2011 Fiscal Year Annual Research Report
海馬の記憶シナプス可塑性の脳内ステロイドホルモンによる制御
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21370064
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
川戸 佳 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 教授 (50169736)
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| Keywords | 脳ステロイド / 海馬 / 記憶 / コルチコステロイド / スパイン |
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| Research Abstract |
(作用研究:ストレスホルモンによるスパイン増減)コルチコステロン10,100,200,400,1000nMを海馬CA1領域に1時間作用させると、急性的に神経スパイン(後シナプス)が増加した。海馬スライスの単一神経に蛍光色素を注入して可視化し、スパインの構造変化を共焦点顕微鏡像で追跡解析した。small-head(0.2-0.4μm),middle-head(0.4-0.5μm),large-head(0.5-1.0μm)と分類すると、濃度が低い10,100,200nMではsmall-head,middle-headスパインを増加させた。濃度の高い400,1000nMではlarge-headスパインを増加させた。このように同じコルチコステロンでも、濃度依存的に作用に差があることを発見した。更に、このスパイン増加作用は、選択的阻害剤を用いることで、スパイン増加がMAPK,PKA,PKC系で駆動されているという、信号伝達系もわかった。この研究はこの仕事は、PLoS ONEに受理された(Komatsuzaki et al., 2012)。1個の神経にも数万個以上のスパインが存在するので、画像の2次微分に基ずく、世界的に全く新しい数理解析プログラムSpiso-3Dを開発し、スパイン頭部直径の分布の詳細解析に成功した(Mukai et al., 2011,Cerebral Cortex)。ストレスとは呼べない非常に濃度の低い10,100nMでコルチコステロンの作用を見つけられたのは、Spiso-3Dによる、スパイン頭部直径の分布の詳細解析のおかげである。
(合成研究:コルチコステロン)過去20年以上誰も成功しなかったが、我々の最近の努力で、コルチコステロンも(副腎皮質とは独立に)海馬のグルタミン酸神経が合成する、ことを証明できた。副腎皮質を摘出したラットの海馬で、質量分析により、10nMのコルチコステロンが存在することを発見したのである。また代謝実験で、「プレグネノロン→プロゲステロン→デオキシコルチコステロン(DOC)→コルチコステロン(CORT)経路」での合成を見出した。合成酵素のmRNA解析と抗体染色を用いて、「3β-HSD,P450(C21),P450(2D4),P450(11β)」が海馬神経に存在することを見出した。特に世界的に脳には絶対存在しないとされてきたP450(C21)(DOC合成酵素)が神経に極少量存在することを、プライマーの設計を改善することで、発見した。高感度の免疫抗体電子顕微鏡でもP450(C21)がシナプスやミクロソームにあることを同定した。P450(11β)もグルタミン酸神経のシナプスやミクロソームにある発見した。この仕事は、PLoS ONEに掲載された。
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[Journal Article] Hippocampal synthesis of sex steroids and corticosteroids : essential for modulation of synaptic plasticity2011
Author(s)
Hojo Y, Higo S, Kawato S, Hatanaka Y, Ooishi Y, Murakami G, Ishii H, Komatsuzaki Y, Ogiue-Ikeda M, Mukai H, Kimoto T
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Journal Title
Front Neuroendocrine Science
Volume: 2
Pages: Article 43
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Endogenous Synthesis of Corticosteroids in the Hippocampus2011
Author(s)
Higo S, Hojo Y, Ishii H, Komatsuzaki Y, Ooishi Y, Murakami G, Mukai H, Yamazaki T, Nakahara D, Anna B, Kimoto T, Kawato S
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Journal Title
PLoS ONE
Volume: 6(7)
Pages: e21631
DOI
Peer Reviewed
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