017）、青斑核からのノルアドレナリン NA ニューロン（Horie et al 2020 J. Comp. Neurol. 現在投稿中）の嗅球への遠心性投射を明らかにした。一連の研究の流れで、当該年度は、ノルアドレナリン（ NA ）ニューロンについて更に解析を進め、また新たにヒスタミン（His）ニューロンの遠心性投射の解析を始めた。
NAニューロンの起始核から嗅球への投射経路を単一ニューロン標識で明らかにし論文投稿したが（上述）、更に、嗅球においては層別にvaricosityとシナプスの形態と数が異なることが分かり、解析を継続している。
Hisニューロンの細胞体は視床下部乳頭体核（Tuberomammillary nucleus: Tmn）に存在し、そこを起始核として嗅球を含む脳内に投射する。ヒスタミンは従来のアルデヒド系の固定液では抗原が失活してしまうので、カルボジイミド固定をし、抗ヒスタミン抗体を用いて免疫染色を行なったところ、起始核である視床下部乳頭体核（Tmn）の細胞体が、さらに分界条床核に多くのvaricosityを有する細い線維が確認できた。嗅球では、最も深い、顆粒細胞層の深部にvaricosityを有する細い線維が見られた。更にヒスタミン合成酵素であるヒスチジン脱炭酸酵素（histidine decarboxylase: HDC）の抗体を用いて免疫染色を行なったところ、起始核であるTmnの細胞体とその突起に発現が見られた。嗅球では顆粒細胞層に最も多く、糸球体層にも少ないがHDC陽性線維が見られた。
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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
NAニューロンについては、共同研究者・堀江が論文投稿を済ませて、現在審査を受けているところで、結果を待つ間に、既に層別のvaricosityとシナプスの形態と数更に詳細な解析と、シナプス結合の三次元構造と定量解析を進めている。
Hisニューロンについては、免疫染色に加えて、嗅球からのFluoroGold逆行性標識を併用し、起始核からの投射の詳細な解析を行っており、こちらは順調に進んでいる。当初予定をしていた単一ニューロンレベルで起始核から投射先の嗅球に至る全貌を明らかにするための、Histamine-Creマウスとアデノ関連ウイルスベクター（AAV）を用いた単一ニューロン標識は、関連委員会には承認済みで現在動物導入の手続き中であるものの、昨今のコロナウイルス感染拡大により、海外からの導入の手続きは停滞しており、大幅に遅れる見込みである。
これ以外にも、本研究遂行中に、これまで論文報告して来た内容を更に詳細に明らかとなる所見を得ており、以上を総合すると、概ね順調に進展している、との進捗状況といえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
NAニューロンについては、嗅球においては層別にvaricosityとシナプスの形態と数が異なることから、層別の更に詳細な解析を行う（共同研究者・堀江）。またシナプス結合の三次元構造と定量解析を進める（共同研究者・清蔭）。
Hisニューロンについては、嗅球からのFluoroGold逆行性標識を併用し、起始核からの投射の詳細な解析を行っている。更に、単一ニューロンレベルで起始核から投射先の嗅球に至る全貌を明らかにするため、Histamine-Creマウスとアデノ関連ウイルスベクター（AAV）を用いた単一ニューロン標識を解析予定で、関連委員会には承認済みで現在動物導入の手続き中である。ただし、昨今のコロナウイルス感染拡大により、海外からの導入の手続きは停滞しており、大幅に遅れる見込みであるため、各種抗体を用いた免疫染色で、投射パターン（共同研究者・堀江）とシナプス結合の定性的解析（共同研究者・清蔭・佐藤）を進めている。
上述以外に、嗅球からのFluoroGold逆行性標識によって、既に報告済みのセロトニンニューロンとアセチルコリンニューロンの起始核に興味深いデータが出て来ており、こちらの方も同時に解析を行っている（研究責任者・樋田、共同研究者・佐藤）。
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| Causes of Carryover |
本研究が国際的に関心の高い内容であるため、2020年3月に渡英し、オックスフォード大学 Department of Parmacology のDr. Tim Viney（Head: Prof. Peter Somogyi）と共同研究を行う予定であったが、新型コロナウイルス感染拡大のため直前でとりやめとなった。このために次年度使用額が生じた。生じた使用額は本年度に再度渡英して共同研究実施に充当し、残りは消耗品に使用する予定である。
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Research Products
(14 results)
