アストログリアによるシナプス機能の調節

• 研究課題/領域番号: 10214203
• 研究種目: 特定領域研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京薬科大学
• 研究代表者: 工藤 佳久 東京薬科大学, 生命科学部, 教授 (20080179)
• 研究分担者: 木山 博資 大阪市立大学, 医学部, 教授 (00192021) ; 森田 光洋 東京薬科大学, 生命科学部, 助手 (50297602)
• 研究期間 (年度): 1998 – 2001
• 研究課題ステータス: 完了 (2002年度)
• 配分額: 24,600千円 (直接経費: 24,600千円); 2001年度: 5,400千円 (直接経費: 5,400千円); 2000年度: 5,400千円 (直接経費: 5,400千円); 1999年度: 6,300千円 (直接経費: 6,300千円); 1998年度: 7,500千円 (直接経費: 7,500千円)
• キーワード: アストロサイト / カルシウムオシレーション / サイトカイン / グルタミン酸 / リポポリサッカライド / フィードバック調節 / ニューロン / カルシウム / 成長因子 / NO / Cre-loxP / シュワン細胞 / アストログリア / トランスポーター電位 / 神経栄養因子 / エンドセリン / シナプス / グルタミン酸トランスポーター / t-ACPD / ディファレンシアルディスプレー法 / メタロペプチダーゼ / アンチオキシダント / グリア細胞 / Ca^<2+>オシレーション / 遺伝子クローニング

研究概要

初代培養されたラットのアストロサイトに神経伝達物質を適用した場合のカルシウム応答には大きなばらつきがある。その原因を明らかにする目的で、培養アストロサイトのカルシウム応答に影響を与える因子を検討した。さらに、脳スライス標本を用いて、アストロサイトのカルシウム応答の脳機能における意義を検討した。EGFやBasic FGFのような成長因子はグルタミン酸やATPなどの刺激薬を適用した時や、細胞内IP3受容体を直接活性化させる薬物であるチメロサールを適用した場合のカルシウムオシレーションの発現に必須であることが判明した。これらの成長因子による処置は細胞内カルシウム貯蔵量を増大させ、アストロサイトの形状を繊維状に変化させた。これらの反応は全て炎症性サイトカイン(Interleukin-1β:IL1-βやTumor necrosis factor-α:TNF-α)、Lipopolysaccharide、やMAPK(Mitogen activated cytokinase)の阻害薬、U0126によって抑制された。この事実はカルシウムオシレーション発現にはMAPKが関与していることを示唆し、カルシウムオシレーションの発現は脳の機能と病理に影響を与える因子によって二重支配を受けていることを示唆している。スライス標本ではG-タンパク質共役型グルタミン酸受容体作用薬、t-ACPDを適用するとニューロンのカルシウム濃度が、アストロサイトで見られたのと同様な時間経過のオシレーションを示した。これは、アストロサイトに作用したt-ACPDによって生ずる細胞内カルシウムのオシレーションによってアストロサイトからグルタミン酸が遊離され、そのグルタミン酸によってニューロンの活動がフィードバック調節を受けていることを示唆している。

研究成果

• [文献書誌] Yasuda H, Higashi H, Kudo Y, 他5名: "Imaging of calcineurin activated by long-term depression-inducing synaptic inputs in living neurons of rat visual cortex"Eur J Neurosci.. 17. 287-297 (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Tsuchiya R, Yoshiki F, Kudo Y, Morita M.: "Cell type-selective expression of green fluorescent protein and the calcium indicating protein, yellow cameleon, in rat cortical primary cultures"Brain Res.. 956. 221-229 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Sasaki Y, (Kudo, Y.)ら13名: "Fyn and Cdk5 mediate semaphorin-3A signaling, which is involved in regulation of dendrite orientation in cerebral cortex"Neuron. 35. 907-920 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Enoki R, Namiki M, Kudo Y, Miyakawa H: "Optical monitoring of synaptic summation along the dendrites of CA1 pyramidal neurons"Neuroscience. 113. 1003-1014 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Nishii, W., Shoda, T., Kudo, Y., Takahashi, K.: "Insitu visualization of caspase-1-like activty associated with promotion of hippocampal cell death"FEBS letters. 518. 149-153 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 工藤佳久, 吉田佳督, 森田光洋: "脳機能の解明(アストロサイトとニューロンのクロストークとその生理学的意義)"赤池紀夫、東 英穂、阿部康二、久保千春(ガイア出版会). 570 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 工藤佳久: "神経研究の進歩 特集 ダリアの生物科学"医学書院. 120 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yasuda H, Higashi H, Kudo Y, Inoue T, Hata Y, Mikoshiba K, Tsumoto T.: "Imaging of calcineurin activated by long-term depression-inducing synaptic inputs in living neurons of rat visual cortex"Eur J Neurosci.. 17(2). 287-297 (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Tsuchiya R, Yoshiki F, Kudo Y, Morita M.: "Cell type-selective expression of green fluorescent protein and the calcium indicating protein, yellow cameleon, in rat cortical primary cultures"Brain Res.. 956(2). 221-229 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Sasaki Y, Cheng C, Uchida Y, Nakajima O, Ohshima T, Yagi T, Taniguchi M, Nakayama T, Kishida R, Kudo Y, Ohno S, Nakamura F, Goshima Y.: "Fyn and Cdk5 mediate semaphorin-3A signaling, which is involved in regulation of dendrite orientation in cerebral cortex"Neuron. 35(5). 907-920 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Enoki R, Namiki M, Kudo Y, Miyakawa H.: "Optical monitoring of synaptic summation along the dendrites of CA1 pyramidal neurons"Neuroscience. 113(4). 1003-1014 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Nishii, W., Shoda, T., Matsumoto, N., Nakamura, T., Kudo, Y., and Takahashi, K.: "Insitu visularization of caspse-1-like acitivty associated with promotion of hippocampal cell death"FEBS letters. 518. 149-153 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Inoue, M., Hashimoto, Y., Kudo, Y., Miyakawa: "Dendritic attenuation of synaptic potentials in the CA1 region of rat hippocampal slices detected with a optical method"Europ. J. Neurosceince. 13(1). 1-12 (2001)
• [文献書誌] Enoki, R., Inoue, M., Hashimoto, Y., Kudo, Y., Miyakawa, H: "GABAergic control of synaptic summation in hippocampal CA1 pyramidal neurons"Hippocampus. 11(6). 683-689 (2001)
• [文献書誌] Uchino, S.Nakamura, T.Makamura, K., N-Iijima, S., Mishina, M.ohsaka, S., Kudo, Y.: "A real time, two dimensional visualization of ischemia-induced glutamate release from hippocampal slices"Europ. J. Neurosci.. 13(2). 670-678 (2001)
• [文献書誌] Iida N, Namikawa K, Kiyama H, Ueno H, Nakamura S, Hattori S: "Requirement of Ras for the activation of mitogen-activated protein (MAP) kinase by calcium influx, cAMP and neurotrophin in hippocampal neurons"J.Neurosci. 21(17). 6459-6466 (2001)
• [文献書誌] Shirotani K, Tsubuki S, Iwata N, Takaki Y, Harigaya W, Maruyama K, Kiryu-SeoS, Kiyama H, Iwata H, Tomita T, Iwatsubo T, Saido TC: "Neprilysin degrades both amyloid b peptides 1-40 and 1-42 most rapidly and efficiently among thiorphan-and phosphoramidon-sensitive endopeptidases"J. Biol Chem. 276. 21895-21901 (2001)
• [文献書誌] Abe K, Namikawa K, Honma M, Iwata T, Matsuoka I, Watabe K, Kiyama H: "Inhibition of Ras-Extracellular signal-regulated Kinase (ERK) mediated signaling promotes ciliary neurotrophic factor (CNTF) expression in schwann cells"J. Neurochem. 77(2). 700-703 (2001)
• [文献書誌] Uchino,S.Nakamura,T.Makamura,K.,N-Iijima,S.,Mishina,M.Kohsaka,S.& Kudo,Y.: "A Real time, two demensional visualrization of ischemia-induced glutamate release from hippocampal slices"Europ.J.Neurosci.. 13(4). 670-678 (2001)
• [文献書誌] Kojima,H.,Hirata,M.,Kudo,Y.,Kikuchi,K & Nagano,T.: "Visualization of Oxygen Concentration-dependent Production of Nitric Oxide in Rat Hippocampal Slices during Aglycemia"J.Neurochem. 76. 1-8 (2001)
• [文献書誌] Nakagomi S,Kiryu-Seo S,Kiyama H: "Endoothelin converting enzymes and endothelin receptor B mRNAs are expressed in different neural cell species and these mRNAs are coordinately induced in neurons and astrocytes respectively."Neuroscience. 101. 441-449 (2000)
• [文献書誌] Tanabe K,Tachibana T,Yamashita T,Che YH,Yoneda Y,Ochi T,Tohyama M,Yoshikawa T,Kiyama H: "The small GTP-binding protein TC10 promotes growth cone-like formation and nerve elongation in neuronal cells, and its expression is induced during nerve regeneration in rats."J.Neurosci.. 20. 4138-4144 (2000)
• [文献書誌] Namikawa,K.,Honma,M.,Abe,K.,Takeda,M.,Mansur,K.,Obata,T.,Miwa,A.,.Okada,H.and Kiyama,H: "Akt/PKB prevents injury-induced motor neuron death and accelates axonal regenaration"J.Neuroscience. (in press). (2000)
• [文献書誌] Takano,R.,Hisahara,S.,Namikawa,K.,Kiyama,H.,Okano H,Miura M: "Nervegrowth factor protects oligodendrocytes from TNF-a-induced injury through Akt-mediated signaling mechanisms."J.Biol.Chem.. 275. 16360-16365 (2000)
• [文献書誌] Hirasawa, T. , Nakamura, T. , Mizushima, A. , Morita, M. , Ezawa, I. , Miyakawa, H. & Kudo, Y.: "Adverse effects of an active fragment of parahyroid hormone on rat hippocampal organotypic cultures"Brit. J. Pharmacol.. 129. 21-28 (2000)
• [文献書誌] Kojima, S. , Nakamura, T. , Nidaira, T. , Nakamura, K. , OOashi, N. , Ito, E. , Watase, K. , Tanaka, K. , Wada, K. , Kudo, Y. & Miyakawa, H.: "Optical detection of synaptically induced glutamate transport in hippocampal slices"J. Neuroscience. 19(7). 2580-2588 (1999)
• [文献書誌] Tanabe, K. , nakagomi, S. , Kiryu-Seo, S., Namikawa, K. , Imai, Y. , Ochi, T. , Tohyama, M. , Kiyama: "Expressed-sequence-tag approach to identify differentially expressed genes following peripheral nerve axotomy"Mol. Brain Res.. 65. 34-40 (1999)
• [文献書誌] Kiryu-Seo, S. , Sakaki, M. , Yokohama, H. , Nakagomi, S. , Hirayama, T. , Aoki, S. , Wada, K. and Kiyama, H.: "Damage induced neuroral endopeptidase(DINE) as a unique metallopeptidase expressed in response to neuronal damage and active superoxide scavengers"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. (in press). (2000)
• [文献書誌] Namikawa, K. , Honma, M. , Abe, K. , Takeda, M. , Mansur, K. , Obata, T. , Miwa, A. , Okada, H. and Kiyama, H.: "Akt/PKB prevents injury-induced motor neuron death and accelates axonal regenaration"J. Neuroscience. (in press). (2000)
• [文献書誌] 工藤佳久: "グリア研究の歴史と現状"Clinical Neuroscience. 17(9). 970-974 (1999)
• [文献書誌] Sekiguchi, M., Takeo, J., Harada, T., Morimoto, T., Kudo, Y., Yamashita, S., Kohsaka, S. and Wada, K.: "Pharmacological detection of AMPA receptor heterogeneity by use of two allosteric potentiators in rat hippocampal cultures." Brit. J.Pharmacol.123. 1294-1303 (1998)
• [文献書誌] Kojima, S., Nakamura, T., Nidaira, T., Nakamura, K., OOashi, N. Ito,E., Watase, K., Tanaka, K., Wada, K., Kudo, Y., & Miyakawa, H.: "Optical detection of synaptically induced glutamate transport in hippocampal slices" J. Neuroscience. 19. 印刷中(9頁) (1999)
• [文献書誌] Tanabe K, Nakagomi S, Kiryu-Seo S, Namikawa K, Imai Y, Ochi T, Tohyama M, Kiyama: "Expressed-sequence-tag approach to identify differentially expressed genes following peripheral nerve axotomy." Mol. Brain Res.64. 34-40 (1999)
• [文献書誌] 森田光洋、工藤佳久: "グリア細胞の性質と機能" 生物物理. (印刷中)