2021 Fiscal Year Research-status Report
Feedback inhibition through glia-glia interaction
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21K06391
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
繁冨 英治 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (00631061)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | アストロサイト / ATP / アデノシン / ミクログリア / カルシウムシグナル / フィードバック抑制 / 海馬 / イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
正常な神経活動には興奮－抑制の適切なバランス制御が必須である。その制御メカニズムの1つのフィードバック抑制には、抑制性ニューロンのみならずグリア細胞の寄与が指摘されている。グリア細胞を介した抑制制御に細胞外ATP/アデノシンが主要な役割を果たすことが報告されているが、これまで提示されたメカニズムには相反するものも多く、その実態は不明なままである。この実態解明のため、高解像度による細胞外ATP/アデノシンの時空間情報を先端的イメージング技術によって解析する。新規ATPおよびアデノシン蛍光センサーを、マウスのニューロンおよびアストロサイトに発現させ、急性脳スライス標本を用いて、電気刺激誘発される細胞外ATP/アデノシンの時空間変化を可視化した。持続的な電気刺激により細胞外ATP及びアデノシンは増加し、刺激の停止とともに速やかに定常レベルまで低下した。ATP、アデノシンの増加は共に、観察する視野全体でほぼ均一に観察された。アデノシン増加の検出にはより多くの刺激回数を要した。これらの刺激誘発ATP及びアデノシンの上昇はTTXにより消失したことから、活動電位に依存した現象であることを確認した。細胞外ATP及びアデノシンに対するミクログリアの寄与を検討するため、CSF-1受容体拮抗薬を2週間マウスに投与してミクログリアを除去した。その結果、刺激によるATP増加の持続時間は延長し、アデノシンの増加はほぼ観察されなかった。このことから、ミクログリアが細胞外アデノシンの産生に主要な役割を果たすことが示された。以上より、高解像度細胞外ATP/アデノシンのイメージングに成功し、神経活動に依存した細胞外ATP/アデノシンの時空間特性を制御するメカニズムの一端を明らかにした。
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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
ATPセンサー、アデノシンセンサー共に安定してニューロンおよびアストロサイトに発現させることに成功した。これを用いて神経活動に依存した細胞外ATP/アデノシンの時空間特性を明らかにすることに成功した。さらに、ミクログリアによる細胞外ATP/アデノシンの制御機構の一端を明らかにした。アデノシンセンサーは、センサーの感受性の違い、発現させる細胞によって、測定可能なアデノシンレベルに違いがあるという意外な発見もなされた。以上より、期待通りの成果が得られたと考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
ATPセンサー、アデノシンセンサーを用いた実験を継続して行い、細胞外ATP及びアデノシンが増加するメカニズムを薬理学的に明らかにする。また、ATP及びアデノシンの増加における時間情報を詳細に検討するために、時間解像度を上げたイメージングを行う。細胞外ATP及びアデノシンの増加とフィードバック抑制の関係性を明らかにするために、ニューロンにカルシウム感受性蛍光たんぱく質を発現させ、アストロサイトにATPもしくはアデノシンセンサーを発現させて同時イメージングを行う。安定したセンサー発現のための条件はほぼ確立されたため、今年度蓄積されたノウハウを生かすことにより、強力に研究を推進できると考える。
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| Causes of Carryover |
実験試薬や実験機材などの納入遅延により一部の項目について使用できなかった。次年度に速やかに使用したい。
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Research Products
(7 results)
