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2012 Fiscal Year Annual Research Report

シナプス再編のin vivo長期観察

Research Project

Project/Area Number 22240042
Research InstitutionNational Institute for Physiological Sciences

Principal Investigator

鍋倉 淳一  生理学研究所, 発達生理学研究系, 教授 (50237583)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 住本 英樹  九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (30179303)
Project Period (FY) 2010-04-01 – 2013-03-31
Keywordsシナプス再編 / グリア / 2光子励起顕微鏡 / 光活性化 / マウス
Research Abstract

本研究では、生体イメージング技術の高度化を行い、主に次の課題を遂行した。
1)シナプス再編へのグリアの関与:報告者はこれまで、ミクログリアによるシナプス監視について生体イメージングを用いて明らかにし、障害脳においてはシナプス除去を引き起こすことを明らかにしてきた。一方、ミクログリアが活性化状態にある幼若期において、シナプス形成に関連する可能性の検討を行った。生後8-10日目マウス大脳皮質感覚野を錐体細胞の樹状突起を生体2光子励起顕微鏡で観察すると、ミクログリアが接触すると、高頻度でシナプス後構造(スパイン)の前駆構造であるフィロポディアの形成を惹起した。ミクログリアの活性化阻害薬ミノサイクリンによりその形成が抑制された。ミクログリア特異的プロモーターiba1誘導によりディフテリアトキシンでミクログリアを死滅させると、生後12日目のシナプスの密度が有意に減少した。この結果から、ミクログリアは幼若脳では神経回路形成に係わることが示唆された。
2)グルタミン酸がミクログリアの誘因物質であるのか議論の絶えないところであった。生体に極局所で神経伝達物質をミクログリアに投与するためにcaged光感受性物質のuncagingを2光子励起法で確立した。光活性化によるグルタミン酸にミクログリア突起が応答するものが散見された。応答の有無について形態的に分類を行った。その結果、グルタミン酸に応答するミクログリアは突起の数が少なく、比較的大きな細胞体を持っている活性化ミクログリアであることが判明した。
3)シナプス新生―消失ターンオーバーの局所位置情報の解明:一日に5-10%のシナプスが新生・消失していることが判明した。新生する場所はランダムである可能性が示唆された。一方、慢性疼痛モデルマウスや脳梗塞モデルマウスでは20-30%のシナプスが毎日入れ替わり、神経回路の再編が促進していることが判明した。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (11 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 5 results)

  • [Journal Article] Critical Role of the Astrocyte for Functional Remodeling inContralateral Hemisphere of Somatosensory Cortex after Stroke2013

    • Author(s)
      Takatsuru Y. Eto K, Kaneko R, Masuda H, Shimokawa N, Koibuchi N, Nabekura J
    • Journal Title

      Journal of Neuroscience

      Volume: 33 Pages: 4683-4692

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Microglia: Actively Surveying and Shaping Neuronal Circuit Structure and Function.2013

    • Author(s)
      Wake H, Moorhouse AJ, Miyamoto A, Nabekura J.
    • Journal Title

      Trends in Neuroscience

      Volume: 36 Pages: 209-217

    • DOI

      doi: 10.1016/j.tins.2012.11.007

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Microglia and synapse interactions: fine tuning neural circuits and candidate molecules.2013

    • Author(s)
      Miyamoto A, Wake H, Moorhouse AJ, Nabekura J
    • Journal Title

      Frontier Cellular Neuroscience

      Volume: 15 Pages: open access

    • DOI

      10.3389/fncel.2013.00070

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Activity of Layer II/III neurons in the somatosensory cortex (SCC) plays a critical role on the functional recovery after focal stroke in the contralateral SCC2013

    • Author(s)
      Takatsuru Y, Nabekura J, Koibuchi N.
    • Journal Title

      Neuroscience Letter

      Volume: 543 Pages: 168-171

    • DOI

      10.1016/j.neulet.2013.03.049

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enhanced GABAergic Activity in the Mouse Primary Somatosensory Cortex Is Insufficient to Alleviate Chronic Pain Behavior with Reduced Expression of Neuronal Potassium-Chloride Cotransporter.2012

    • Author(s)
      Eto K, Ishibashi H, Yoshimura T, Watanabe M, Miyamoto A, Ikenaka K, Moorhouse AJ, Nabekura J
    • Journal Title

      Journal of Neuroscience

      Volume: 32 Pages: 16552-16559

    • DOI

      doi: 10.1523/JNEUROSCI.2104-12.2012

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Modulation of diazepam-insensitive GABA(A) receptors by micromolar concentrations of thyroxine and related compounds in vitro.2012

    • Author(s)
      Ishibashi H, Witt MR, Nabekura J, Nielsen M
    • Journal Title

      Brain Research

      Volume: 1490 Pages: 1-8

    • DOI

      doi: 10.1016/j.brainres.2012.10.038

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 障害回復期における神経回路再編2013

    • Author(s)
      鍋倉淳一
    • Organizer
      第12回MSワークショップ
    • Place of Presentation
      福岡県福岡市 九州大学医学部 百年講堂
    • Year and Date
      20130802-20130803
    • Invited
  • [Presentation] Glial contribution to remodeling of cortical Synapses

    • Author(s)
      3. 鍋倉淳一
    • Organizer
      第51回日本生物物理学会
    • Place of Presentation
      京都府京都市 国立京都国際会館
    • Invited
  • [Presentation] 発達期および障害回復期における神経回路の再編

    • Author(s)
      鍋倉淳一
    • Organizer
      第23回日本耳科学会
    • Place of Presentation
      宮崎県宮崎市 シーガイアコンベンションセンター
    • Invited
  • [Presentation] 慢性疼痛に伴う大脳皮質神経回路の再編

    • Author(s)
      鍋倉淳一
    • Organizer
      第6回運動器疼痛学会
    • Place of Presentation
      兵庫県神戸市 神戸国際会議場
    • Invited
  • [Presentation] Remodeling of synapses in somatosensory cortex in chronic pain mouse

    • Author(s)
      Junichi Nabekura
    • Organizer
      The 5th Asian Pain Symposium
    • Place of Presentation
      愛知県岡崎市 自然科学研究機構 岡崎コンファレンスセンター
    • Invited

URL: 

Published: 2015-05-28  

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