Analysis of nerve regeneration cascade mediated by GABA/glycine excitatory response and application to therapy

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K06394
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 46010:Neuroscience-general-related
• Research Institution: University of the Ryukyus
• Principal Investigator: TAKAYAMA CHITOSHI 琉球大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (60197217)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 清水 千草 琉球大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (70435072)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: GABA / Glycine / KCC2 / 神経損傷 / 軸索再生 / ミクログリア / 下肢運動機能検査 / 電子顕微鏡

Outline of Final Research Achievements

GABA and Glycine are inhibitory neurotransmitters in the mature CNS. On the other hand, since they show an excitatory response during the immature stage, their involvement in morphogenesis has been suggested. However, it is still unclear. First, we prepared a new sciatic nerve ligation model mice and analyzed the temporal relationship between changes in lower limb motor function, sciatic nerve histology and marker molecule expressions. The results revealed a cascade of microglial activation, decreasing of KCC2 expression, and axonal regeneration. Next, a tibial nerve cut and suture model was prepared using a KCC2 knockout heterozygote mice in which KCC2 was halved, and the regeneration processes were compared with that of the wild type mice. The results revealed that a decrease in KCC2 (GABA/glycine excitatory response) may accerelate the nerve regeneration and prevent severe motor dysfuntion.

Free Research Field

神経科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は２つの大きな学術的意義を持つ。１つめは、GABAとグリシンの興奮性応答の機能について、その1端を明らかにしたことである。これまで、GABA/グリシンの興奮性機能について様々な可能性が示唆されてきたが、エビデンスのある結果は得られていない。今回世界で初めて、「神経軸索の再生を加速する」という機能を明らかにすることが出来た。2つ目は、神経再生を加速する因子を特定できたことである。血管障害、外傷などで神経変性に陥った場合、軸索の再生を促す方法は、「運動療法」程度であった。今回は、分子の動き（KCC2の抑制）として捉えることに成功し、今後、上記の疾患における治療法に道を開くことになる。