2021 Fiscal Year Research-status Report
メラトニン受容体を介したミトコンドリア膜電位制御のメカニズム
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19K09489
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| Research Institution | Nara Medical University |
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Principal Investigator |
中川 一郎 奈良県立医科大学, 医学部, 准教授 (20550825)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | Post-conditioning / ischemic tolerance / melatonin / neuroprotection / mitochondria / calcium / wholecell recording |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに我々は虚血耐性現象（ischemic postconditioning；ischemic PostC）の機序にミトコンドリア膜電位制御が関与していることを報告してきた。メラトニンは内因性ホルモンとして知られており、近年メラトニン受容体（MT）を介した神経保護効果が注目されているがその詳細な機序は明らかになっていない。今回我々はメラトニンによる神経保護効果がischemic PostCと類似の機序を介するとの仮説を電気生理学的に検証した。C57BLマウスの海馬CA1錐体細胞を用いた。パッチクランプ法を用いて虚血負荷後のspontaneous EPSC（sEPSC）の変化を測定し、7.5分間の虚血負荷後のメラトニンを投与したメラトニン投与群と、コントロール群の間でsEPSCの頻度を計測した。また同群間の虚血負荷後の死細胞数について組織学的に計測した。さらに細胞内カルシウム濃度、ミトコンドリア膜電位およびNMDA受容体電流の虚血負荷後の変化を測定し、コントロール群、メラトニン投与群、MT作動薬＋阻害薬群、ミトコンドリアに存在するpermeability transition pore（mPTP）閉鎖薬投与群において群間比較を行った。メラトニン投与により、sEPSCおよび細胞内カルシウム濃度の上昇は有意に抑制され、組織学的に虚血負荷による死細胞数も有意に抑制された。またメラトニン投与によりミトコンドリア膜電位は再灌流後に有意な脱分極を示した。NMDA受容体電流に関してはメラトニン、MT作動薬により有意に抑制されたが、mPTP阻害薬によりその効果はキャンセルされた。メラトニンによる薬剤性postCはMTを介してミトコンドリア膜電位の部分的脱分極を誘導し、NMDA受容体活性を低下させることにより、細胞内カルシウム流入を抑制することで神経保護効果をもたらすことが示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
予定通り実験は終了し、仮説を支持する結果が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
Ischemic postconditioning（PoC）とは、神経細胞に致死的な虚血負荷が加わった後に軽度の虚血負荷を加えることで、最初に加えた虚血によるダメージに対して神経保護作用がもたらされる現象である。この機序については虚血時の細胞質Ca2+濃度・ミトコンドリアCa2+濃度の調整およびミトコンドリア機能の維持・調整が非常に重要となる。今回我々はメラトニンによる神経保護効果がischemic PostCと類似の機序を介することを示した。一方、近年PoCにおけるミトコンドリアCa2+動態を司るミトコンドリアカルシウムユニポーター（MCU）の役割が注目されているが、MCU動態に関する電気生理学的な評価は十分行われていない。今後は神経細胞におけるPoCでのMCUの役割についてパッチクランプ法によるホールセルレコーディングによりMCU動態を詳細に検討しPoCの機序を電気生理学的に解明する。
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| Causes of Carryover |
発表論文の投稿費用に充てる。
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Research Products
(4 results)
