Elucidation of the significance of the novel structure BUDO in the developing brain

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K21457
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 46:Neuroscience and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Koyama Ryuta 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 准教授 (90431890)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2023-03-31
• Keywords: ミクログリア / 貪食 / 血管 / 赤血球

Outline of Final Research Achievements

When a significant amount of bleeding occurs in the brain, it leads to the release of cytotoxic components from the blood, resulting in brain tissue damage and subsequent dysfunction. In this study, we aimed to investigate the cellular response to intracerebral hemorrhage and elucidate its underlying mechanism in early postnatal mice. Our results showed that intracerebral hemorrhage in mice occurs extensively throughout the brain at approximately two weeks after birth. Furthermore, we observed that microglia phagocytose erythrocytes and adopt a BUDO (BUbbly Dense Organization) structure at the site of hemorrhage. Notably, we found that erythrophagocytic microglia play a cytoprotective role through the expression of heme oxygenase-degrading enzyme (HO-1) and display a distinct gene expression pattern compared to non-phagocytic microglia.

Free Research Field

神経科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、健常マウスにおいて生後初期限定的に脳内出血が生じていることを発見した。そして、マイクログリアが葡萄の様な構造をとり(BUDO構造)、HO-1を介して赤血球を貪食することで、発達期脳における細胞保護的な役割を担うことを明らかにした。さらに、赤血球除去がほぼ終了している生後2週齢においては、HO-1発現マイクログリアは成熟マイクログリアの形態を示す一方で、マイクログリア恒常性遺伝子の発現低下をはじめ特徴的な遺伝子発現を示すことを明らかにした。本研究は、脳内出血を生後初期マウスで初めて網羅的に解析し、それに対するマイクログリアの細胞応答や分子メカニズムを明らかにした点で意義深いと考える。