2021 Fiscal Year Research-status Report
咀嚼機能の獲得における抑制性シナプス形成の役割の解明
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19K10048
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| Research Institution | Showa University |
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Principal Investigator |
中村 史朗 昭和大学, 歯学部, 准教授 (60384187)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井上 富雄 昭和大学, 歯学部, 教授 (70184760)
弘中 祥司 昭和大学, 歯学部, 教授 (20333619)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 生後発達 / 摂食行動 / 三叉神経運動ニューロン / 抑制性シナプス伝達 / 顎運動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
哺乳類が生後、吸啜から咀嚼へと摂食行動を変える過程で、末梢器官だけでなく脳神経系もまた大きく発達する。食べ物の性状に合わせた噛む力の精緻なコントロールは、三叉神経運動ニューロンへの興奮性および抑制性シナプス入力によるニューロンの興奮性の制御により行われると考えられている。したがって、抑制性シナプス入力が咀嚼の獲得に向けて発達・成熟すると考えられるが、未だ不明な点が多い。本研究では、主に電気生理学的手法を用いて、咀嚼の獲得期における抑制性シナプスの形成・成熟パターン、抑制性シナプス形成の時期特異的抑制が咀嚼に与える影響、抑制性シナプス形成に対する口腔感覚の役割を解析することを目的とし、咀嚼機能の獲得における抑制性シナプス形成の役割の解明を目指す。
令和３年度は、閉口筋および開口筋運動ニューロンに対する抑制性シナプス伝達において、単一神経終末からのGABAおよびグリシンの共放出特性を解析した。生後2～5、9～12、14～17日齢の咬筋および顎二腹筋運動ニューロンの抑制性微小シナプス後電流（mIPSC）をパッチクランプ法により記録した。各mIPSC成分の減衰相をmono-またはbi-exponential関数でフィットさせ、mono-exponential関数にフィットする単相性の成分はGABAまたはグリシンのみ放出された電流成分、bi-exponential関数にフィットする二相性の電流をGABA/グリシン共放出による電流成分とした。この基準に基づいてすべてのmIPSCを解析したところ、生後発達期を通して咬筋および顎二腹筋運動ニューロンともにGABA/グリシンの共放出によるmIPSCが記録された。各ニューロンの全mIPSCにおけるGABA/グリシン共放出の割合は、平均20%～30%であった。咬筋、顎二腹筋運動ニューロンともに、共放出の割合が生後発達とともに有意に減少した。
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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
令和３年度は、閉口筋および開口筋運動ニューロンに対する抑制性シナプス伝達において、単一神経終末からのGABAおよびグリシンの共放出特性を解析し、①生後発達期を通して咬筋および顎二腹筋運動ニューロンともにGABA/グリシンの共放出によるmIPSCが記録されたこと、②各ニューロンの全mIPSCにおけるGABA/グリシン共放出の割合は、平均20%～30%であったこと、③咬筋、顎二腹筋運動ニューロンともに、共放出の割合が生後発達とともに有意に減少したこと、を明らかにした。当初の計画である、閉口筋・開口筋運動ニューロンにおける抑制性微小シナプス伝達機序の比較を、GABA/グリシン共放出の解析という視点から行うことができたため、順調に進捗しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究により、閉口筋および開口筋運動ニューロンに対する抑制性シナプス伝達機序が、吸啜から咀嚼への発達時期に大きく変化すること、これらの変化が閉口筋運動ニューロングループと開口筋運動ニューロングループで異なることを明らかにしてきた。食べ物の性状に合わせた噛む力の精緻なコントロールは、三叉神経運動ニューロンへの興奮性および抑制性シナプス入力によるニューロンの興奮性の制御により行われ、この興奮性入力と抑制性入力のバランスが生後発達とともに変化する可能性がある。そこで2022年度は、閉口筋および開口筋運動ニューロンへの興奮性入力と抑制性入力の生後変化を比較し、どのように運動ニューロンへのシナプス入力が成熟していくのかを明らかにする。
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| Causes of Carryover |
令和3年度は、あらかじめ本研究室で所有している試薬・機器類を使用することで遂行することができた。また、他の実験で余剰となった実験動物を用いることで、実験動物の使用を最小限に抑えることができた。旅費については、参加した学会がweb開催のものが多かったため使用しなかった。令和4年度は、閉口筋および開口筋運動ニューロンへの興奮性入力と抑制性入力の生後変化を明らかにするため、実験動物の購入費、飼育費、さらに標本作成に必要な試薬（細胞内液、細胞外液の構成試薬、受容体拮抗薬、脳スライス作成に用いる試薬等）、ガラス器具、プラスチック器具等の購入費として使用する。研究成果を発表するための費用として国内外の旅費、研究成果を出版するための費用として外国語論文のための校閲費、論文投稿費用、別刷り購入費用が必要である。
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[Presentation] Physiological and morphological characterization of Phox2b-expressing neurons in the rat rostral parvocellular reticular formation2022
Author(s)
Kajiwara R, Nakamura S, Ikeda K, Onimaru H, Yoshida A, Tsutsumi Y, Nakayama K, Mochizuki A, Dantsuji M, Iijima T, Inoue T
Organizer
第99回日本生理学会大会
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