2019 Fiscal Year Research-status Report

うつ病病態発現神経回路の解明とケタミン抗うつ作用機序の検討

Research Project

Project/Area Number	19K09341
Research Institution	Hirosaki University
Principal Investigator	二階堂義和弘前大学, 医学研究科, 講師 (50613478)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	廣田和美弘前大学, 医学研究科, 教授 (20238413) 櫛方哲也弘前大学, 医学研究科, 准教授 (80250603)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	うつ病 / ケタミン / In vivo Ca2+ イメージング / オプトジェネティクス / セル・アセンブリ
Outline of Annual Research Achievements	うつ病の病態発現にはミクロな遺伝子発現や細胞形態の異常、マクロな脳領域間ネットワークの変容が関与すると考えられる。しかし、その中間であるメゾスコピックな神経細胞間ネットワークの関与については分かっていない。そこで、本研究は神経細胞の機能的集団であるセル・アセンブリに着目し、うつ病の病態発現を制御する可能性がある内側前頭前野の異常神経活動をうつ病モデル動物を用いて解明することを目指す。さらに、近年抗うつ作用が報告された静脈麻酔薬ケタミンが内側前頭前野の神経活動に対してどのような作用を持ち、抗うつ作用効果を発揮するのか明らかにすることも目指す。本年度は、C57BL/6Jマウスに対して繰り返し社会的敗北ストレスを負荷し、うつ病様行動が生じることを確認した。社会的敗北ストレスを受けてうつ病様行動を示したマウスをSusceptible群、ストレスを受けてもうつ病様行動を示さなかったマウスをResillience群とし、非ストレス負荷マウス群と前頭前野神経細胞の早期応答遺伝子タンパク質(Arc、c-Fos)陽性数をそれぞれ比較した。その結果、c－Fos陽性神経細胞数は各群間に顕著な変化が見られなかったが、Arc陽性神経細胞数はSusceptible群で低下していた。そこで、ストレス負荷によってArc発現神経細胞が傷害を受けると考え、Arc-CreERT2マウスに対してAAV-Syn-DIO-GCaMP6sまたはAAV-Syn-DIO－GFPを前頭前野局所投与した。その結果、社会的敗北ストレス後にArc発現神経細胞にGCaMP6sまたはGFPが発現していることが確認できた。ストレス負荷時にArcが発現し、うつ病病態形成に伴ってArc発現神経細胞の活動低下が生じると考えられる。現在、ストレス負荷中の挙動を解明するために、In vivo Ca2+イメージングを進めている。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本年度はうつ病モデル化の影響を受ける前頭前野神経細胞の同定及び前頭前野神経細胞のカルシウムイメージングを進めることができた。本年度後半より弘前大学医学部附属動物実験施設の改修工事がスタートしたため、行動実験計画変更を余儀なくされたが、これまでのところ計画全体としては順調に進んでいる。
Strategy for Future Research Activity	「計画①」繰返し社会的敗北ストレスを用いてC57/BL6Jマウスをうつ病モデル化し、Arc発現神経細胞の組織学的解析を進める。「計画②」Arc-CreERT2マウスを用いて社会的敗北ストレスにタグ付けられたArc発現前頭前野神経細胞で発現するGCaMP6sのCa2+イメージングを進め、ストレス負荷中のArc発現前頭前野神経細胞の挙動を明らかにする。「計画③」計画②同様に光感受性タンパク質(ChR2/NpHR)をストレスタグの付くArc発現神経細胞に発現させ、光刺激によってうつ病様行動が発現するか調べる。「計画④」ケタミン抗うつ作用の前頭前野セル・アセンブリ仮説を検証する。社会的敗北ストレスまたはケタミン投与にタグ付したArc発現神経細胞の活動をCa2+イメージング及び組織学的に解析する。ケタミンがArc発現神経細胞からなるセル・アセンブリを回復させるのか新たに形成するのかを解明する。
Causes of Carryover	令和元年度1月頃より新型コロナウイルスの流行が消耗品の納入時期に影響を及ぼし始めたため、消耗品の購入以外は抑制し、次年度に購入することとしたため。