温度による行動制御の基盤となる快・不快情動生成機構の解明

• 研究領域: 温度を基軸とした生命現象の統合的理解
• 研究課題/領域番号: 15H05934
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 南 雅文 北海道大学, 薬学研究院, 教授 (20243040)
• 研究分担者: 柴崎 貢志 群馬大学, 大学院医学系研究科, 准教授 (20399554)
• 研究期間 (年度): 2015-06-29 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 144,820千円 (直接経費: 111,400千円、間接経費: 33,420千円); 2019年度: 25,610千円 (直接経費: 19,700千円、間接経費: 5,910千円); 2018年度: 25,740千円 (直接経費: 19,800千円、間接経費: 5,940千円); 2017年度: 25,350千円 (直接経費: 19,500千円、間接経費: 5,850千円); 2016年度: 25,610千円 (直接経費: 19,700千円、間接経費: 5,910千円); 2015年度: 42,510千円 (直接経費: 32,700千円、間接経費: 9,810千円)
• キーワード: 温度 / 情動 / 行動性体温調節 / 脳内温度 / TRPV4 / 脳・神経 / 神経科学 / 環境 / 行動

研究成果の概要

暑熱・寒冷環境により視床室傍核から側坐核、分界条床核、扁桃体中心核に投射する負情動神経回路が活性化することを明らかにし、視床室傍核神経活動のリアルタイム計測を行った。分界条床核活性化にノルアドレナリン神経情報伝達亢進も関与すること、分界条床核から扁桃体中心核への神経投射の活性化が負情動を惹起することを明らかにした。マウスの行動性体温調節の評価系を構築した。てんかん原性域で脳内温度が上昇していること、脳内温度を感知するTRPV4が温度上昇を感知することで、てんかん病態を増悪させることを明らかにした。脳スライス標本に温度感受性蛍光ポリマーを取り込ませ温度分布をモニタリングする方法を確立した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

行動性体温調節のメカニズム解析のための評価系を構築するとともに、行動性体温調節の基盤となる快・不快情動の暑熱・寒冷環境による惹起に関与すると考えられる脳部位および神経路を明らかにした。さらに、てんかん原性域で脳内温度が上昇していること、脳内温度を感知するセンサー分子TRPV4が温度上昇を感知することで、てんかん病態を増悪させることを明らかにした。これらの研究成果は、生体の恒常性維持に重要な行動性体温調節機構の一端を明らかにしただけでなく、てんかんの治療にも役立つ新しい知見を提供するものである。

研究成果

• [国際共同研究] Leuven大学(ベルギー)
• [雑誌論文] TRPV4 activation by thermal and mechanical stimuli in disease progression. (2020)
  • 著者名/発表者名: Shibasaki K
  • 雑誌名: Lab. Invest. 巻: 100 号: 2 ページ: 218-223
  • DOI: 10.1038/s41374-019-0362-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] TRPC5 regulates axonal outgrowth in developing retinal ganglion cells. (2020)
  • 著者名/発表者名: Oda M, Yamamoto H, Matsumoto H, Ishizaki Y, *Shibasaki K
  • 雑誌名: Lab. Invest. 巻: 100 号: 2 ページ: 297-310
  • DOI: 10.1038/s41374-019-0347-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deletion of Class II ADP-Ribosylation Factors in Mice Causes Tremor by the Nav1.6 Loss in Cerebellar Purkinje Cell Axon Initial Segments. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hosoi N, Shibasaki K, Hosono M, Konno A, Shinoda Y, Kiyonari H, Inoue K, Muramatsu SI, Ishizaki Y, Hirai H, Furuichi T, Sadakata T
  • 雑誌名: J Neurosci 巻: 39(32) 号: 32 ページ: 6339-6353
  • DOI: 10.1523/jneurosci.2002-18.2019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature elevation in epileptogenic foci exacerbates epileptic discharge through TRPV4 activation (2019)
  • 著者名/発表者名: Shibasaki Koji、Yamada Katsuya、Miwa Hideki、Yanagawa Yuchio、Suzuki Michiyasu、Tominaga Makoto、Ishizaki Yasuki
  • 雑誌名: Laboratory Investigation 巻: 100 号: 2 ページ: 274-284
  • DOI: 10.1038/s41374-019-0335-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] The dynamics of revascularization after white matter infarction monitored in Flt1-tdsRed and Flk1-GFP mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimauchi-Ohtaki Hiroya、Kurachi Masashi、Naruse Masae、Shibasaki Koji、Sugio Shouta、Matsumoto Ken、Ema Masatsugu、Yoshimoto Yuhei、Ishizaki Yasuki
  • 雑誌名: Neuroscience Letters 巻: 692 ページ: 70-76
  • DOI: 10.1016/j.neulet.2018.10.057
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Activation of the neural pathway from the dorsolateral bed nucleus of the stria terminalis to the central amygdala induces anxiety-like behaviors (2018)
  • 著者名/発表者名: Naoki Yamauchi, Daiki Takahashi, Yae K. Sugimura, Fusao Kato, Taiju Amano, Masabumi Minami
  • 雑誌名: European Journal of Neuroscience 巻: 48 号: 9 ページ: 3052-3061
  • DOI: 10.1111/ejn.14165
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Exposure to hot and cold environments increases noradrenaline release in the bed nucleus of the stria terminalis in rats (2018)
  • 著者名/発表者名: Saki Minami, Hiroshi Nomura, Masabumi Minami
  • 雑誌名: Neuropsychopharmacology Reports 巻: 38 号: 4 ページ: 214-218
  • DOI: 10.1002/npr2.12036
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Retinal detachment-induced Müller glial cell swelling activates TRPV4 ion channels and triggers photoreceptor death at body temperature. (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto H, Sugio S, Krizaj D, Akiyama H, Ishizaki Y, Gailly P, Shibasaki K
  • 雑誌名: J Neurosci. 巻: 38 号: 41 ページ: 8745-8758
  • DOI: 10.1523/jneurosci.0897-18.2018
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ischemic Brain Injury Leads to Brain Edema via Hyperthermia-Induced TRPV4 Activation (2018)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Hoshi, Kohki Okabe, Koji Shibasaki, Takashi Funatsu, Norio Matsuki, Yuji Ikegaya, Ryuta Koyama
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 巻: 38 号: 25 ページ: 5700-5709
  • DOI: 10.1523/jneurosci.2888-17.2018
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] TRPV4 is functionally expressed in oligodendrocyte precursor cells and increases their proliferation (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohashi Kana、Deyashiki Ayane、Miyake Takahito、Nagayasu Kazuki、Shibasaki Koji、Shirakawa Hisashi、Kaneko Shuji
  • 雑誌名: Pflugers Archiv - European Journal of Physiology 巻: 470 号: 5 ページ: 705-716
  • DOI: 10.1007/s00424-018-2130-3
  • NAID: 120007006244
  • 査読あり
• [雑誌論文] Involvement of TRPV3 and TRPM8 ion channel proteins in induction of mammalian cold-inducible proteins (2018)
  • 著者名/発表者名: Fujita Takanori、Liu Yu、Higashitsuji Hiroaki、Itoh Katsuhiko、Shibasaki Koji、Fujita Jun、Nishiyama Hiroyuki
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 495 号: 1 ページ: 935-940
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.11.136
  • NAID: 120006460063
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Glycine release from astrocytes via functional reversal of GlyT1. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shibasaki K, Hosoi N, Kaneko R, Ishizaki Y, Yamada K
  • 雑誌名: J. Neurochem. 巻: 140 号: 3 ページ: 395-403
  • DOI: 10.1111/jnc.13741
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] TRPV2 activation requires interaction with the actin cytoskeleton and enhances growth cone motility. (2017)
  • 著者名/発表者名: Sugio S, Nagasawa M, Kojima I, Ishizaki Y, Shibasaki K
  • 雑誌名: FASEB J. 巻: 31 号: 4 ページ: 1368-1381
  • DOI: 10.1096/fj.201600686rr
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Activation of adenylate cyclase-cyclic AMP-protein kinase A signaling by corticotropin-releasing factor within the dorsolateral bed nucleus of the stria terminalis is involved in pain-induced aversion. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kaneko T, Kaneda K, Ohno A, Takahashi D, Hara T, Amano T, Ide S, Yoshioka M, Minami M
  • 雑誌名: Eur. J. Neurosci. 巻: 44 号: 11 ページ: 2914-2924
  • DOI: 10.1111/ejn.13419
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Physiological significance of TRPV2 as a mechanosensor, thermosensor and lipid sensor. (2016)
  • 著者名/発表者名: Shibasaki K
  • 雑誌名: J Physiol Sci. 巻: 未定 号: 5 ページ: 359-365
  • DOI: 10.1007/s12576-016-0434-7
  • NAID: 40020922484
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] TRPV4 ion channel as important cell sensors. (2016)
  • 著者名/発表者名: Shibasaki K
  • 雑誌名: J. Anesth. 巻: 30 号: 6 ページ: 1014-1019
  • DOI: 10.1007/s00540-016-2225-y
  • NAID: 40021034783
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Chronic pain-induced plastic change in the extended amygdala neural circuit causes maladaptive anxiety (2020)
  • 著者名/発表者名: 山内直紀、野村洋、天野大樹、南雅文
  • 学会等名: 第93回日本薬理学会年会
• [学会発表] Neuronal plasticity in an extended amygdala circuit induced by chronic pain causes maladaptive anxiety (2019)
  • 著者名/発表者名: 山内直紀、野村洋、天野大樹、南雅文
  • 学会等名: 第42回日本神経科学大会・第62回日本神経化学会大会
• [学会発表] Immunohistochemical analyses of neural pathways activated by hot and cold environments (2019)
  • 著者名/発表者名: 金井みなみ、上伊澤涼太、人羅菜津子、野村洋、南雅文
  • 学会等名: 第42回日本神経科学大会・第62回日本神経化学会大会
• [学会発表] 慢性痛による拡張扁桃体神経回路の可塑的変化は不安を惹起する (2019)
  • 著者名/発表者名: 山内直紀、野村洋、天野大樹、南雅文
  • 学会等名: 第49回日本神経精神薬理学会
• [学会発表] Chronic pain-induced plastic change in the extended amygdala neural circuit causes maladaptive anxiety (2019)
  • 著者名/発表者名: Naoki Yamauchi, Hiroshi Nomura, Taiju Amano, Masabumi Minami
  • 学会等名: 6th Congress of Asian College of Neuropsychopharmacology
  • 国際学会
• [学会発表] Retinal detachment-induced Muller glial cell swelling activates TRPV4 ion channels and triggers photoreceptor death at body temperature. (2019)
  • 著者名/発表者名: Shibasaki K, Matsumoto H, Sugio S, Krizaj D, Akiyama H, Ishizaki Y, Gailly P
  • 学会等名: GLIA2019
  • 国際学会
• [学会発表] Glial swelling evokes neuronal cell death through a temperature and mechano-sensor ion channel, TRPV4. (2019)
  • 著者名/発表者名: 柴崎貢志、杉尾翔太、Francois Seghers、David Krizaj、Philippe Gailly、石崎泰樹、松本英孝
  • 学会等名: 第42回日本神経科学大会・第62回日本神経化学会大会
• [学会発表] High temperature regions in growth cone enhance TRPV2-mechanosensor activity and axonal outgrowth. (2019)
  • 著者名/発表者名: 織田麻衣、杉尾翔太、岡部弘基、岩田裕子、小野勝彦、石崎泰樹、柴崎貢志
  • 学会等名: 第42回日本神経科学大会・第62回日本神経化学会大会
• [学会発表] 脳内温度と神経活動の機能相関; TRPV4による調節 (2019)
  • 著者名/発表者名: 柴崎貢志
  • 学会等名: Thermal Biology Workshop
• [学会発表] Retinal detachment-induced Muller glial cell swelling activates TRPV4 ion channels and triggers photoreceptor death at body temperature. (2019)
  • 著者名/発表者名: Shibasaki K, Matsumoto H, Sugio S, Krizaj D, Akiyama H, Ishizaki Y, Gailly P.
  • 学会等名: The 9th Federation of Asian and Oceanian Physiological Societies Congress
• [学会発表] TRPV4 activation triggers ATP release from Muller glial cells. (2019)
  • 著者名/発表者名: Sugio S, Oda M, Ishizaki Y, , Shibasaki K
  • 学会等名: The 9th Federation of Asian and Oceanian Physiological Societies Congress
• [学会発表] Retinal detachment-induced Muller glial cell swelling activates TRPV4 ion channels and triggers photoreceptor death at body temperature. (2018)
  • 著者名/発表者名: Shibasaki K, Matsumoto H, Sugio S, Krizaj D, Akiyama H, Ishizaki Y, Gailly P
  • 学会等名: ARVO annual meeting
  • 国際学会
• [学会発表] メカノセンサーTRPV2が軸索伸長を促す分子基盤 (2018)
  • 著者名/発表者名: 柴崎貢志、杉尾翔太、岡部弘基、岩田裕子、小野勝彦、石崎泰樹
  • 学会等名: 第41回日本神経科学会
• [学会発表] グリア細胞においてはTRPV4活性化によりATP放出が惹起する (2018)
  • 著者名/発表者名: 杉尾翔太、織田麻衣、石崎泰樹、柴崎貢志
  • 学会等名: 第41回日本神経科学会
• [学会発表] Mechanosensor function of TRPV2 is sensitized by high temperature region in growth cones, and promotes axonal outgrowth during development. (2018)
  • 著者名/発表者名: 織田麻衣、杉尾翔太、岡部弘基、岩田裕子、小野勝彦、石崎泰樹、柴崎貢志
  • 学会等名: 第61回日本神経化学会
• [学会発表] 成長円錐内の高温部位がTRPV2活性化と軸索伸長を促進する (2018)
  • 著者名/発表者名: 柴崎貢志
  • 学会等名: 第91回日本生化学学会
• [学会発表] 脳内温度による神経活動の向上；温度センサーTRPV4の重要性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 柴崎貢志
  • 学会等名: 第94回日本生理学会
  • 発表場所: アクトシティ浜松（静岡県・浜松市）
  • 年月日: 2017-03-28
• [学会発表] Study on the neural mechanisms underlying the preference and aversion to environmental temperature (2017)
  • 著者名/発表者名: 橘大輝、井門愛理、野村洋、南雅文
  • 学会等名: 第６０回日本神経化学大会
• [学会発表] 網膜剥離後の視細胞死にはミュラーグリアのTRPV4活性化が関与する (2016)
  • 著者名/発表者名: 柴崎貢志、杉尾翔太、石崎泰樹、松本英孝
  • 学会等名: 第59回日本神経化学会
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡県・福岡市）
  • 年月日: 2016-09-08
• [学会発表] メカノセンサーTRPV2による神経回路形成の制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 杉尾翔太、石崎泰樹、柴崎貢志
  • 学会等名: 第59回日本神経化学会
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡県・福岡市）
  • 年月日: 2016-09-08
• [学会発表] TRPV2 activation requires interaction with the actin cytoskeleton and enhances growth cone motility. (2016)
  • 著者名/発表者名: Shibasaki K, Sugio S, Nagasawa M, Kojima I, Ishizaki Y
  • 学会等名: 10th FENS Forum of Neuroscience
  • 発表場所: コペンハーゲン（デンマーク）
  • 年月日: 2016-07-02
  • 国際学会
• [学会発表] CRFによる分界条床核Ⅲ型神経細胞での抑制性シナプス伝達促進 (2015)
  • 著者名/発表者名: 長野雄介、金田勝幸、圓山智嘉史、井手聡一郎、加藤総、南雅文
  • 学会等名: 第45回日本神経精神薬理学会
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都・江戸川区）
  • 年月日: 2015-09-24
• [学会発表] CRFによる背外側分界条床核II型神経細胞の興奮性亢進に関与する細胞内情報伝達 (2015)
  • 著者名/発表者名: 兼子朋之、原大樹、井手聡一郎、金田勝幸、南雅文
  • 学会等名: 第58回日本神経化学会大会
  • 発表場所: 大宮ソニックシティホール（埼玉県・さいたま市）
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] Role of nitric oxide within the ventral bed nucleus of the stria terminalis in pain-induced aversion. (2015)
  • 著者名/発表者名: 菅野矢耶、出山諭司、森さくら、井手聡一郎、吉岡充弘、金田勝幸、南雅文
  • 学会等名: 第38回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸コンベンションセンター（兵庫県・神戸市）
  • 年月日: 2015-07-28
• [備考] 北海道大学 大学院薬学研究院 医療薬学部門 医療薬学分野 薬理学研究室
  • URL: http://www.pharm.hokudai.ac.jp/yakuri/index.html
• [備考] 北海道大学大学院薬学研究院 医療薬学部門 医療薬学分野 薬理学研究室
  • URL: http://www.pharm.hokudai.ac.jp/yakuri/index.html