2013 Fiscal Year Annual Research Report
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24220010
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| Research Institution | National Institute for Basic Biology |
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Principal Investigator |
野田 昌晴 基礎生物学研究所, 統合神経生物学研究部門, 教授 (60172798)
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| Project Period (FY) |
2012-05-31 – 2017-03-31
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| Keywords | 神経科学 / 脳・神経 / 体液恒常性 / イオンチャンネル / シグナル伝達 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. Naxのニューロンにおける機能特性の解析：チャンネル分子Naxは脳室周囲器官のグリア細胞においてNa+レベルセンサーとして機能している。しかし、ニューロンにおけるNaxの機能特性は不明のままであった。本年度、大脳皮質と扁桃体の一部のニューロンにおいてNaxの発現を確認した。ニューロン由来の株化細胞にNaxを発現させて機能解析し、グリア細胞に発現するNaxと同様にNa+レベル感受性を示すことを明らかにした。
2. Naxの末梢神経系における役割：Naxは末梢神経系では非ミエリン化シュワン細胞に発現している。末梢神経の軸索は切断後に再伸長するが、その過程にNaxを介した乳酸分泌が関与することが明らかになった。
3. 塩分摂取行動の制御に至る神経経路の解析：感覚性脳室周囲器官の一つ脳弓下器官(SFO)のニューロンが、どの神経核に投射するかを解析した。さらに、嗜好性に関与するとされる神経核に投射するSFOのニューロンがアンジオテンシンⅡの受容体であるAT1aを発現する細胞であることを明らかにした。
4. 塩分摂取行動の制御におけるアンジオテンシンIIの役割に関する解析：野生型マウスでは塩欠乏時に塩分摂取行動が誘発されるが AT1aノックアウトマウスではこの行動が見られないことを明らかにした。
5. 飲水行動の制御に関わる浸透圧センサーの探索：TRPV1、TRPV4、及びNaxの各ノックアウトマウスの脳室内へ高浸透圧の溶液を注入し、誘発される飲水量を野生型マウスと比較した。その結果、TRPV4及びNaxノックアウトマウスにおいて飲水量が少なく、この２つが飲水行動制御に関与していることが示唆された。
6. 感覚性脳室周囲器官に特異的に発現する分子の探索：感覚性脳室周囲器官である脳弓下器官(SFO)及び終板脈管器官(OVLT)に特異的に発現する分子を、次世代シークエンサーを用いたRNA-seqにより複数同定した。
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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
体液恒常性を司る脳内機構を解明するため、塩分摂取行動に関わるNa+レベルセンサーNaxとアンジオテンシンII信号伝達系の役割、飲水行動に関わる浸透圧センサー候補分子の検討と新たな浸透圧センサー分子の探索などを課題として進めてきた。いずれの課題についても成果があがっており、おおむね順調に進展している。
特に体液Na+レベルセンサー分子Naxについては、昨年度、エンドセリンによる調節機構の存在が明らかになったが、本年度は、このエンドセリンによるNaxの活性化機構が末梢神経の軸索再生に関わるという予想外の結果を得て報告した（Eur J Neurosci., 2014）。また、Naxノックアウトマウスの脳室内に高張液を投与した際に誘発される飲水量が野生型に比べて少なかったことから、Naxは脱水時の飲水行動の制御にも関与している可能性が示唆された。以上のように、Naxの新たな生理的役割が明らかになりつつある。
また、新たな浸透圧センサー候補分子を見出すために、それらが発現していると考えられるSFOとOVLTに特異的に発現する分子を多数同定したが、その中にはトランスポーターなどのセンサー候補となる分子が多数含まれていた。次年度からこれらを細胞に発現させて解析を進める予定であり、今後の展開が期待される。
さらに、塩分摂取の制御に関わる神経回路については、SFOのAT1a発現ニューロンの神経投射先が明らかになったが、これは、塩欠乏時の塩分摂取行動の制御に関わるアンジオテンシン信号伝達系の神経回路の解明につながる成果であり、今後の研究の発展が期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
1. ニューロン由来の株化細胞に発現したNaxの機能をさらに詳細に解析し、イオン選択性等の基本的性質について検討する。また、大脳皮質から抽出したサンプルにおいてNaxのカルボキシル末端にあるPDZ結合ドメインに結合するPDZタンパク質を探索する。
2. 塩分摂取行動の制御におけるアンジオテンシンIIの役割に関する解析： SFOから嗜好性を担う神経核に投射するニューロンにおいて選択的にAT1aを欠損したマウスを作成し、塩欠乏状態にして塩分摂取行動を解析する。また、神経核に投射するニューロンに選択的に光活性化型チャンネル(ChR2)やポンプ(ArcT)を発現したマウスを作成し、SFOを光刺激することによって塩分摂取行動の制御を試みる。
3. 飲水行動制御に関わる浸透圧センサーの探索：ノックアウトマウスの解析から、TRPV4とNaxが飲水行動制御に関与することが明らかとなった。そこで、それぞれのシングルノックアウトマウスとダブルノックアウトマウスについて、高浸透圧溶液を脳室内へ注入した時の飲水量を比較する。
4. 感覚性脳室周囲器官に特異的に発現する分子の機能解析：RNA-seqによって見出したSFOやOVLTに特異的に発現する分子群について
in situハイブリダイゼーションによって感覚性脳室周囲器官における発現を確認するとともに、イオンイメージングによって浸透圧刺激に対して応答するか調べる。
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