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過分極作動性HCN1チャネルを介したてんかん発症の調節メカニズム解析

研究課題

研究課題/領域番号 19K16384
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分47040:薬理学関連
研究機関大阪医科薬科大学 (2021)
大阪薬科大学 (2019-2020)

研究代表者

清水 佐紀  大阪医科薬科大学, 薬学部, 准教授 (00630815)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードHCN1チャネル / てんかん / けいれん発現 / 行動薬理学 / 大脳皮質運動野 / 扁桃核 / Pilocarpine誘発けいれん重積発作 / 電撃けいれん / Fosタンパク / 4-aminopyridine / 脳内アミノ酸 / pentylenetetrazole / てんかん原性 / 神経化学
研究開始時の研究の概要

細胞膜の過分極によって活性化されるHCN1チャネルは心臓や脳に多く分布し、自発性リズム形成やペースメーカーの役割を担っている。近年、HCN1チャネルはてんかんや振戦などの神経疾患の発症に関与することが報告されているが、その発症制御における機能メカニズムは不明である。
本研究は新たに作出されたHCN1チャネル欠損ラット、あるいはHCNチャネル遮断薬ZD7288を用いて、てんかん発症におけるHCN1チャネルの役割とそのメカニズムについて、行動薬理学的および神経化学的手法を用いて解析する。さらに、根本的治療法のないてんかんに対する「HCN1チャネルをターゲットとした新規治療法の考案・創出」を目指す。

研究成果の概要

てんかんの発症における過分極活性化環状ヌクレオチド依存性チャネル1(HCN1チャネル)の役割とその機能メカニズムを明らかにする目的で、HCN1チャネル遺伝子欠損ラットあるいは選択的なHCNチャネル遮断薬ZD7288を用いて、行動薬理学的および神経化学的評価を行った。本研究結果より、HCN1チャネルはてんかん発作の発現感受性を制御する上で重要な役割を果たしていることが明らかとなった。さらに、HCN1チャネルの抑制は大脳皮質や扁桃核領域における神経活動を亢進し、けいれん発現を助長することが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究結果より、HCN1チャネルの欠損および抑制は、薬物誘発や電撃刺激に伴うけいれん発現に対して、いずれも増強作用を示すことが明らかとなった。この結果は、様々なてんかんの発症におけるHCN1チャネルの重要な役割を示すものであり、HCN1チャネルはてんかん発作の発現に対して抑制的な制御機構を有していることを示唆している。また、大脳皮質や扁桃核領域にはHCN1チャネルが豊富に存在しており、HCN1チャネルを介したけいれん発現制御に深く関与している脳部位であることが考えられる。本研究成果は、HCN1チャネルを介したてんかん発症の制御機構解明における有益な知見を提供するものである。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021 2020 2019

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

  • [雑誌論文] Emerging Roles of Astrocyte Kir4.1 Channels in the Pathogenesis and Treatment of Brain Diseases.2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Ohno, N. Kunisawa, S. Shimizu
    • 雑誌名

      Int. J. Mol. Sci.

      巻: 22 号: 19 ページ: 10236-10236

    • DOI

      10.3390/ijms221910236

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Involvement of NMDA receptors in tremor expression in <i>Aspa</i>/<i>Hcn1</i> double-knockout rats2020

    • 著者名/発表者名
      A. Nishitani, H. Nagayoshi, S. Takenaka, M. Asano, S. Shimizu, Y. Ohno, T. Kuramoto
    • 雑誌名

      Experimental Animals

      巻: 69 号: 4 ページ: 388-394

    • DOI

      10.1538/expanim.20-0025

    • NAID

      130007938669

    • ISSN
      0007-5124, 1341-1357, 1881-7122
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Enhanced sensitivity of epileptic seizure by deficit of hyperpolarization activated cyclic nucleotide-gated (HCN) channel 12021

    • 著者名/発表者名
      Saki Shimizu, Yuto Ishizaki, Tatsuya Hattori, Yuki Kotaru, Sara Mishio, Airi Maida, Mei Moriyama, Takumi Sano, Juri Miyakoshi, Takashi Kuramoto, Yukihiro Ohno
    • 学会等名
      第95回日本薬学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 過分極活性化環状ヌクレオチド依存性HCN1チャネル欠損ラットにおけるけいれん感受性評価2021

    • 著者名/発表者名
      石﨑悠斗、清水佐紀、服部達矢、小垂祐貴、三塩沙羅、庫本高志、大野行弘
    • 学会等名
      日本薬学会第142年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Serotonergic regulation of the inwardly rectifying potassium (Kir) 4.1 channel expression in mice astrocytes.2020

    • 著者名/発表者名
      Saki Shimizu, Kaoru Furui, Aya Kato, Akari Sawashima, Akio Ikeda, Yukihiro Ohno
    • 学会等名
      第93回日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] セロトニン神経系を介したアストロサイト内向き整流性Kir4.1チャネルの発現調節機構2020

    • 著者名/発表者名
      清水佐紀、古居薫、加藤綾、澤島愛加梨、池田昭夫、大野行弘
    • 学会等名
      日本薬学会第140年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Muscarinic acetylcholine receptors regulate the expression of Kir4.1 channels and brain-derived neurotrophic factor (BDNF) in cultured mouse astrocytes.2019

    • 著者名/発表者名
      Saki Shimizu, Masato Kinboshi, Yukako Nakamura, Nishiki Oda, Akio Ikeda, Yukihiro Ohno
    • 学会等名
      2019 International society of neurochemistry (ISN)-American society of neurochemistry (ASN) Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Acetylcholinergic regulation of astrocytic Kir4.1 and brain-derived neurotrophic factor (BDNF) expression in mice.2019

    • 著者名/発表者名
      Saki Shimizu, Masato Kinboshi, Yukako Nakamura, Nishiki Oda, Akio Ikeda, Yukihiro Ohno
    • 学会等名
      第42回日本神経科学学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Harmaline誘発振戦に対するセロトニン神経系の制御機構2019

    • 著者名/発表者名
      前川華澄、塚本弥恵、山中美生、井上裕太、清水佐紀、大野行弘
    • 学会等名
      生体機能と創薬シンポジウム2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] セロトニン神経系を介したharmaline誘発振戦の発現調節機構2019

    • 著者名/発表者名
      山中美生、塚本弥恵、前川華澄、井上裕太、清水佐紀、大野行弘
    • 学会等名
      第69回日本薬学会関西支部総会・大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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