2020 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of neurodevelopmental disorder caused by CaMK2 mutant mice
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20K07423
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| Research Institution | Hamamatsu University School of Medicine |
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Principal Investigator |
武藤 弘樹 浜松医科大学, 医学部, 助教 (60443040)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | CaMK2β / ヒト疾患モデル動物 / 脳波異常 / 興奮性/抑制性のバランス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
神経発達障害患者の遺伝子解析よりCaMK2βのP213L変異が同定され、同様な変異を導入したCaMK2β_P213L変異マウスを用い、その遺伝子変異と病態の関係性をさらに調べた。CaMK2β_P213L変異マウスは、小脳性失調、発達遅滞、発育不良などを示し、さらに特徴的な脳波異常があることが判明している。CaMK2β_P213L変異マウスが生じる脳波異常は、通常覚醒状態に一過性でなく持続的に記録され、特異的なピーク(20～40Hz)を示す。この脳波異常の性質を調べるためGABAA受容体の阻害剤ペンチレンテトラゾール(PTZ)を腹腔内投与すると、ピークの低周波数シフトを伴う脳波異常の増強が見られた。
さらなる病態メカニズム解明のため昨年度は、GABAA受容体の活性化を増強させるジアゼパム、イソフルラン、バルプロ酸を低濃度投与した。どの薬品も投与後数分でCaMK2β_P213L変異マウスが生じる脳波異常を消失させた。バルプロ酸においては、濃度に依存した作用も確認された。イソフルランは麻酔薬であるが低濃度で使用しているため、マウスの自発性行動や外部刺激に対する応答反応も正常にみられているため、麻酔効果による脳波異常の消失ではないことが確認された。
GABA作用の増強によりCaMK2β_P213L変異マウスが生じる脳波異常が減少または消失するため、当初の予測通りGABA伝達系の脆弱化によるものであるとさらに立証された。
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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
さらなる病態メカニズム解明のため本年度は、GABAA受容体の活性化を増強させるジアゼパム、イソフルラン、バルプロ酸を低濃度投与した。どの薬品も投与後数分でCaMK2β_P213L変異マウスが生じる脳波異常を消失させた。バルプロ酸においては、濃度に依存した作用も確認された。イソフルランは麻酔薬であるが低濃度で使用しているため、マウスの自発性行動や外部刺激に対する応答反応も正常にみられているため、麻酔効果による脳波異常の消失ではないことが確認された。GABA作用の増強によりCaMK2β_P213L変異マウスが生じる脳波異常が減少または消失するため、当初の予測通りGABA伝達系の脆弱化によるものであるとさらに立証された。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度の研究成果により、CaMK2β_P213L変異マウスが生じる脳波異常は、GABA伝達系の脆弱化により過剰興奮状態にあると実証された。
さらなる機能解析により、CaMK2β_P213L変異マウスは神経細胞内CaMK2βの減少を生じている可能性が示唆された。今後、CaMK2βのWesten BlotやmRNAを定量的解析することで、病態との関りを調べる。また、CaMK2β_P213L変異マウスにおける胎仔期の神経移動を子宮内電気穿孔法を用いて調べることで、発達期の異常と脳波異常の関係性を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
使用した薬品など、すでに研究室で所有していたものを使用できたため。また実験計画に合わせ機器の購入を次年度に遅らせたため。
今後の研究計画に必要な子宮内電気穿孔法に用いるベクター作製や新たな脳波または電気生理システムの購入にあてる。
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