多次元蛍光イメージングを応用した下垂体後葉ホルモンの新たな脳内生理機能の探索

2012 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Mutli-dimensional fluorescence live imaging of cellular function and molecular activity
• Project/Area Number: 23113518
• Research Institution: University of Occupational and Environmental Health, Japan
• Principal Investigator: 上田 陽一 産業医科大学, 医学部, 教授 (10232745)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Keywords: バゾプレッシン / オキシトシン / 蛍光タンパク / 遺伝子改変動物 / 光感受性タンパク

Outline of Annual Research Achievements

下垂体後葉ホルモン（バゾプレッシンおよびオキシトシン）は、抗利尿および分娩・射乳に関与しているのみならず高次脳機能（社会性行動、子育て・愛情行動など）などにも関与していることが明らかになりつつある。
本研究課題では、バゾプレッシンおよびオキシトシンを産生する神経分泌ニューロンを蛍光タンパクで可視化し、さらにその神経活動をc-fos遺伝子発現を指標として蛍光タンパクで可視化すること、さらには光感受性タンパクをこれらのニューロンに導入することによりその神経活動を光操作する方法を確立することを目的とした。
本年度は、初年度に引き続き、バゾプレッシンおよびオキシトシンを産生するニューロンを緑色または赤色蛍光タンパクにより同定して蛍光タンパクの動態を観察すること、c-fos遺伝子発現を緑色または赤色蛍光タンパクによって標識することにより神経活動を同時に同定することを試みた。さらに、光感受性タンパク遺伝子を導入したトランスジェニックラットの視床下部からその遺伝子発現標識蛍光タンパクを指標にニューロンを同定し、光刺激を試みた。
その結果、（１）in vivoにおいて種々の生理的刺激によってバゾプレッシン、オキシトシンおよびc-fos遺伝子発現の変化を緑色および赤色蛍光タンパクを指標に細胞質内・細胞核内において捉えることができた、（２）in vitroにおいて緑色もしくは赤色蛍光タンパクを指標に同定した単離ニューロンからホールセルパッチクランプ法により電流を記録し、カイニン酸応答がバゾプレッシンニューロンとオキシトシンニューロンで異なることを明らかにした、（３）光感受性タンパク遺伝子を導入したトランスジェニックラットから酵素処理により単離したニューロンを用いて、ホールセルパッチクランプ法により光照射前後での膜電位を記録したところ、反応する場合が見られた。今後さらなる検討が必要である。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A c-fos-monomeric red fluorescent protein 1 fusion transgene is differentially expressed in rat forebrain and brainstem after chronic dehydration and rehydration. (2013)
  • Author(s): Yoshimura, M. Ohkubo, J. Katoh, A. Ohno, M. Ishikura, T. Kakuma, T. Yoshimatsu, H. Murphy, D. Ueta, Y.
  • Journal Title: Journal of Neuroendocrinology Volume: in press Pages: in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Induction of arginine vasopressin-enhanced green fluorescent protein expression in the locus coeruleus following kainic acid-induced seizures in rats. (2012)
  • Author(s): Ohno, M. Fujihara, H. Iwanaga, M. Todoroki, M. Katoh, A. Ohbuchi, T. Ishikura, T. Hamamura, A. Hachisuka, K. Ueta, Y.
  • Journal Title: Stress Volume: 15(4) Pages: 435-442
  • DOI: 10.3109/10253890.2011.637185
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Hypothalamic-Neurohypophyseal System: From Genome to Physiology. (2012)
  • Author(s): Murphy, D. Konopacka, A. Hindmarch, C. Paton, J. F. Sweedler, J. V. Gillette, M. U. Ueta, Y. Grinevich, V. Lozic M. Japundzic-Zigon N.
  • Journal Title: Journal of Neuroendocrinology Volume: 24(4) Pages: 539-553
  • DOI: 10.1111/j.1365-2826.2011.02241.x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Expression of the c-fos-monomeric red fluorescent protein 1 fusion gene in the spinal cord and the hypothalamic paraventricular nucleus in transgenic rats after nociceptive stimulation. (2012)
  • Author(s): Ishikura, T. Suzuki, H. Yoshimura, M. Ohkubo, J. Katoh, A. Ohbuchi, T. Ohno, M. Fujihara, H. Kawasaki, M. Ohnishi, H. Nakamura, T. Ueta, Y.
  • Journal Title: Brain Research Volume: 1479 Pages: 52-61
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.brainres.2012.08.033
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pathophysiological function of oxytocin secreted by neuropeptides: A mini review. (2012)
  • Author(s): Hashimoto, H. Uezono, Y. Ueta, Y.
  • Journal Title: Pathophysiology Volume: 19 Pages: 283-298
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.pathophys.2012.07.005
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Visualization of the response in the central nervous system after nociceptive stimulation using transgenic animals. (2012)
  • Author(s): Ishikura, T. Suzuki, H. Matsuura, T. Ohnishi, H. Nakamura, T. Ueta, Y.
  • Journal Title: Journal of UOEH Volume: 34(4) Pages: 315-321
  • Peer Reviewed
• [Presentation] GFP蛍光を用いた脳深部での遺伝子発現モニタリングシステムの開発：非拘束・無麻酔のAVP-eGFP TGラットを用いた試み (2013)
  • Author(s): 飯島 典生、松本 恵介、上田 陽一、小澤 一史
  • Organizer: 第118回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: サンポートホール高松・かがわ国際会議場（香川県）
  • Year and Date: 2013-03-28 – 2013-03-30
• [Presentation] ラット視索上核バゾプレッシンおよびオキシトシンの蛍光タンパク遺伝子導入による同定とカイニン酸応答の検討 (2013)
  • Author(s): 大久保 淳一、大淵 豊明、吉村 充弘、丸山 崇、石倉 透、松浦 孝紀、加藤 明子、鈴木 秀明、上田 陽一
  • Organizer: 第90回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京都）
  • Year and Date: 2013-03-27 – 2013-03-29
• [Presentation] 蛍光イメージングによるHPA軸の可視化への挑戦 (2013)
  • Author(s): 上田 陽一
  • Organizer: 第24回間脳・下垂体・副腎系研究会
  • Place of Presentation: ロシュ・ダイアグノスティックス（株）本社（東京都）
  • Year and Date: 2013-03-23
  • Invited
• [Presentation] 多次元蛍光イメージングを応用した下垂体後葉ホルモンとニューロン活動の同時可視化の試み (2013)
  • Author(s): 上田 陽一
  • Organizer: 文部科学省科学研究費補助金新学術領域研究 細胞機能と分子活性の多次元蛍光生体イメージング平成24年度班会議
  • Place of Presentation: 千里ライフサイエンスセンタービル（大阪府）
  • Year and Date: 2013-01-21 – 2013-01-22
• [Presentation] ラット視交叉上核におけるアルギニンバゾプレッシン－改変緑色蛍光タンパク融合遺伝子発現の日内変動と電気生理学的特性の検討 (2013)
  • Author(s): 丸山 崇、大久保 淳一、吉村 充弘、松浦 孝紀、石倉 透、上田 陽一
  • Organizer: 第23回バゾプレシン研究会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学病院（東京都）
  • Year and Date: 2013-01-12
• [Presentation] ラット視交叉上核におけるアルギニンバゾプレッシン－改変緑色蛍光タンパク融合遺伝子発現の日内変動と電気生理学的特性の検討 (2012)
  • Author(s): 丸山 崇、大久保 淳一、吉村 充弘、大野 素子、石倉 透、上田 陽一
  • Organizer: 第40回自律神経生理研究会
  • Place of Presentation: 日本光電本社研修センター（東京都）
  • Year and Date: 2012-12-01
• [Presentation] 急性浸透圧刺激およびCCK-8末梢投与による視床下部における神経活動の遺伝子改変ラットを用いた可視化の試み (2012)
  • Author(s): 加藤 明子、石倉 透、丸山 崇、鈴木 秀明、上田 陽一
  • Organizer: 第16回日本心血管内分泌代謝学会学術集会
  • Place of Presentation: 東京大学本郷キャンパス（東京都）
  • Year and Date: 2012-11-23 – 2012-11-24
• [Presentation] カイニン酸誘発けいれんモデルラットにおける視床下部および青斑核におけるバゾプレッシン遺伝子発現 (2012)
  • Author(s): 上田 陽一、大野 素子、岩永 勝、吉村 充弘、丸山 崇、石倉 透
  • Organizer: 第65回日本自律神経学会総会
  • Place of Presentation: 都市センターホテル（東京都）
  • Year and Date: 2012-10-25 – 2012-10-26
• [Presentation] ラット視索上核バゾプレシンおよびオキシトシンの蛍光タンパク遺伝子導入による同定とカイニン酸応答の電気生理学的検討 (2012)
  • Author(s): 大久保 淳一、大淵 豊明、大野 素子、丸山 崇、松浦 孝紀、加藤 明子、吉村 充弘、石倉 透、鈴木 秀明、上田 陽一
  • Organizer: 第63回西日本生理学会
  • Place of Presentation: 全労済ソレイユ（大分県)
  • Year and Date: 2012-10-19 – 2012-10-20
• [Presentation] ラット視交叉上核におけるアルギニンバゾプレッシン-改変緑色蛍光タンパク融合遺伝子発現の日内変動と電気生理学的特性の検討 (2012)
  • Author(s): 丸山 崇、大久保 淳一、吉村 充弘、松浦 孝紀、大野 素子、石倉 透、上田 陽一
  • Organizer: 第63回西日本生理学会
  • Place of Presentation: 全労済ソレイユ（大分県）
  • Year and Date: 2012-10-19 – 2012-10-20
• [Presentation] Fluorescent visualization of oxytocin neurons activated by systemic administration of CCK-8 in transgenic rats expressing a c-fos-eGFP and an oxytocin-mRFP1 fusion gene. (2012)
  • Author(s): Ueta, Y. Katoh, A.
  • Organizer: Neuroscience 2012
  • Place of Presentation: New Orleans Morial Convention Center (New Orleans, USA)
  • Year and Date: 2012-10-13 – 2012-10-17
• [Presentation] Effects of kainic acid on arginine vasopressin (AVP) synthesis in vivo and an isolated AVP neuron in vitro. (2012)
  • Author(s): Ueta, Y. Iwanaga, M. Ohkubo, J.
  • Organizer: Neurophysiology of Neurosecretory Neurons Workshop
  • Place of Presentation: Tulane University (New Orleans, USA)
  • Year and Date: 2012-10-13
  • Invited
• [Presentation] 蛍光タンパクを用いたラット下垂体後葉ホルモンおよびニューロン活動の可視化 (2012)
  • Author(s): 上田 陽一
  • Organizer: 日本動物学会 第83回大会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府）
  • Year and Date: 2012-09-13 – 2012-09-15
  • Invited
• [Presentation] Fluorescent visualization of vasopressin and oxytocin neurons in the hypothalamus and their terminals in the hypothalamus in transgenic rats. (2012)
  • Author(s): Ueta, Y.
  • Organizer: 14th International Congress of Histochemistry and Cytochemistry
  • Place of Presentation: Kyoto International Conference Center (Kyoto, Japan)
  • Year and Date: 2012-08-26 – 2012-08-29
  • Invited
• [Presentation] ラット視索上核AVPおよびOXTニューロンの蛍光タンパク遺伝子導入による同定とカイニン酸応答の検討 (2012)
  • Author(s): 大久保 淳一、大淵 豊明、大野 素子、丸山 崇、吉村 充弘、松浦 孝紀、加藤 明子、石倉 透、鈴木 秀明、上田 陽一
  • Organizer: 第12回日本内分泌学会九州地方会
  • Place of Presentation: 久留米大学筑水会館（福岡県）
  • Year and Date: 2012-08-25
• [Presentation] Oxytocin synthesis in the hypothalamus are influenced by fasting and refeeding in the oxytocin-monomeric red fluorescent protein 1 transgenic rat. (2012)
  • Author(s): Katoh, A. Ishikura, T. Yoshimura, M. Ohkubo, J. Onaka, T. Suzuki, H. Ueta, Y.
  • Organizer: 21st International Behavioral Neuroscience Society annual meeting
  • Place of Presentation: Kailua-Kona (Hawaii, USA)
  • Year and Date: 2012-06-05 – 2012-06-10
• [Presentation] ラットオキシトシン産生ニューロンの赤色蛍光タンパクによる可視化および生理学的刺激に対する反応性の検討 (2012)
  • Author(s): 上田 陽一、加藤 明子、吉村 充弘、石倉 透、鈴木 秀明
  • Organizer: 第85回日本内分泌学会学術総会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（愛知県）
  • Year and Date: 2012-04-19 – 2012-04-21