グリア細胞による長期神経回路再編

• 研究課題/領域番号: 17H01530
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生理学一般
• 研究機関: 生理学研究所
• 研究代表者: 鍋倉 淳一 生理学研究所, 基盤神経科学研究領域, 所長 (50237583)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 42,120千円 (直接経費: 32,400千円、間接経費: 9,720千円); 2019年度: 12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円); 2018年度: 12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円); 2017年度: 17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
• キーワード: ミクログリア / 神経回路 / 再編成 / アストロサイト / シナプス / 神経回路再編 / 脳血管関門 / 慢性疼痛 / グリア / 大脳皮質 / 痛覚過敏 / ミラーイメージペイン / シナプス再編 / 神経細胞 / 細胞間相互作用 / in vivoイメージング / 2光子顕微鏡

研究成果の概要

発達や障害などによる脳機能の基盤には活動する神経回路の変化が挙げられる。本課題では、脳内グリア細胞によるマウス大脳皮質神経ネットワーク再編について２光子励起顕微鏡を用いた生体イメージングを主な研究手法として検討をおこなった。ミクログリアはシナプスへの接触を繰り返しており、接触時にはシナプス伝達を促進し、局所神経回路の同期活動を惹起していることが判明した。また、慢性疼痛モデルマウスにおいてアストロサイトを再活性化し、末梢神経活動を制御することにより痛覚関連シナプスの除去を介して痛覚過敏を長期間緩和できることが判明した。この結果から、グリア細胞の操作は病態の治療戦略となる可能性が示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

慢性疼痛などの慢性脳疾患の治療法として、グリア細胞をターゲットとした新規治療戦略を提示した。

研究成果

• [国際共同研究] KyungHee University(韓国)
• [国際共同研究] University of New South Wales(オーストラリア)
• [国際共同研究] University of New South Wales(オーストラリア)
• [国際共同研究] University of New South Wales(オーストラリア)
• [国際共同研究] Kyung-Hee University(韓国)
• [雑誌論文] Photoactivatable CaMKII induces synaptic plasticity in single synapses (2021)
  • 著者名/発表者名: Shibata Akihiro C. E.、Ueda Hiromi H.、Eto Kei、Onda Maki、Sato Aiko、Ohba Tatsuko、Nabekura Junichi、Murakoshi Hideji
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 12 号: 1 ページ: 751-751
  • DOI: 10.1038/s41467-021-21025-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CMOS-based bio-image sensor spatially resolves neural activity-dependent proton dynamics in the living brain (2020)
  • 著者名/発表者名: Horiuchi Hiroshi、Agetsuma Masakazu、Ishida Junko、Nakamura Yusuke、Lawrence Cheung Dennis、Nanasaki Shin、Kimura Yasuyuki、Iwata Tatsuya、Takahashi Kazuhiro、Sawada Kazuaki、Nabekura Junichi
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 11 号: 1 ページ: 712-712
  • DOI: 10.1038/s41467-020-14571-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] PEO-CYTOP Fluoropolymer Nanosheets as a Novel Open-Skull Window for Imaging of the Living Mouse Brain (2020)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Taiga、Zhang Hong、Kawakami Ryosuke、Yarinome Kenji、Agetsuma Masakazu、Nabekura Junichi、Otomo Kohei、Okamura Yosuke、Nemoto Tomomi
  • 雑誌名: iScience 巻: 23 号: 10 ページ: 101579-101579
  • DOI: 10.1016/j.isci.2020.101579
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Histamine depolarizes rat intracardiac ganglion neurons through the activation of TRPC non-selective cation channels. (2020)
  • 著者名/発表者名: Aya Sato, Shiho Arichi, Fumiaki Kojima, Toru Hayashi, Tatsuko Ohba, Dennis Lawrence Cheung, Kei Eto, Madoka Narushima, Hideji Murakoshi, Yoshihiro Maruo, Yuichi Kadoya, Junichi Nabekura, Hitoshi Ishibashi.
  • 雑誌名: Eur J Pharmacol. 巻: 886 ページ: 173536-173536
  • DOI: 10.1016/j.ejphar.2020.173536
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Dual microglia effects on blood brain barrier permeability induced by systemic inflammation (2019)
  • 著者名/発表者名: Haruwaka Koichiro、Ikegami Ako、Tachibana Yoshihisa、Ohno Nobuhiko、Konishi Hiroyuki、Hashimoto Akari、Matsumoto Mami、Kato Daisuke、Ono Riho、Kiyama Hiroshi、Moorhouse Andrew J.、Nabekura Junichi、Wake Hiroaki
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 10 号: 1 ページ: 5816-5816
  • DOI: 10.1038/s41467-019-13812-z
  • NAID: 120006786954
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Overexpression of neuronal K+-Cl- co-transporter enhances dendritic spine plasticity and motor learning. (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakamura K, Moorhouse AJ, Cheung DL, Eto K, Takeda I, Rozenbroek PW, Nabekura J
  • 雑誌名: Journal of Physiological Sciences 巻: 69 号: 3 ページ: 453-463
  • DOI: 10.1007/s12576-018-00654-5
  • NAID: 40021874177
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Cortical astrocytes prime the induction of spine plasticity and mirror image pain. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa T, Eto K, Kim SK, Wake H, Takeda I, Horiuchi H, Moorhouse AJ, Ishibashi H, Nabekura J.
  • 雑誌名: Pain 巻: 印刷中 号: 8 ページ: 1592-1606
  • DOI: 10.1097/j.pain.0000000000001248
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Microglia mediate non-cell-autonomous cell death of retinal ganglion cells. (2018)
  • 著者名/発表者名: Takeda A, Shinozaki Y, Kashiwagi K, Ohno N, Eto K, Wake H, Nabekura J, Koizumi S.
  • 雑誌名: Glia 巻: 66 号: 11 ページ: 2366-2384
  • DOI: 10.1002/glia.23475
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Microglia Enhance Synapse Activity to Promote Local Network Synchronization (2018)
  • 著者名/発表者名: Ryohei Akiyoshi, Hiroaki Wake, Daisuke Kato, Hiroshi Horiuchi, Riho Ono, Ako Ikegami, Koichiro Haruwaka, Toshiaki Omori, Yoshihisa Tachibana, Andrew Moorhouse, Junichi Nabekura
  • 雑誌名: eNeuro 巻: 5 号: 5 ページ: 0088-18
  • DOI: 10.1523/eneuro.0088-18.2018
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The roles of cortical astrocytes in chronic pain and other brain pathologies (2018)
  • 著者名/発表者名: Eto Kei、Kim Sun Kwang、Takeda Ikuko、Nabekura Junichi
  • 雑誌名: Neuroscience Research 巻: 126 ページ: 3-8
  • DOI: 10.1016/j.neures.2017.08.009
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Activity-dependent functions of non-electrical glial cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Kato Daisuke、Eto Kei、Nabekura Junichi、Wake Hiroaki
  • 雑誌名: The Journal of Biochemistry 巻: 印刷中 号: 6 ページ: 457-464
  • DOI: 10.1093/jb/mvy023
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] PDGFR-β restores blood-brain barrier functions in a mouse model of focal cerebral ischemia (2018)
  • 著者名/発表者名: Shen Jie、Xu Guihua、Zhu Runxiu、Yuan Jun、Ishii Yoko、Hamashima Takeru、Matsushima Takako、Yamamoto Seiji、Takatsuru Yusuke、Nabekura Junichi、Sasahara Masakiyo
  • 雑誌名: Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism 巻: - 号: 8 ページ: 1501-1515
  • DOI: 10.1177/0271678x18769515
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Astrocyte-mediated synapse remodeling in the pathological brain (2017)
  • 著者名/発表者名: Kim Sun Kwang、Nabekura Junichi、Koizumi Schuichi
  • 雑誌名: Glia 巻: 65 号: 11 ページ: 1719-1727
  • DOI: 10.1002/glia.23169
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Corrigendum: A dark green fluorescent protein as an acceptor for measurement of F?rster resonance energy transfer (2017)
  • 著者名/発表者名: Murakoshi Hideji、Shibata Akihiro C. E.、Nakahata Yoshihisa、Nabekura Junichi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 46840-46840
  • DOI: 10.1038/srep46840
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reactive astrocytes function as phagocytes after brain ischemia via ABCA1-mediated pathway (2017)
  • 著者名/発表者名: Morizawa Yosuke M.、Hirayama Yuri、Ohno Nobuhiko、Shibata Shinsuke、Shigetomi Eiji、Sui Yang、Nabekura Junichi、Sato Koichi、Okajima Fumikazu、Takebayashi Hirohide、Okano Hideyuki、Koizumi Schuichi
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 8 号: 1 ページ: 28-28
  • DOI: 10.1038/s41467-017-00037-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Astrocytes with previous chronic exposure to amyloid beta-peptide fragment 1–40 suppress excitatory synaptic transmission. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kawano H, Oyabu K, Yamamoto H, Eto K, Adaniya Y, Kubota K, Watanabe T, Hirano-Iwata A, Nabekura J, Katsurabayasi S, Iwasaki K.
  • 雑誌名: J Neurochemistry 巻: 143 号: 6 ページ: 624-634
  • DOI: 10.1111/jnc.14247
  • 査読あり
• [学会発表] 神経回路再編：グリアーニューロン連関 (2020)
  • 著者名/発表者名: 鍋倉淳一
  • 学会等名: 第４３回日本神経科学会
  • 招待講演
• [学会発表] Glia research in Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: JUNICHI NABEKURA
  • 学会等名: 2019 Korea-Yonsei-NIPS International Joint Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Remodeling of cortical neuronal circuits in vivo: neurons-glia interaction (2019)
  • 著者名/発表者名: JUICHI NABEKURA
  • 学会等名: 2nd Jinling international frontier in brain science and pharmacy forum
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Remodeling of Cortical Neuronal Circuits in vivo: Neurons-Glia Interaction (2018)
  • 著者名/発表者名: JUNICHI NABEKURA
  • 学会等名: 2018 Symposium on Functional Interactions among Glia and Neurons
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 大脳皮質の神経回路再 編：グリアーシナプス連関 (2018)
  • 著者名/発表者名: 鍋倉淳一
  • 学会等名: 第 2 回 ヒューマン・ハイ・パフォーマンスの実現を目指した次 世代健康スポーツ科学と神経科学の融合・統合 ワークショップ
  • 招待講演
• [学会発表] Remodeling of Cortical Circuits in vivo: synapse-glia interaction (2018)
  • 著者名/発表者名: JUNICHI NABEKURA
  • 学会等名: McGill Univ-NIPS Joint Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Remodeling of Cortical Neuronal Circuits: Neurons-Glia Interaction (2018)
  • 著者名/発表者名: JUNICIH NABEKURA
  • 学会等名: Max Planck Florida Institute Lecture
  • 招待講演
• [学会発表] Brain Imaging in vivo (2018)
  • 著者名/発表者名: JUNICHI NABEKURA
  • 学会等名: 14th Laser Ceramics Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Cortical Remodeling in vivo (2018)
  • 著者名/発表者名: 鍋倉淳一
  • 学会等名: 第2回イラン生理・薬理学会
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Microglia Surveillance of Synapses (2018)
  • 著者名/発表者名: 鍋倉淳一
  • 学会等名: EMBO Meeting (Microglia2018)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Microglia Surveillance of Synapses (2017)
  • 著者名/発表者名: 鍋倉淳一
  • 学会等名: 20th Annual Meeting of Korean Society for Brain and Neural Sciences
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Remodeling of Cortical Circuits in vivo (2017)
  • 著者名/発表者名: 鍋倉淳一
  • 学会等名: Australian Neuroscience Society 38th Annual Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考]
  • URL: http://www.nips.ac.jp/hsdev/index_japanese.html
• [備考]
  • URL: https://www.nips.ac.jp/nips_research/press/2021/02/post_429.html
• [備考] 生理学研究所 生体恒常性発達研究部門ホームページ
  • URL: http://www.nips.ac.jp/hsdev/index_japanese.html
• [備考] 生理学研究所 生体恒常機能発達研究部門
  • URL: https://www.nips.ac.jp/research/group/post-15/