母体由来のタウリンがもたらす胎仔脳GABA-A受容体作用の発達的モーダルシフト

• Project Area: Molecular interaction and modal shift of cellular sensors
• Project/Area Number: 21026013
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Hamamatsu University School of Medicine
• Principal Investigator: 福田 敦夫 浜松医科大学, 医学部, 教授 (50254272)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥5,800,000 (Direct Cost: ¥5,800,000); Fiscal Year 2010: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000); Fiscal Year 2009: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000)
• Keywords: クロライドトランスポーター / 皮質板細胞 / 大脳皮質 / 細胞移動 / GABA / タウリン / モーダルシフト / トニックコンダクタンス

Research Abstract

1.タウリン作用へのリン酸化/脱リン酸化の関与の検討と細胞内情報伝達分子の同定:
すでにリン酸化酵素阻害剤でタウリンによるKCC2機能抑制の解除が起こることを確認していたので、想定されるリン酸化部位に変異を導入したKCC2 mutantを作製して実験に供した。ラットを用い、in vitroでのタウリンによるKCC2蛋白機能抑制は消失し、in vivoではwildでは起こらない細胞移動の抑制を示した。タウリンが活性化するリン酸化酵素と基質であるKCC2のリン酸化部位を同定した。
2.Ca^<2+>振動を指標としたモーダルシフトの発生部位の解析:
胎齢17.5日のマウス大脳皮質スライスでタウリントランスポーター阻害剤(GES)、GABAトランスポーター阻害剤(ニペコチン酸)を投与して、移動中の細胞(電気穿孔法でmRFP導入)の示す自発的Ca^<2+> transientsに対する影響を比較した。皮質板ではニペコチン酸が、サブプレートではGESがよりCa^<2+>振動の頻度を上昇させる傾向を示したが、中間帯ではCa^<2+> transientsそのものが少なくGESも作用しなかった。GABAイメージングでGABA放出部位は脳室下帯と中間帯に多く、これらの場所に少なくサブプレートに多いタウリンの空間分布とは相反的であった。上の結果から、タウリンとGABAはCa^<2+>振動の変調と移動モードのシフトに各々異なる役割で関与する可能性が考えられた。
3.母体拘束ストレスが胎仔脳タウリン量とモーダルシフトに与える影響:
妊娠15日目のマウスに、拘束・光刺激ストレスを一日に3回、妊娠17日目まで3日間続けた。胎仔大脳皮質のタウリン含有量がストレス群で減少傾向にあった(p-0.077)。しかし、GABA、グルタミン酸の含有量に変化はなかった。さらに、皮質板細胞の発生や細胞移動を観察したところ、全く影響を受けていなかった。その一方で、GABA細胞は有意にその発生数が減少していた。

Research Products

• [Journal Article] KCC2 was downregulated in small neurons localized in epileptogenichuman focal cortical dysplasia. (2011)
  • Author(s): Shimizu-Okabe, C., et al.
  • Journal Title: Epilepsy Res. Volume: 93 Pages: 177-184
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A heterozygous deletion in the glutamate decarboxylase 67 gene enhances maternal and fetal stress vulnerability. (2011)
  • Author(s): Uchida, T., et al.
  • Journal Title: Neurosci.Res. Volume: 69 Pages: 276-282
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 幼少時の麻酔暴露による脳障害と脳発達過程の興奮性GABA作用 (2011)
  • Author(s): 福田敦夫
  • Journal Title: 日本臨床麻酔学会誌 Volume: 31 Pages: 1-11
  • NAID: 10027752867
• [Journal Article] 神経回路機能の発達と病態(GABAを中心に) (2011)
  • Author(s): 福田敦夫
  • Journal Title: 小児神経学の進歩 Volume: 40(印刷中)
• [Journal Article] GABA imaging in brain slices using immobilized enzyme-linked photoanalysis. (2010)
  • Author(s): Morishima, T., et al.
  • Journal Title: Neurosci.Res. Volume: 67 Pages: 347-353
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dominant negative mutations in α-II spectrin cause early onset West syndrome with severe cerebral hypomyelination, spastic quadriplegia, and developmental delay. (2010)
  • Author(s): Saitsu, H., et al.
  • Journal Title: Am.J.Human Genet. Volume: 86 Pages: 881-891
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Low-concentration tributyltin perturbs inhibitory synaptogenesis and induces neuronal death in immature but not mature neurons. (2010)
  • Author(s): Yamada, J., et al.
  • Journal Title: Toxicol.Lett. Volume: 198 Pages: 282-288
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The physiological roles of vesicular GABA transporter during embryonic development : a study using knockout mice. (2010)
  • Author(s): Saito, K., et al.
  • Journal Title: Mol.Brain Volume: 3 Pages: 40-40
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 発達期における麻酔薬のGABA受容体に及ぼす影響からの分析.特集「麻酔薬は敵か味方か(神経編)」 (2010)
  • Author(s): 福田敦夫
  • Journal Title: LiSA Volume: 17 Pages: 1176-1181
• [Journal Article] Difference in binocularity and ocular dominance plasticity between GABAergic and excitatory cortical neurons. (2010)
  • Author(s): Kameyama, K., et al.
  • Journal Title: J.Neurosci. 30 Pages: 1551-1559
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Roles of paracrine GABA and KCC2 downregulation in a model of focal cortical malformation. (2011)
  • Author(s): Fukuda, A., et al.
  • Organizer: 第88回日本生理学会大会 第116回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: (誌上にて)
• [Presentation] GABAergic dysfunctions in Ube3a deficient mice, models of Angelman syndrome. (2011)
  • Author(s): Egawa, K., et al.
  • Organizer: 第88回日本生理学会大会 第116回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: (誌上にて)
• [Presentation] Potential developmental regulation of neuronal KCC2 activity by taurine. (2011)
  • Author(s): Inoue, K., et al.
  • Organizer: 第88回日本生理学会大会 第116回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: (誌上にて)
• [Presentation] GABA and taurine releases through volume-sensitive anion channels during early brain development. (2010)
  • Author(s): Fukuda, A.
  • Organizer: 第87回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 盛岡
• [Presentation] アンジェルマン症候群モデルマウスにおける海馬神経回路網の電気生理学的検討 (2010)
  • Author(s): 江川潔, 他
  • Organizer: 第52回日本小児神経学会総会
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] 神経細胞の亜鉛毒性におけるTRPM7の役割 (2010)
  • Author(s): 井上浩一, 他
  • Organizer: 平成22年度生理学研究所研究会『TRPチャネルの生理機能と病態生理』
  • Place of Presentation: 岡崎
• [Presentation] Proliferation of cerebellar granule cell precursors is promoted by GABA released from Bergmann glial cells. (2010)
  • Author(s): Fukuda, A., et al.
  • Organizer: 第33回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] Intracellular taurine inhibits KCC2 transporter activity. (2010)
  • Author(s): Inoue, K., et al.
  • Organizer: 第33回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] The maternal stress deteriorates GABAergic interneuron proliferation. (2010)
  • Author(s): Uchida, T., et al.
  • Organizer: 第33回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] Non-synaptic GABA handling system in the rat trigeminal ganglion. (2010)
  • Author(s): Hayasaki, H., et al.
  • Organizer: 第33回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] Correlated expression of the neuron-specific potassium chloride cotransporter 2 (KCC2) in the neonatal cerebellum and inferior olive. (2010)
  • Author(s): Arata, A., et al.
  • Organizer: 第33回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] Developmental change of VGAT-Venus expression in organotypic cultured cerebellar cortex and dissociated glial cells. (2010)
  • Author(s): Kurimoto, Y., et al.
  • Organizer: 第33回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] 神経回路機能の発達と病態(GABAを中心に) (2010)
  • Author(s): 福田敦夫
  • Organizer: 第40回小児神経学セミナー
  • Place of Presentation: 葉山
• [Presentation] Temporal release of GABA from bergmann glia regulates granule cellprecursors proliferation during rat cerebellar cortical development. (2010)
  • Author(s): Morishima, T., et al.
  • Organizer: 第29回内藤コンファレンス
  • Place of Presentation: 葉山
• [Presentation] Astroglial responses to GABA spillover from synaptic clefts and its functional role for regulating extracellular Cl^- in CA1 stratum lacunosum-moleculare (SLM). (2010)
  • Author(s): Egawa, K., et al.
  • Organizer: 第29回内藤コンファレンス
  • Place of Presentation: 葉山
• [Presentation] タウリンによる神経特異的イオン輸送体KCC2の活性制御 (2010)
  • Author(s): 井上浩一, 他
  • Organizer: 第57回中部日本生理学会
  • Place of Presentation: 豊明
• [Presentation] 母体ストレスが胎仔の大脳皮質抑制性神経発達に及ぼす影響 (2010)
  • Author(s): 内田琢, 他
  • Organizer: 第57回中部日本生理学会
  • Place of Presentation: 豊明
• [Presentation] A heterozygous deletion in the glutamate decarboxylase 67 gene enhances maternal and fetal stress vulnerability. (2010)
  • Author(s): Fukuda A.
  • Organizer: The 37th Japan Brain Science Society and 2010 Tianjin Physiological Society Meeting
  • Place of Presentation: Tianjin, China
• [Presentation] Temporally-increased GAB_A underlies the formation of freeze lesion-induced microgyrus and causes GABA_A receptor-mediated excitation. (2010)
  • Author(s): Wang, T., et al.
  • Organizer: The 37th Japan Brain Science Society and 2010 Tianjin Physiological Society Meeting
  • Place of Presentation: Tianjin, China
• [Presentation] 神経生理学から見た未熟な脳の特殊性.シンポジウム「脳低温療法の未来」 (2010)
  • Author(s): 福田敦夫
  • Organizer: 第55回日本未熟児新生児学会学術集会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] An origin and a Roles of ambient GABA during cerebellar development. (2010)
  • Author(s): Fukuda, A., et al.
  • Organizer: The 9th Korea-Japan Joint Symposium of BrainSciences, and Cardiac and Smooth Muscles, Kagoshima
  • Place of Presentation: 鹿児島
• [Presentation] Ube3a機能欠失マウス(Angelman症候群モデルマウス)における神経シナプス回路網病態生理 (2010)
  • Author(s): 江川潔, 他
  • Organizer: 平成22年度生理学研究会シナプス2010
  • Place of Presentation: 岡崎
• [Presentation] Chloride homeo-dynamics causing GABA modal shift during development and pathogenesis. (2010)
  • Author(s): Fukuda, A.
  • Organizer: FENS/Hertie WINTER SCHOOL 2010
  • Place of Presentation: obergurgl
• [Presentation] 母体ストレスが及ぼすマウス胎仔大脳皮質形成の異常 (2009)
  • Author(s): 内田琢, 他.
  • Organizer: 第36回日本脳科学大会
  • Place of Presentation: 金沢
• [Presentation] Physiological roles of taurine-mediated tonic GABAA-receptor activation in corticogenesis. (2009)
  • Author(s): Fukuda, A.
  • Organizer: The 2nd International Symposium Topical Problems of Bionhotonics-2009
  • Place of Presentation: Nizhny Novgorod
• [Presentation] Maternal stress decreased the generation of the GABAergic but not nvramidal neurons in the cerebral cortex. (2009)
  • Author(s): Uchida, T., et al.
  • Organizer: The 36th International Congress of Physiological Sciences (IUPS 2009)
  • Place of Presentation: Kyoto
• [Presentation] Role of [Ca^<2+>]_i and [Cl^-]i alterations in distinct pattern of glioblastoma cell migration. (2009)
  • Author(s): Kumada, T., et al.
  • Organizer: The 36th International Congress of Physiological Sciences (IUPS 2009
  • Place of Presentation: Kyoto
• [Presentation] Temporal release of GABA from Bergmann glia accelerates granule cell precursors (GCPs) proliferation during rat cerebellar cortex development. (2009)
  • Author(s): Morishima, T., et al.
  • Organizer: The 36th International Congress of Physiological Sciences (IUPS 2009)
  • Place of Presentation: Kyoto
• [Presentation] The effect of ambient GABA and taurine on cortical plate cells in developing cortex. (2009)
  • Author(s): Furukawa, TI, et al.
  • Organizer: The 36th International Congress of Physiological Sciences (IUPS 2009)
  • Place of Presentation: Kyoto
• [Presentation] Peculiar accumulation of GABAergic and glutamatergic neuronsat the early stage of freeze lesion-induced microgyrus inmice. (2009)
  • Author(s): Wang, T., et al.
  • Organizer: The 36th International Congress of Physiological Sciences (IUPS 2009)
  • Place of Presentation: Kyoto
• [Presentation] Physiological significance of taurine-mediated Cl^- conductances during corticogenesis. In Symposium, "Modulation of brain development by paracrine activation of Cl^- conductances. (2009)
  • Author(s): Fukuda, A.
  • Organizer: The 36th International Congress of Physiological Sciences (IUPS 2009)
  • Place of Presentation: Kyoto
• [Presentation] Cl^- mediated GABA release from Bergmann glia in developing cerebellar cortex. In Symposium, "Modulation of brain development by paracrine activation of Cl^- conductances. (2009)
  • Author(s): I Yoshida, S., et al.
  • Organizer: The 36th International Congress of Physiological Sciences (IUPS 2009)
  • Place of Presentation: Kyoto
• [Presentation] Astrocytic responses to GABA spill-over by interneuron firings in CAI stratum lacunosum-moleculare (SLM). (2009)
  • Author(s): Egawa, K., et al.
  • Organizer: The 36th International Congress of Physiological Sciences (IUPS 2009)
  • Place of Presentation: Kyoto
• [Presentation] lonotropic GABA receptors control neuronal migration in neonatal rat cerebral cortex. (2009)
  • Author(s): Luhmann, H.J., et al.
  • Organizer: The 36th International Congress of Physiological Sciences (IUPS 2009)
  • Place of Presentation: Kyoto
• [Presentation] Cl^- ontogeny of Cl^- homeostasis in mouse hypoglossal nucleus. (2009)
  • Author(s): Okabe, A., et al.
  • Organizer: The 11th Oxford Conference
  • Place of Presentation: Nara
• [Presentation] Endogenous taurine tonically activates GABAA receptors in embryonic mouse neocortex. (2009)
  • Author(s): Fukuda, A., et al.
  • Organizer: The 40th NIPS International Symposium : International Joint Symposium 2009 "Physiology of Anion Transport" and "Cell Volume Regulation" (PAT-CVR 2009)
  • Place of Presentation: Okazaki
• [Presentation] Temporal release of GABA regulates granule cell precursors (GCPs) proliferation during rat cerebellar cortical development. (2009)
  • Author(s): Morishima, T., et al.
  • Organizer: The 40th NIPS International Symposium : International Joint Symposium 2009 "Physiology of Anion Transport" and "Cell Volume Regulation" (PAT CVR 2009)
  • Place of Presentation: Okazaki
• [Presentation] [Ca^<2+>]_i and [CI^-]_i alterations in migrating glioblastoma cells. (2009)
  • Author(s): Kumada, T., et al.
  • Organizer: The 40th NIPS International Symposium : International Joint Symposium 2009 "Physiology of Anion Transport" and "Cell Volume Regulation" (PAT CVR 2009)
  • Place of Presentation: Okazaki
• [Presentation] Neurogenesis of GABAergic interneurons but not of cortical plate cells in the fetal cerebral cortex was decreased by maternal stress. (2009)
  • Author(s): Uchida, T., et al.
  • Organizer: The 40th NIPS International Symposium : International Joint Symposium 2009 "Physiology of Anion Transport" and "Cell Volume Regulation" (PAT CVR 2009)
  • Place of Presentation: Okazaki
• [Presentation] Astrocytic responses to GABA spill-over from synaptic clefts and their functional role for regulating extracellular Cl^-in hippocampus. (2009)
  • Author(s): Egawa, K., et al.
  • Organizer: The 40th NIPS International Symposium : International Joint Symposium 2009 "Physiology of Anion Transport" and "Cell Volume Regulation" (PAT CVR 2009)
  • Place of Presentation: Okazaki
• [Presentation] GABAが小脳皮質形成期の外顆粒細胞層で-時的にバークマングリアから放出され顆粒細胞前駆体の増殖に関与している (2009)
  • Author(s): 森島寿貴, 他.
  • Organizer: 第32回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] 発達期大脳皮質におけるタウリンGABAA受容体を介した役割 (2009)
  • Author(s): 古川智範, 他.
  • Organizer: 第32回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] 発達期の小脳皮質でのGABA放出は細胞外のCl^-とグルタミン酸によって調節されている (2009)
  • Author(s): 丸山圭, 他.
  • Organizer: 第32回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] 胎仔大脳皮質抑制性神経細胞の細胞新生が母体ストレスによって抑制される (2009)
  • Author(s): 内田琢, 他.
  • Organizer: 第32回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] CA1網状分子層におけるアストロサイトの介在ニューロン連続発火に対する応答 (2009)
  • Author(s): 江川潔, 他.
  • Organizer: 第32回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] グリオブラストーマ細胞の移動時で見られる特徴的な様式におけるクロライド輸送の役割 (2009)
  • Author(s): 熊田竜郎, 他.
  • Organizer: 第32回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] Temporal release of GABA from Bergman glia (BG) regulates granule cell precursors (GCPs) proliferation during rat cerebellar cortical development. (2009)
  • Author(s): Morishima, T., et al.
  • Organizer: The 9th Hamamatsu-Kyungpook Joint Symposium
  • Place of Presentation: Busan
• [Presentation] 海馬CA1アストロサイトにおけるGABAカレントと細胞内Cl^-濃度変化 (2009)
  • Author(s): 江川潔, 他.
  • Organizer: 第43回日本てんかん学会
  • Place of Presentation: 弘前
• [Presentation] 幼少時の麻酔暴露による脳障害と脳発達過程の興奮性GABA作用 (2009)
  • Author(s): 福田敦夫.
  • Organizer: 第29回日本臨床麻酔学会大会
  • Place of Presentation: 浜松
• [Presentation] TRPM7チャネルを介する神経細胞の亜鉛毒性 (2009)
  • Author(s): 井上浩一, 他.
  • Organizer: 第56回中部日本生理学会
  • Place of Presentation: 金沢
• [Book] 組織標本(脳スライス)への各種イメージング法適用の実際 (2010)
  • Author(s): 福田敦夫
  • Publisher: 第19回メディカルホトニクスコース講習テキスト
• [Book] 第18回メディカルホトニクスコース講習テキスト(組織標本(脳スライス)への各種イメージング法適用の実際) (2009)
  • Author(s): 福田敦夫
• [Remarks]
  • URL: http://www2.hama-med.ac.jp/w1a/phys1/index-j.html
• [Remarks]
  • URL: http://www2.hama-med.ac.jp/w1a/phys1/index-j.html