2021 Fiscal Year Research-status Report
Monoaminergic modulation of the oculomotor neural integrators
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21K06424
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| Research Institution | Nara Medical University |
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Principal Investigator |
齋藤 康彦 奈良県立医科大学, 医学部, 教授 (70290913)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉村 岳俊 奈良県立医科大学, 医学部, 助教 (60812526)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | セロトニン / カハール間質核 / 舌下神経前位核 / 視線制御 / パッチクランプ法 / 脳スライス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳幹の舌下神経前位核（PHN）とカハール間質核（INC）はそれぞれ水平性、垂直性の視線保持に関与しており、眼球速度信号を位置信号へ変換する神経積分器と呼ばれている。PHNやINCへはセロトニンやノルアドレナリンなどのモノアミン作動性投射がみられるが、それらが神経積分器の機能に対しどのように作用するのかについては知見が乏しい。そこで本研究では、モノアミンによる神経積分器の修飾機構を明らかにすることを目的とする。本年度はPHNやINCニューロンにおけるセロトニンの作用を明らかにするため、PHNまたはINCを含む脳スライス標本を作製し、セロトニンの局所投与によって生じる電流応答をホールセル記録法により調べた。その結果、PHNやINCニューロンともに、(1)時間経過の速い内向き電流、(2)時間経過の遅い内向き電流、(3)時間経過の遅い外向き電流、の3つのパターンの応答が観察された。それぞれの電流について作動薬や拮抗薬を用いた薬理学的解析を行ったところ、(1)の電流はイオンチャネル共役型受容体の5-HT3受容体を介する応答、(2)と(3)の電流はそれぞれ代謝型受容体である5-HT2受容体と5-HT1A受容体を介する応答であることが明らかになった。(2)と(3)の電流やそれに関与する受容体については先行研究によって報告されていた知見を確認したものであったが、(1)の電流はこれまでPHNやINCにおいて報告がなく、本研究により初めて明らかにされた知見である。これらの結果から、セロトニン作動性線維が活性化されると、神経積分器のニューロンは異なるセロトニン受容体を介して興奮性または抑制性の応答を示すことが明らかになった。
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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
研究計画に記載した通り、我々の予備実験において、セロトニンの局所投与に対して時間経過の遅い内向きまたは外向き電流に加え、時間経過の速い内向き電流が観察された。本年度はこれらの電流を担う受容体サブタイプを同定するため、受容体サブタイプの作動薬や阻害薬を用いた薬理学的解析を行なった。時間経過の遅い電流は先行研究で報告されていた受容体を介することが再確認された。一方、時間経過の速い内向き電流はPHNやINCにおいて報告がなく、また、イオンチャネル型5-HT3受容体の関与についても初めて明らかになった。当初の研究目標であった異なる電流応答を担うセロトニン受容体サブユニットを明らかにすることができたことから、本研究計画はおおむね順調に進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画に記載した昨年度（令和3年）と本年度の2年間で遂行する予定の「電流応答タイプとニューロンタイプとの関係」については、これまでトランスジェニックラットを用いた実験よりPHNでは36個のグルタミン酸作動性ニューロン、34個のGABA作動性ニューロン、30個のコリン作動性ニューロンからデータが得られた。また、INCで26個のグルタミン酸作動性ニューロン、25個のGABA作動性ニューロンからデータが得られている。それぞれのニューロンにおいてどの電流応答タイプが多くみられるのかをより明確にするため、本年度はPHNではそれぞれのタイプで10個程度、INCではそれぞれ20個程度のデータをさらに得ることを目指す。これらのデータが集まり次第、それぞれのニューロンタイプと電流応答タイプとの関係を明らかにすることで、それぞれのニューロンはどのセロトニン受容体サブタイプを介して神経修飾を受けるのかを明らかにする。
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| Causes of Carryover |
今年度は異なる電流応答を生じさせるセロトニン受容体サブタイプの同定を目指した。この研究では、サブタイプの作動薬や阻害薬などの試薬は以前に購入したものを使用することでほとんど遂行可能であったため、試薬を新たに購入する必要がなかったことが、次年度使用額が生じた最大の理由になる。この次年度使用額を用いて、本実験を継続するために必要な試薬を新たに購入するとともに、データ解析をより効率的に行うために新たなソフトウエアを購入する計画である。
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