神経損傷に起因する神経麻痺におけるリークカリウムチャネルの機能的役割

• 研究課題/領域番号: 21700432
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 神経・筋肉生理学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 豊田 博紀 大阪大学, 大学院・歯学研究科, 講師 (00432451)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2010年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2009年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
• キーワード: 漏洩K^+チャネル / ニューロン / 一酸化窒素 / 漏洩カリウムチャネル / 神経損傷 / 神経麻痺 / リークカリウムチャネル

研究概要

末梢神経損傷後、損傷を受けたニューロンでは一酸化窒素(NO)の産生増加が生じることが知られている。その結果、ニューロンの興奮性が変化し、神経麻痺が生じる可能性が示唆されるが、詳細な機序は不明である。本研究では、ニューロンの静止膜電位や入力抵抗の制御に必須である漏洩K^+チャネルに焦点を当て、NOによる漏洩K^+チャネル制御機構を検討した。運動ニューロンから記録を行い、cGMPアナログである8-Br-cGMP投与に対する電流応答を観察したところ、大型運動ニューロン群では、漏洩K^+電流の減少が認められ、小型運動ニューロン群では、漏洩K^+電流の増加が認められた。これらの結果から、NO-cGMP-PKG経路の活性化により運動ニューロンに発現する漏洩K^+チャネルが制御を受け、ニューロンの興奮性が変化することが明らかとなった。NOによるニューロンの活動様式の変化が、神経麻痺発症のメカニズムである可能性が示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] PKG dynamically modulates TASK1-mediated leak K+ currents in cholinergic neurons of the basal forebrain (2010)
  • 著者名/発表者名: Toyoda H, Saito M, Okazawa M, Hirao K, Sato H, Abe H, Takada K, Funabiki K, Takada M, Kaneko T, Kang, Y
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 30 ページ: 5677-5689
  • 査読あり
• [雑誌論文] Calcium/calmodulin-dependent kinase IV contributes to translation-dependent early synaptic potentiation in the anterior cingulate cortex of adult mice (2010)
  • 著者名/発表者名: Toyoda H, Zhao MG, Mercaldo V, Chen T, Descalzi G, Kida S, Zhuo M
  • 雑誌名: Molecular Brain 3 ページ: 27-27
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rank-ordered recruitment of masseter motoneurons by the activity of mesencephalic trigeminal neurons during slow closing phase of mastication cycle (2010)
  • 著者名/発表者名: Kang Y, Saito M, Toyoda H, Sato H
  • 雑誌名: Journal of Oral Bioscience 52(4) ページ: 330-335
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protein kinase G dynamically modulates TASK1-mediated leak K^+ currents in cholinergic neurons of the basal forebrain. (2010)
  • 著者名/発表者名: Toyoda, H., et al.
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 巻: 30(16) ページ: 5677-5689
  • 査読あり
• [雑誌論文] Calcium/calmodulin-dependent kinase IV contributes to translation-dependent early synaptic potentiation in the anterior cingulate cortex of adult mice. (2010)
  • 著者名/発表者名: Toyoda, H., et al.
  • 雑誌名: Molecular Brain 巻: 27
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rank-ordered recruitment of masseter motoneurons by the activity of mesencephalic trigeminal neurons during slow closing phase of mastication cycle. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kang, Y., et al.
  • 雑誌名: Journal of Oral Bioscience 巻: 52 ページ: 330-335
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles of the AMPA receptor subunit GluA1 but not GluA2 in synaptic potentiation and activation of ERK in the anterior cingulate cortex (2009)
  • 著者名/発表者名: Toyoda H, Zhao MG, Ulzhofer B, Wu LJ, Xu H, Seeburg PH, Sprengel R, Kuner R, Zhuo M
  • 雑誌名: Molecula, Pain 5 ページ: 46-46
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rapid use-dependent down-regulation of γ-aminobutyric acid type A receptors in rat mesencephalic trigeminal neurons (2009)
  • 著者名/発表者名: Saito M, Toyoda H, Sato H, Ishii Y, Kang Y
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience Research 87 ページ: 3120-3133
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced synaptic long-term potentiation in the anterior cingulate cortex of adult wild mice as compared with that in laboratory mice (2009)
  • 著者名/発表者名: Zhao MG, Toyoda H, Wang YK, Zhuo M
  • 雑誌名: Molecular Brain 2 ページ: 11-11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced quantal release of excitatory transmitter in anterior cingulate cortex of adult mice with chronic pain (2009)
  • 著者名/発表者名: Toyoda H, Zhao MG, Zhuo M
  • 雑誌名: Molecular Pain 5 ページ: 4-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced synaptic long-term potentiation in the interior cingulate cortex of adult wild mice as compared with that in laboratory mice. (2009)
  • 著者名/発表者名: Zhao, M.G., et al.
  • 雑誌名: Molecular Brain 11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rapid Use-Dependent Down-Regulation of γ-Aminobutyric Acid Type A Receptors in Rat Mesencephalic Trigeminal Neurons (2009)
  • 著者名/発表者名: Saito, M., et al.
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience ReSCarch 87 ページ: 3120-3133
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles of the AMPA receptor subunit GluA1 but not GluA2 in synaptic potentiation and activation of ERK in the anterior cingulate cortex (2009)
  • 著者名/発表者名: Toyoda, H., et al.
  • 雑誌名: Molecular Pain 46
  • 査読あり
• [学会発表] Bidirectional regulation of TASK1 channels expressed in HEK cells by modulation of PKG (2011)
  • 著者名/発表者名: 豊田博紀, 齋藤充, 岡澤慎, 平尾圭子, 佐藤元, 阿部遙, 高田健治, 船曳和雄, 高田昌彦, 金子武嗣, 姜英男
  • 学会等名: 第88回日本生理学会大会・第116回日本解剖学会総会全国学術集会合同大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-03-28
• [学会発表] Intercolumnar and intracolumnar desynchronization by GABAB receptor-mediated presynaptic inhibition in the rat barrel cortex. (2011)
  • 著者名/発表者名: 齋藤充, 佐藤元, 豊田博紀, 田中琢真, 小林真之, Daniel Althof, Akos Kulik, 青柳富誌生, 重本隆一, 姜英男
  • 学会等名: 第88回日本生理学会大会・第116回日本解剖学会総会全国学術集会合同大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-03-28
• [学会発表] Differential electrophysiological properties of capsaicin-induced currents between layer II/III and layer V pyramidal cells of the insular cortex. (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤元, 川上晋平, 豊田博紀, 齋藤充, Yong-Chul Bae, 姜英男
  • 学会等名: 第88回日本生理学会大会・第116回日本解剖学会総会全国学術集会合同大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-03-28
• [学会発表] Bidirectional regulation of TASK1 channels expressed in HEK cells by modulation of PKG (2011)
  • 著者名/発表者名: 豊田博紀, 他
  • 学会等名: 第88回日本生理学会大会・第116回日本解剖学会総会全国学術集会 合同大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(横浜)
  • 年月日: 2011-03-28
• [学会発表] Membrane hyperpolarization depresses AMPA currents in the primary sensory neuron of the rat mesencephalic trigeminal nucleus. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki Y, Saito M, Toyoda H, Sato H, Tanaka S, Kogo M, Kang Y.
  • 学会等名: 40th Society for Neuroscience
  • 発表場所: San Diego, USA.
  • 年月日: 2010-11-17
• [学会発表] Protein kinase G (PKG) bidirectionally modulates TASK1 currents in PKG-loaded HEK 293 cells. (2010)
  • 著者名/発表者名: Toyoda H, Saito M, Okazawa M, Hirao K, Sato H, Abe H, Takada K, Funabiki K, Takada M, Kaneko T, Kang Y.
  • 学会等名: 40th Society for Neuroscience
  • 発表場所: San Diego, USA.
  • 年月日: 2010-11-15
• [学会発表] Inter-and intracolumnar desynchronization by presynaptic GABAB inhibition in the rat barrel cortex. (2010)
  • 著者名/発表者名: Saito M, Sato H, Toyoda H, Kobayashi M, Althof D, Kulik A, Shigemoto R, Kang Y.
  • 学会等名: 40th Society for Neuroscience
  • 発表場所: San Diego,USA.
  • 年月日: 2010-11-15
• [学会発表] PKG bidirectionally modulates TASK1 currents in PKG-loaded HEK 293 cells. (2010)
  • 著者名/発表者名: Toyoda, H., et al.
  • 学会等名: 40th Society for Neuroscience
  • 発表場所: San Diego Convention Center (San Diego, USA)
  • 年月日: 2010-11-15
• [学会発表] Electrophysiological properties of capsaicin-induced currents in layer II/III and layer V pyramidal cells of the insular cortex. (2010)
  • 著者名/発表者名: Sato H, Kawakami S, Toyoda H, Saito M, Bae YC, Kang Y.
  • 学会等名: 40th Society for Neuroscience
  • 発表場所: San Diego, USA.
  • 年月日: 2010-11-13
• [学会発表] カプサイシン投与により島皮質において誘発されるnetwork oscillation (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤元, 豊田博紀, 齋藤充, 姜英男
  • 学会等名: 第103回近畿生理学談話会
  • 発表場所: 吹田
  • 年月日: 2010-10-02
• [学会発表] 三叉神経中脳路核ニューロンにおいてグルタミン酸作動性入力を無効化するイオン機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 川嵜康大, 齋藤充, 佐藤元, 豊田博紀, 姜英男
  • 学会等名: 第103回近畿生理学談話会
  • 発表場所: 吹田
  • 年月日: 2010-10-02
• [学会発表] Bidirectional modulation of leak K+ currents by PKG in cholinergic neurons of the basal forebrain. (2009)
  • 著者名/発表者名: Toyoda H, Saito M, Hirao K, Sato H, Takada K, Kaneko T, Kang Y.
  • 学会等名: 39th Society for Neuroscience
  • 発表場所: Chicago, USA.
  • 年月日: 2009-10-21
• [学会発表] PKG modulates the recruitment of masseter motoneurons caused by the presumed spindle Ia inputs. (2009)
  • 著者名/発表者名: Sato M, Saito M, Toyoda H, Kang Y.
  • 学会等名: 39th Society for Neuroscience
  • 発表場所: Chicago, USA.
  • 年月日: 2009-10-21
• [学会発表] Bidirectional modulation of leak K^+ currents by PKG in cholinergic neurons of the basal forebrain (2009)
  • 著者名/発表者名: Toyoda, H., et al.
  • 学会等名: 39th Society for Neuroscience
  • 発表場所: MeCormiek Place (Chicago, USA)
  • 年月日: 2009-10-21
• [学会発表] Inter- and intra-columnar desynchronization of excitatory input by presynaptic GABAB inhibition in the rat barrel cortex. (2009)
  • 著者名/発表者名: Saito M, Sato M, Toyoda H, Kang Y.
  • 学会等名: 39th Society for Neuroscience
  • 発表場所: Chicago, USA.
  • 年月日: 2009-10-20
• [学会発表] 咬筋運動ニューロンにおける漏洩K+電流に対するPKGの調節作用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 豊田博紀, 平尾圭子, 齋藤充, 佐藤元, 姜英男
  • 学会等名: 第32回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] 咬筋運動ニューロンにおけるTASKチャネルの発現様式 (2009)
  • 著者名/発表者名: 平尾圭子, 豊田博紀, 齋藤充, 佐藤元, 姜英男
  • 学会等名: 第32回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] 咬筋運動ニューロンにおける漏痩K(+)電流に対するPKGの調節作用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 豊田博紀, 他
  • 学会等名: 第32回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(名古屋)
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] 咬筋運動ニューロンにおける漏洩K+電流のPKGによる動的調節 (2009)
  • 著者名/発表者名: 豊田博紀, 平尾圭子, 齋藤充, 佐藤元, 姜英男
  • 学会等名: 第51回歯科基礎医学会
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2009-09-11
• [学会発表] 咬筋運動ニューロンにおける漏洩K(+)電流のPKGによる動的調節 (2009)
  • 著者名/発表者名: 豊田博紀, 他
  • 学会等名: 第51回歯科基礎医学会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ:新潟コンベンションセンター(新潟)
  • 年月日: 2009-09-11
• [学会発表] 閉口筋運動ニューロンの序列動員とPKGによるその修飾 (2009)
  • 著者名/発表者名: 齋藤充, 佐藤元, 深津雄己, 豊田博紀, 姜英男
  • 学会等名: 第51回歯科基礎医学会
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] 大脳皮質バレル野と味覚野におけるカラム情報処理機構の領野特異性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐藤元, 齋藤充, 豊田博紀, 姜英男
  • 学会等名: 第51回歯科基礎医学会
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] Recruitment of masseter motoneurons by the presumed spindle Ia inputs. (2009)
  • 著者名/発表者名: Sato H, Saito M, Toyoda H, Kang Y.
  • 学会等名: XXXVI International Congress of Physiological Sciences
  • 発表場所: Kyoto.
  • 年月日: 2009-07-30
• [学会発表] PKG modulates TASK1-like currents in cholinergic neurons of the basal forebrain. (2009)
  • 著者名/発表者名: Toyoda H, Saito M, Hirao K, Sato H, Takada K, Kaneko T, Kang Y.
  • 学会等名: XXXVI International Congress of Physiological Sciences
  • 発表場所: Kyoto.
  • 年月日: 2009-07-29
• [学会発表] Presynaptic GABAB inhibition involved in the inter- and intra-columnar desynchronization of glutamatergic input in the rat barrel cortex. (2009)
  • 著者名/発表者名: Saito M, Sato H, Toyoda H, Kang Y.
  • 学会等名: XXXVI International Congress of Physiological Sciences
  • 発表場所: Kyoto.
  • 年月日: 2009-07-29
• [学会発表] PKG modulates TASK1-like currents in cholinergic neurons of the basal forebrain (2009)
  • 著者名/発表者名: Toyoda, H., et al.
  • 学会等名: XXXVI International Congress of Physiological Sciences
  • 発表場所: 京都国際会館(京都)
  • 年月日: 2009-07-29
• [図書] Recruitment of masseter motoneurons by the presumed spindle Ia inputs. In : Breathe, Walk and Chew - The Neural Challenge: Part I (Progress in Brain Research, Vol, 187) (Gossard JP, Dubuc R, Kolta A, Eds.) (2010)
  • 著者名/発表者名: Kang Y, Saito M, Toyoda H, Sato H.
  • 出版者: Elsevier, Amsterdam
• [図書] Recruitment of masseter motoneurons by spindle Ia inputs and its modulation by leak K+ channels. In: Interface Oral Health Science 2009 (Sasano T, Suzuki O, Eds.) (2010)
  • 著者名/発表者名: Kang Y, Toyoda H, Saito M, Sato H
  • 出版者: Springer, Tokyo
• [図書] Breathe, Walk and Chew (2010)
  • 著者名/発表者名: Kang, Y., et al.
  • 出版者: Elsevier
• [図書] Interface Oral Health Science 2009 (2010)
  • 著者名/発表者名: Kang, Y., et al.
  • 出版者: Springer