2015 Fiscal Year Annual Research Report
大脳皮質カラム間及び異領野間の周期的同期化機構の解明
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26290006
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
姜 英男 大阪大学, 歯学研究科(研究院), 教授 (50177755)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
豊田 博紀 大阪大学, 歯学研究科(研究院), 准教授 (00432451)
齋藤 充 鹿児島大学, 歯学部, 教授 (50347770)
佐藤 元 大阪大学, 歯学研究科(研究院), 助教 (10432452)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | CB1 receptor / GPR119 receptor / oscillation / synchronization / Insular cortex |
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| Outline of Annual Research Achievements |
胃腸自律領野の神経活動が空腹時に増加し，満腹時に低下する．また，味覚刺激に応答する味覚野の神経活動は，空腹時に増強され，満腹時には抑制される．さらに，味覚野における「うま味」や「甘味」の認知により，食欲亢進が引き起こされる一方，味覚機能の低下は，食欲低下に繋がること等が知られている．このような背景を踏まえると，味覚野における「うま味」や「甘味」の認知により，胃腸自律領野の神経活動が空腹か満腹かには関わらず増加し，食欲亢進が生じるものと考えることができる．従って，隣接して存在する味覚野と胃腸自律領野の神経活動が協調する可能性が考えられるが，どのような神経活動の協調が生じるのかについては不明であった．
私たちはラットの島皮質のスライス標本を用いて，味覚野と胃腸自律領野の神経活動が，アナンダミドを含む人工脳脊髄液を灌流投与した時に協調するか否かを膜電位感受性色素を用いる方法で観察した．その結果，シータリズムの振動興奮が味覚野において誘導された後，胃腸自律領野へ伝播し，味覚野と胃腸自律領野の神経細胞間にシータリズムの神経ネットワーク活動が生じることを見出した．また，アナンダミドにより誘発されるオシレーションは，CB1受容体拮抗薬およびN-オレオイルエタノールアミンによって抑制されることを見出した．さらに，アナンダミド誘発性オシレーションは，PPARα作動薬でなく，GPR119作動薬により抑制されることを見出した．また，そのような神経ネットワーク活動が，GABAB受容体を介するフィードフォワード側方抑制によって修飾されることも明らかにした．これらの結果から，CB1受容体とGPR119の相反する作用により，味覚野と胃腸自律領野の神経細胞間に生じるシータリズムの神経ネットワーク活動が制御され，味覚野と胃腸自律領野における満腹時または空腹時の神経活動の基盤となっている可能性が示唆された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究では、当初、CB1 受容体の活性化により島皮質味覚野で誘引されるoscillation が島皮質胃腸関連領野に伝播することを見出し、それを論文としてまとめて投稿したが、査読者から、それに拮抗する受容体を明らかにすることが求められた。作動薬の働きから、拮抗する受容体は、PPARalpha ではなくGPR119 の可能性が高いことが明らかであったが、GPR119受容体の特異的拮抗薬が存在しないことから、GPR119 のknock down 或いは、GPR119 KO マウスを用いて研究を完成させる予定であった.しかし、GPR19 KO マウスの入手の手続きを行っている間に、新規のGPR119 拮抗薬が開発され論文として発表されたため、急遽、その拮抗薬を用いて、一旦、論文を完成させ、その後にGPR119 KO マウス実験は別途行うこととした。論文は平成２８年９月に受理された。しかし、GPR119 KO マウスをもちいた実験については、ウイルス感染により、提供元の研究室からの供与が予定より約６か月以上遅れているので、全体の計画も、やや遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、GPR119 KO マウスを入手し、in-vitro 及びin-vivo 行動実験を行い、研究計画を完了させる。特に、in-vivo行動実験において、島皮質味覚野と胃腸関連領野にそれぞれ留置した慢性記録電極により、両皮質神経細胞間の周期的同期化活動が観察されるかどうかを明らかにする。
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| Causes of Carryover |
平成27年度に計画していた、不全顆粒島皮質（味覚野）と顆粒島皮質(胃腸関連領域)間の周期的同期化機構の解明は順調に進み、CB1受容体とGPR119受容体の相反する作用により周期的同期化が調節されていることが明らかとなり、その成果を論文としてまとめて昨年10月に投稿した。GPR119受容体の作動薬は存在するが、阻害薬が開発されていないことから、その関与についてのさらなる究明を論文査読者から求められ、新たにGPR119のknockout mice を用いた実験を次年度に行う必要が生じた。そのため研究計画を変更し、GPR119のknockout mice の作成依頼を行い、それを購入し実験を行うため、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
GPR119 KO mice を、KO マウスを受け入れる遺伝子組み換え実験申請書が承認されるまでに２～３か月を要し、その書類に基づき、UCDAVIS KOMP RepositoryからGPR119 KO miceを入手するのに3から4か月要する。また、その費用は約70万円と見込まれ、その実験に付随する必要経費を合わせて、合計110万円を要する。
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[Journal Article] The Possible Role of TASK Channels in Rank-Ordered Recruitment of Motoneurons in the Dorsolateral Part of the Trigeminal Motor Nucleus2016
Author(s)
Keiko Okamoto, Norihito Emura, Hajime Sato, Yuki Fukatsu, Mitsuru Saito, Chie Tanaka, Yukako Morita, Kayo Nishimura, Eriko Kuramoto, Dong Xu Yin, Kazuharu Furutani, Makoto Okazawa, Yoshihisa Kurachi, Takeshi Kaneko, Yoshinobu Maeda, Takashi Yamashiro, Kenji Takada, Hiroki Toyoda and Youngnam Kang
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Journal Title
eNeuro
Volume: 7
Pages: 1-19
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Generation of resonance-dependent oscillation by mGluR-I activation switches single spiking to bursting in mesencephalic trigeminal sensory neurons2015
Author(s)
Chung G, Saito M, Kawasaki Y, Kawano T, Yin D, Lee S, Kogo M, Takada M, Bae YC, Kim JS, Oh SB, Kang Y
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Journal Title
European Journal of Neuroscience
Volume: 41(8)
Pages: 998-1012
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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