2015 Fiscal Year Annual Research Report
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26293043
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| Research Institution | National Institute for Basic Biology |
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Principal Investigator |
檜山 武史 基礎生物学研究所, 統合神経生物学研究部門, 助教 (90360338)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 生理学 / 循環器・高血圧 / 行動学 / 生物物理 / 脳・神経 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. 脳弓下器官に発現する新たな脳内センサーの探索
平成２６年度に飲水行動制御に関与することが明らかになったTRPV4とNaxのダブルノックアウト(KO)マウスについて、高浸透圧溶液の脳室内注入によって誘発される飲水量を測定し、各KOマウスと比較した。予想と異なり、ダブルKOマウスの飲水量は各KOマウスとほぼ同じで、２つの分子を欠損したことによる加算効果は見られなかった。このことから、TRPV4とNaxは単独で飲水行動の制御に関与しているのではなく、両者が一つの制御システムの中で働く、未知の仕組みが存在することが明らかになった。さらに、薬理学的実験から、Naxの活性化とTRPV4の活性化を連関させるしくみが明らかになりつつある。
また、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る発現解析を実施し、感覚性脳室周囲器官における発現を確認した。さらに、発現が確認できた分子についてイオンイメージングによってNaや浸透圧刺激に対する応答を調べたところ、Naや浸透圧に応答する、センサー候補分子を複数同定することに成功した。
2. AT1a-KOマウスの水分・塩分摂取行動解析
AT1aの発現を神経経路依存的に欠損させる解析から、脳弓下器官(SFO)から神経核Xに投射する神経が塩分摂取行動の制御に関わることが明らかになった。そこで、逆行性ウィルスを用いて光活性化型プロトンポンプArcT（光刺激により神経活動を抑制する働きを持つ）を神経核Xに投射するSFOニューロンに特異的に発現することに成功した。これを光刺激し、世界で初めて塩分摂取行動を人為的に光制御することに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
前年度から実施してきた研究から、予想外の成果が次々と出てきており、計画以上に進展した。現在、その成果を順次まとめているところである。
まず、Naxについては、従来、脳室周囲器官のグリア細胞に発現していることがわかっていたが、新たな解析の結果、大脳皮質や扁桃体においてはニューロンに発現しており、足場タンパク質PSD95と結合してシナプス後部に存在していることが明らかになった。さらに、電気生理学的解析から、ニューロンに発現しているNaxも、グリア細胞に発現しているNaxと同様のNa感受性を示すことが明らかになった。Naxを開口させる陽イオンのイオン選択性について解析したところ、Na+ ＝ Li+ > Rb+ > Cs+となっていることが明らかになった（Matsumoto et al., 2015）。
また、脳室周囲器官に特異的に発現する分子を多数同定し、その機能をin vitroで解析したところ、Na感受性を示すセンサー候補分子を複数見出したことた。今後、個体を用いた解析により、飲水行動の制御への関与を検証する。
また、従来、単独で飲水行動の制御に関わっていると考えられていたTRPV4が、Nax依存的に活性化し、飲水行動を制御するという全く新しい体液モニタリング機構を発見した（投稿中）。
さらに、塩分摂取と水分摂取の制御を担う神経回路を同定することに成功した。それぞれの回路を光制御することにより塩分摂取量や水分摂取量を人為的に制御することに成功した。これは、味覚物質の摂取行動を光制御することに世界で初めて成功した成果である（投稿中）。
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| Strategy for Future Research Activity |
1. 脳弓下器官に発現する新たな脳内センサーの探索：RNA-seqによって見出した脳室周囲器官に特異的に発現する分子のうち、in vitroでセンサー機能が確認された分子について、それを標的とするマイクロRNAをコードしたアデノ随伴ウィルスを作成する。このウィルスを感覚性脳室周囲器官に投与することで、候補分子の発現を部位特異的に遺伝子ノックダウンし、飲水行動に及ぼす影響を調べる。
2. 水分・塩分摂取制御機構の解析：これまでに飲水行動と塩分摂取行動の制御を担う神経細胞を同定したが、それぞれの活動を調節する機構について検討を進める。電気生理学的解析と行動解析を同時に進める。
3. 体液Naレベルの感知と血圧調節に関する解析：体液Naレベルの感知機構は、塩分摂取行動以外にも様々な生体恒常性機構に関与している可能性がある。その一つとして、血圧調節との関係を解析する。脳脊髄液のNaレベルを変動させ、血圧に及ぼす影響を解析する。
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| Causes of Carryover |
ウィルス投与実験を実施するために外部への漏出を防ぐ専用動物実験室を使用していたが、漏水による故障とその復旧工事、消毒のために使用できない期間があり当初予定していた実験が実施できなかった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
ウィルス作成に用いる培地及び精製キット、ウィルス感染動物の飼育に用いる使い捨ての飼育器材、ウィルス感染動物を用いた行動実験に用いる消耗品の購入に充てる。
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