2017 Fiscal Year Annual Research Report
視床トポグラフィック回路におけるスクラップ＆ビルド機構の解明
Publicly Offered Research
| Project Area | Dynamic regulation of brain function by Scrap & Build system |
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| Project/Area Number |
17H05752
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| Research Institution | Tokyo Women's Medical University |
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Principal Investigator |
宮田 麻理子 東京女子医科大学, 医学部, 教授 (70281631)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2019-03-31
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| Keywords | 神経回路改編 / 体性感覚 / 視床 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
中枢神経系では発達に伴いシナプス除去を代表とする改編がおきる。また、末梢神経の損傷は、直接は損傷を受けない上位中枢神経回路の改編を引き起こす。本研究では、ヒゲ感覚神経経路を用いて、まず神経損傷モデルマウスを使い損傷に伴う体性感覚伝導路の改編を誘導するメカニズムを明らかにすることを目標とした。脊髄において神経損傷に伴う回路改編に関与するという報告や、シナプス改編の制御に関与するという特性から、本研究ではミクログリアの役割に着目した。組織学的解析から、神経損傷は損傷経路特異的にミクログリアの活性化を引き起こすことがわかった。脳幹では、体性感覚伝導路である三叉神経核のヒゲ受容野において顕著なミクログリアの凝集と、活性型に特徴的な細胞形態変化や分子発現の上昇が見られた。これらミクログリアの活性変化は、三叉神経核のヒゲ以外の受容野や、偽手術マウスの三叉神経核では見られなかった。一方、改編が生じる視床では、ミクログリアの細胞密度、また活性化に大きな変化は見られなかった。次に、神経損傷に伴うミクログリアの活性化を制御するため、薬理学的（マウスの餌を介して経口投与）、または遺伝学的（ミクログリアのCreマウスと、Cre依存にジフテリア毒素受容体を発現するマウスを用いる）なミクログリアの除去を行った。ミクログリア除去マウスを用いた電気生理学的解析から、ヒゲ感覚神経の損傷による視床回路の改編が抑制されることがわかった。マウスにおいて、ヒゲ感覚神経の損傷は下顎への感覚刺激に対する異所的アロディニアを引き起こす。ミクログリア除去マウスでは、この異所的アロディニア応答も抑制された。
現在、同時に発達過程での視床回路改編に関わる実験を、シナプス解析レベル、分子レベルで開始しつつある。
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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
組織学的、電気生理学的、かつ行動学的な実験から、本研究ではミクログリアの役割に着目した。組織学的解析から、神経損傷は損傷経路特異的にミクログリアの活性化を引き起こすことがわかった。脳幹では、体性感覚伝導路である三叉神経核のヒゲ受容野において顕著なミクログリアの凝集と、活性型に特徴的な細胞形態変化や分子発現の上昇が見られた。これらミクログリアの活性変化は、三叉神経核のヒゲ以外の受容野や、偽手術マウスの三叉神経核では見られなかった。一方、改編が生じる視床では、ミクログリアの細胞密度、また活性化に大きな変化は見られなかった。次に、神経損傷に伴うミクログリアの活性化を制御するため、薬理学的（マウスの餌を介して経口投与）、または遺伝学的（ミクログリアのCreマウスと、Cre依存にジフテリア毒素受容体を発現するマウスを用いる）なミクログリアの除去を行った。ミクログリア除去マウスを用いた電気生理学的解析から、ヒゲ感覚神経の損傷による視床回路の改編が抑制されることがわかった。マウスにおいて、ヒゲ感覚神経の損傷は下顎への感覚刺激に対する異所的アロディニアを引き起こす。ミクログリア除去マウスでは、この異所的アロディニア応答も抑制された。これらの成果は、神経損傷に伴う回路や行動の異常とミクログリア活性化の間に因果関係が認められることを示している。現在はさらに、ミクログリアの活性化がどのようなメカニズムで視床回路改編や、行動異常を引き起こすかについて、本研究計画によって導入したミクログリア除去の系や各種遺伝子改変マウスを用いて、組織、電気生理、行動実験による解析を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
ヒゲの感覚神経損傷は脳幹のヒゲ受容野におけるミクログリア活性化を引き起こす。ミクログリアの除去マウスでは脳全体のミクログリアを除いているため、今後は脳幹に限局したミクログリア活性の制御を試み、視床回路改編や痛覚過敏が制御されるかを調べる。また、同時に発達過程におけるシナプス除去でのシナプス特性解析、およびそれにかかわる網羅的分子解析をすすめている。
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Research Products
(9 results)
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[Presentation] circuits.2018
Author(s)
Ueta Yoshifumi, Sekino Sachie, Miyoshi Futaba, Yagasaki Yuki, Katayama Yoko, Miyata Mariko
Organizer
Glial assembly: a new regulatory machinery of brain function and disorders, Tokyo, Japan,
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[Presentation] Gene-dosage dependent inhibitory circuit assembly and social behavior tuning by FoxG1, a transcription factor associated with ASD.2017
Author(s)
Miyoshi, G., Ueta, Y., Osaki, H., Hanashima, C., Fishell, G., Miyata, M.
Organizer
Gordon Research Conference Inhibition in the CNS, Les Diablerets, Switzerland,
