2019 Fiscal Year Research-status Report
注意欠損多動症モデル動物を用いた糖質制限食による異常行動改善効果の機序解明
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19K11798
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| Research Institution | Kitasato University |
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Principal Investigator |
緒形 雅則 北里大学, 医療衛生学部, 講師 (20194425)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石橋 仁 北里大学, 医療衛生学部, 教授 (50311874)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 糖質制限食 / 注意欠損多動症 / ドーパミン神経系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生後4日目の雄ラットの両側の側脳室にカテコールアミン神経毒である6-hydroxydopamineを注入し、幼若期ドーパミン神経傷害動物を作製した。また当処置の30分前にノルアドレナリントランスポータ―阻害薬である塩酸デジプラミンの前処置を行いノルアドレナリン神経系の保護を行った。処置動物を注意欠損多動症 (ADHD)モデル動物として生後9週目以降に下記の実験を行った。
今年度は、当モデル動物の行動様式を以下の3つの行動試験で確認した。①オープンフィールド試験：新規環境下における自発運動の測定。②高架式十字迷路試験：高さに対する不安関連行動の測定。③飼育ケージ内24時間運動量試験：慣れた環境下における自発運動の測定である。24時間運動量の解析は、今年度の備品として設備を整えたシステムにより初めて解析可能になったものである。予備実験において当ADHDモデル動物は、新規環境下にて多動を示し、更に不安関連行動の減少も観察されていた。今回、飼育ケージ内での慣れた環境下における自発運動量を24時間の全運動量、12時間の暗期運動量、12時間の明期運動量の3条件で比較・解析をした。その結果、対照群、モデル動物群共に、24時間の飼育環境下では、明期に比べ暗期の運動量が有意に多かった。また2群間における24時間運動量を比較すると、当モデル動物は対照群に比較して有意に運動量が減少していた。そしてその運動量の減少は、明期でより顕著であった。このことは、当モデル動物が単に多動だけでなく、環境要因に依存した行動変化を示すことを示唆している。次にこの24時間自発運動の異常行動に対する糖質を制限した高蛋白質飼料の効果を検討した。糖質制限飼料は母子分離後の生後4週目から与えた。その結果、糖質制限飼料は当モデル動物の24時間運動量を有意に増加させ、その改善効果は、暗期の運動量に対して顕著であった。
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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
行動解析に関しては、例数は不十分ではあるが高脂肪の糖質制限飼料と高蛋白質の糖質制限飼料を用いた実験を行うことができた。そして行動試験の種類もオープンフィールド試験のみならず、高架式十字迷路試験、ケージ内24時間運動量の実験も行うことができ、予定通りあるいはそれ以上の進捗状況と言える。一方で組織学的解析では、通常飼料摂取群において数例の脳内（前頭前野、側坐核、背側縫線核）c-Fosの発現を確認したが、今後、各処置群並びに糖質制限飼料群・通常飼料処置群における検討を推進していく必要がある。2020年2月末から組織標本作成に必須な試料凍結装置が故障したこと（現在、修理中）が、組織学的解析の遅れの一要因になっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度は、研究室並びに動物実験施設の新しい建物への移動が7月に予定されている。よって実験環境に実験結果が影響を受けやすい行動実験を初めに行う予定である。2019年度に行った糖質制限飼料効果の行動実験で得られた結果に対する解析も不十分であるため詳細に進めていく予定である。
組織学的解析では、通常飼料を摂取した際の2群間における脳内c-Fos発現の相違を明確にするために、定量解析を進めていく予定である。その後、行動実験で改善の見られた糖質制限飼料群における脳内c-Fos発現領域の変化に対する解析へと進み、モデル動物の異常行動発現に対する脳内責任領域並びに糖質制限飼料の異常行動改善効果関連領域の確定へと繋げる。さらに今年度は、c-Fos発現の変化が確認された脳領域に順行性または逆行性の神経トレーサーを微量注入し、行動解析結果と関連する神経回路網を調べていく。続いて神経トレーサーを注入した動物の脳切片を用いて、各種神経マーカーの抗体との二重染色を行い、神経細胞の特性を解明していく予定である。
電気生理学的解析では、組織学的解析において異常行動発現関連領域として確定された脳部位から神経細胞の単離を行い、単離された神経細胞の基本性質（静止膜電位、活動電位、膜抵抗など）と自発性の興奮性入力と抑制性入力について検討する。
今年度は、北米神経科学会または日本生理学会にて、前年度に得られ研究結果を中心に発表をし、研究成果を社会に公開する予定である。
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| Causes of Carryover |
(理由）2019年度後半に免疫組織学的解析を進める予定であったが、凍結切片を作成する装置の故障が生じた。そのため購入予定であった抗体と染色関連試薬の購入を行わなかったため、前記の次年度使用額が発生した。
(使用計画）上記の通り、免疫組織学的解析を進める必要があるため、抗体と染色関連試薬の購入に使用する予定である。
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