2016 Fiscal Year Annual Research Report
ドーパミン受容体及びＮＭＤＡ受容体変異マウスを用いた大脳基底核回路の機能解析
Publicly Offered Research
| Project Area | Non-linear Neuro-oscillology: Towards Integrative Understanding of Human Nature |
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16H01606
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
笹岡 俊邦 新潟大学, 脳研究所, 教授 (50222005)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | パーキンソン病 / 運動調節 / ドーパミン受容体 / NMDA受容体 / 大脳基底核回路 / 神経活動記録 / 可逆的遺伝子発現調節 / 学習記憶 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は運動制御や学習記憶に重要と考えられる大脳基底核神経回路であるD1ドーパミン受容体(D1R)を介する直接路およびD2ドーパミン受容体(D2R)を介する間接路の機能を個別に理解するため、可逆的にD1RまたはD2Rを欠損させるマウスを作製し、運動制御や学習記憶における直接路・間接路の役割を解明し、パーキンソン病の運動障害の理解と、治療方法開発へ発展させる。
私たちが開発したD1Rノックダウン(KD)マウスを用いて、D1Rを欠損させると運動量が減少し、大脳基底核神経細胞のin vivo電気生理学的解析により、直接路神経の投射先(脚内核)と、間接路神経の投射先(淡蒼球外節)の活動を記録すると、大脳皮質刺激による運動指令は大脳基底核の３つの経路により脚内核に達し、正常では３相性（興奮－抑制－興奮）の神経活動として出力されるが、D1R欠損の場合は抑制が消失した。この結果から、D1Rを介する情報伝達は直接路を通る信号の伝達と、運動の発現に不可欠であること、一方、大脳基底核の自発的神経活動は、D1R欠損状態であっても基底核出力部において変化しないことを見出した。この結果は直接路を通る信号の動的な伝達の減少がより本質的な変化であることを示した。
また、ロタロッドによる運動学習試験、受動的回避試験による忌避学習と記憶の試験を行ったところ、成熟期のD1R KDマウスをD1R欠損とすると、D1Rストレート欠損マウスよりも成績が低下し、Dox投与停止でD1R発現が回復すると、学習記憶の成績が回復したことから、成熟期にD1Rを介する直接路の情報伝達が、学習・記憶に重要であることが解った。
併せて、崎村建司教授と共同で、D1R KDマウスと同様の方法でD2R発現が調節可能なD2Rノックダウンマウスを作成しており、間接路に関する機能の理解のため、D1RKDマウスと同様の解析を行う予定である。
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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
これまでに、D1R KDマウスと同様の方法でD2R発現が調節可能なD2Rノックダウンマウスを作成しており、間接路に関する機能の理解のため、D1RKDマウスと同様の解析を行う予定である。また、D1RまたはD2R発現細胞特異的なNMDA受容体のアミノ酸置換マウスの準備もできており、当初の計画通りに進む予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在進行中のD1Rノックダウン(KD) マウスの解析を行うとともに、また、間もなく完成するD2R KDマウスを同様の方法で解析する。
１）PD類似の運動障害の解析： 24 時間連続で、Dox 投与によるマウスの運動量・摂食量・飲水量の変化について同時測定システムを利用して解析する。 ２) 運動機能・報酬／忌避学習機能の評価：大阪大の木津川尚史准教授らと共同して、Wheel running試験、Rotarod試験、受動的回避試験、恐怖条件づけ試験、オペラント学習試験等により、運動機能及び報酬／忌避学習の評価を行う。 ３） 大脳基底核の電気生理学的解析： 生理研の南部、知見らと共同して、マウスのin vivo解析法を用いて、D1RまたはD2R発現抑制による大脳基底核神経の電気生理学的性質を解析する。また、オシレーション発振を観察する。さらに運動中、学習中の生体電気活動記録も予定している。 ４）マウス脳透明化技術により全脳スケールで神経活動の履歴の包括的観察： 新潟大学に着任した田井中一貴教授との共同で、D1R KDマウスとArc-dVenusマウスとの掛け合わせたレポーターマウスを用いて光シート顕微鏡で、運動や学習活動で活性化した神経細胞を三次元的に解析する。 ５）胎生期、発達期の直接路の役割の解析：北里大の佐藤俊哉教授、大久保直准教授ら共同し、特に、胎生期、発達期にD1R発現を欠損させ、運動機能及び報酬／忌避学習の評価を行う。 ６）NMDA受容体アミノ酸置換マウスのオシレーション発振の解析： ドーパミン欠乏状態におけるオシレーション発振現象へのNMDA受容体の関与を検討する為、NMDA受容体が異常活性化し易いマウス(Hayashi et al 2014)を活用し、直接路、又は間接路特異的にNMDA受容体に変異を導入し、運動障害の症状の発現と、オシレーションの出現を検討する。
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[Journal Article] Leucine-rich repeat kinase 2 is a regulator of B cell function, affecting homeostasis, BCR signaling, IgA production, and TI antigen responses.2016
Author(s)
Kubo M, Nagashima R, Ohta E, Maekawa T, Isobe Y, Kurihara M, Eshima K, Iwabuchi K, Sasaoka T, Azuma S, Melrose HL, Farrer MJ, Obata F
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Journal Title
Journal of Neuroimmunology
Volume: 292
Pages: 1-8
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Ｄ１/Ｄ２ドーパミン受容体コンディショナル発現マウスによる運動制御機構の解明2017
Author(s)
笹岡 俊邦, 佐藤 朝子, 知見 聡美, 大久保 直, 阿部 学, 川村 名子, 中尾 聡宏, 小田 佳奈子, 酒井 清子, 前田 宜俊, 神保 幸弘, 佐藤 俊哉, 藤澤 信義, 崎村 建司, 南部 篤
Organizer
平成28年度先端モデル動物支援プラットフォーム 成果発表会
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[Presentation] Ｄ１ドーパミン受容体を介する神経伝達は運動情報の伝達と運動の発現に不可欠である2017
Author(s)
笹岡 俊邦, 佐藤 朝子, 知見 聡美, 大久保 直, 前島 純, 新井 慧, 砂山 智子, 小田 佳奈子, 酒井 清子, 前田 宜俊, 神保 幸弘, 中尾 聡宏, 佐藤 俊哉, 藤澤 信義, 南部 篤
Organizer
第94回日本生理学会大会 シンポジウム
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[Presentation] Ｄ１ドーパミン受容体を介する神経伝達は運動情報の伝達と運動の発現に不可欠である2016
Author(s)
笹岡 俊邦, 佐藤 朝子, 知見 聡美, 大久保 直, 前島 純, 新井 慧, 砂山 智子, 小田 佳奈子, 酒井 清子, 前田 宜俊, 神保 幸弘, 中尾 聡宏, 佐藤 俊哉, 藤澤 信義, 横山 峯介, 南部 篤
Organizer
第39回日本分子生物学会年会
Place of Presentation
神奈川県横浜市 パシフィコ横浜
Year and Date
2016-11-30 – 2016-11-30
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[Presentation] Ｄ１ドーパミン受容体を介する神経伝達は運動情報の伝達と運動の発現に不可欠である2016
Author(s)
笹岡 俊邦, 佐藤 朝子, 知見 聡美, 大久保 直, 前島 純, 新井 慧, 砂山 智子, 小田 佳奈子, 酒井 清子, 前田 宜俊, 神保 幸弘, 馬川 恵梨子,佐藤 俊哉, 藤澤 信義, 横山 峯介, 南部 篤
Organizer
第57回 新潟生化学懇話会
Place of Presentation
新潟県新潟市 新潟大学医歯学総合病院新潟医療人育成センター
Year and Date
2016-06-25 – 2016-06-25
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