2020 Fiscal Year Research-status Report
Spatiotemporal control of synapse formation on dopaminergic interneurons in mouse olfactory bulbs during recovery from olfactory impairments.
| Project/Area Number |
20K09683
|
|---|
| Research Institution | Asahikawa Medical College |
|---|
Principal Investigator |
野口 智弘 旭川医科大学, 医学部, 講師 (10466500)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
笹島 仁 旭川医科大学, 医学部, 講師 (00374562)
宮園 貞治 旭川医科大学, 医学部, 助教 (50618379)
志賀 英明 金沢医科大学, 医学部, 准教授 (80436823)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 嗅覚障害 / 嗅球 / ロテノン / 鼻腔内投与 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
中枢神経系の機能評価を行う上で、嗅覚障害の有無は極めて重要な情報である。例えば、加齢とともに神経系に出現するレビー小体（α-シヌクレイン）はパーキンソン病や認知機能障害の発症と関連し、嗅球は最初期に顕著な蓄積が見られるターゲットのひとつとして有名である。ところが、嗅球の障害は、多様な細胞から構成される複雑な神経回路の機能解析が難しいため、機序の解明が遅れている。
我々は、嗅球神経回路の機能を定量的に評価するため、マウス嗅球スライス標本にパッチクランプ法を適用し、嗅球内シナプス活動を測定・解析する実験系を構築した。この手法を用いて、発生機序の異なる嗅覚障害における嗅球シナプスの可塑的変化を比較した。咀嚼制限による内因性の嗅球障害と薬物投与による外因性の嗅球障害において、嗅球シナプスに生じる可塑的変化にはシナプス恒常性に違いがあることを見出した。後者でのみ、シナプス入力の減少を代償するシナプス強度の増加が見られた（日本味と匂学会第54回大会シンポジウム口演P-58、2020年10月、オンライン）。この代償的な嗅球シナプス可塑性の機序を明らかにするため、現在、薬物投与マウスの嗅球における細胞構築の経時的変化を免疫組織化学的手法により追跡している。
我々は、ミトコンドリア阻害剤であるロテノンをマウス鼻腔内に投与することで、嗅球中のドパミン介在神経に特異的な細胞死を誘導する手法を確立した。この手法で作成した薬物投与モデルマウスにオルファクトシンチグラフィを行うと、タリウム201の輸送速度が高まっていた。この経鼻輸送の促進には、嗅球ドパミン介在神経の減少による抑制低下だけでなく、嗅神経の興奮性変調が関わることを明らかにした（Shiga et al., Mol Neurobiol 57, 2020）。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
令和2年初頭からのCOVID-19感染拡大を受けた本学の事業継続計画に従い、講義形態の変更などに対応するため、研究活動も影響を受けた。その結果、予定していた電気生理実験の実施が遅れている。その他の実験計画では新規のウイルスベクターを先行して作製した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
ロテノン鼻腔内投与マウスで減少した嗅球ドパミン介在神経の数は、脳室下層から常時補充される新生細胞によってやがて回復するものと推測される。その過程における更新ドパミン神経の空間的分布とシナプス機能の可塑的変化を経時的に解析するため、引き続き、免疫染色および電気生理実験を行う。先行している免疫染色実験の結果をもとにして、電気生理実験の回数を最小限に留めることで遅れている進捗を速める。
神経変性疾患の病態に即したモデルマウスを実験に用いるため、αシヌクレインを発現させるアデノ随伴ウイルスベクターを作製した。研究計画後半ではエレクトロポレーション法によってマウス嗅球に遺伝子導入を行う予定であったが、今後のCOVID-19感染状況が不明であるため、手技に習熟が必要なエレクトロポレーション法だけでなく、手技的により簡便なウイルスベクターの使用を計画する。作製したαシヌクレイン発現ウイルスベクターをマウス嗅球にインジェクションし、その後の嗅球シナプスの可塑的変化をパッチクランプ法で解析する。嗅球障害に関する神経生理学的データの蓄積により、社会の高齢化とともに増加する神経変性疾患とその初期病態である中枢性嗅覚障害の診断と治療法の確立を促進する。
|
| Causes of Carryover |
COVID-19感染拡大を受けて実験実施に遅延が生じた。実験の再開に伴い、実験動物、試薬、消耗品を購入する。
|
