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脳内グリア細胞による病態制御機構の光遺伝学的解析

研究課題

研究課題/領域番号 14J02153
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 神経生理学・神経科学一般
研究機関東北大学

研究代表者

別府(下田) 薫 (2016)  東北大学, 医学系研究科, 特別研究員(PD)

別府 薫 (2014-2015)  東北大学, 医学系研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードアストロサイト / シナプス / グリア細胞 / 光遺伝学 / 虚血 / てんかん
研究実績の概要

本研究では、脳内グリア細胞の担う情報処理が、神経細胞間の信号伝達網にどのように影響するのかを調べる。また、脳病態時における神経活動の破綻に、グリア細胞からの信号がどのように関与しているのかを明らかにする。これまでの研究において、小脳バーグマングリア細胞からグルタミン酸が放出され、神経細胞が興奮し、小脳に依存した行動や学習が変化することを明らかにした(Sasaki, Beppu et al., 2012)。また、このようなグリア細胞-神経細胞間の信号伝達は虚血時に過剰にはたらいていることを明らかにした(Beppu et al., 2014)。本研究においては、虚血ではなく健常な脳においても、グリア細胞からの信号が神経細胞の活動状態を左右しているのかを調べた。これまでシナプスでの神経伝達こそが、脳内情報処理の要であると考えられてきた。しかし本研究課題において、シナプス電流の一部はグリア細胞からのグルタミン酸成分であることを発見した。この結果は、グリア細胞からの信号がシナプスでの神経伝達を増強させていることを示している。このグリア細胞からのグルタミン酸放出のメカニズムを詳しく追及し、論文を投稿する準備を行っている。
当初の計画では、胎児期の虚血における神経毒性が、成熟期の虚血時と同様のメカニズムで起きているのかを調べる予定であったが、別府氏は、虚血だけにとどまらず、他の脳病態における、グリア信号の関与も明らかにしていきたいと考えるようになった。本研究では、虚血ほど極端な状況ではないが、神経細胞が過剰な興奮状態になるてんかん発作に着目した。てんかん発作時において、上記の研究で明らかにしたグリア細胞によるシナプス伝達増強作用が、てんかん発作時にもはたらいていることを予想し、研究を進めている。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Effects of 3,3',5-triiodothyronine on microglial functions2015

    • 著者名/発表者名
      Mori Y, Tomonaga D, Kalashnikova A, Furuya F, Akimoto N, Ifuku M, Okuno Y, Beppu K, Fujita K, Katafuchi T, Shimura H, Churilov LP, Noda M
    • 雑誌名

      Glia

      巻: 63(5) 号: 5 ページ: 906-920

    • DOI

      10.1002/glia.22792

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Astrocytes lactate metabolism controls neuronal synaptic transmission2016

    • 著者名/発表者名
      別府 薫
    • 学会等名
      新学術領域「グリアアセンブリによる脳機能発現の制御と発達」第3回夏のワークショップ
    • 発表場所
      山形国際ホテル(山形市)
    • 年月日
      2016-07-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Astrocytes control neuronal excitability2016

    • 著者名/発表者名
      別府 薫
    • 学会等名
      東北脳科学ウインタースクール
    • 発表場所
      宮城県白石市 かつらや
    • 年月日
      2016-02-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Astrocytes control neuronal excitability2015

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Beppu
    • 学会等名
      Tools and Technologies, Frontiers of Brain Science, Tohoku Forum for Creativity
    • 発表場所
      Miyagi, Japan
    • 年月日
      2015-07-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Astrocytes control neuronal excitability upon brain ischemia2015

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Beppu
    • 学会等名
      12th European Meeting on Glial Cell Function in Health and Disease
    • 発表場所
      Bilbao, Spain
    • 年月日
      2015-07-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Glial cells control neuronal excitability2015

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Beppu
    • 学会等名
      Special seminar at University of Strathclyde
    • 発表場所
      Glasgow, UK
    • 年月日
      2015-07-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] グリア細胞の活動操作による脳機能制御機構・病態進行機序の解明2014

    • 著者名/発表者名
      別府 薫
    • 学会等名
      生理研研究会
    • 発表場所
      生理学研究所 (愛知県岡崎市)
    • 年月日
      2014-10-23 – 2014-10-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Astrocytic acidification causes excess glutamate release and ischemic brain damage2014

    • 著者名/発表者名
      別府 薫
    • 学会等名
      日本神経科学会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜 (神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] アストロサイトにおける新規グルタミン酸放出機構の解明2014

    • 著者名/発表者名
      別府 薫
    • 学会等名
      光操作研究会
    • 発表場所
      東北大学 艮陵会館 (宮城県仙台市)
    • 年月日
      2014-08-21 – 2014-08-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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