神経発生期に存在する細胞外電位勾配：軸索ガイダンスにおける役割とイオン機序の解明

• 研究課題/領域番号: 25460298
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生理学一般
• 研究機関: 国際医療福祉大学
• 研究代表者: 山下 勝幸 国際医療福祉大学, 保健医療学部, 教授 (20183121)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2013年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 軸索ガイダンス / galvanotropism (電気向性) / 網膜神経節細胞 / 神経上皮細胞 / イオンチャネル / 細胞外電位勾配 / 電場 / 培養 / galvanotropism / 電気向性 / 鶏胚 / Galvanotropism (電気向性)

研究成果の概要

発生初期の網膜には周辺部から腹側部へ向かう電位勾配が形成される。この電位勾配の方向は網膜神経節細胞の軸索伸長方向と一致する。本研究では、細胞外電位勾配による軸索ガイダンスの分子メカニズム、及び、細胞外電位勾配の起源となるイオン機序の解明を目的とした。
鶏胚網膜から網膜切片を作製し、本研究において開発した定電場培養システムにおいて24時間培養した。その結果、1) 電気的軸索誘導に細胞外カルシウムイオンが関与すること、2) 細胞接着分子であるインテグリンが関与すること、及び、3) 細胞外電位は上皮型ナトリウムチャネルを介すること、を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Neural stem cells of the neuroepithelium direct newborn neuron's axons electrically: Galvanotropism precedes chemotropism (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, M.
  • 雑誌名: Stem Cell Research and Regenerative Medicine 巻: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Electric axon guidance in embryonic retina: Involvement of integrins (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, M.
  • 雑誌名: Journal of Neurology and Neurophysiology 巻: 8 号: 01 ページ: 39-39
  • DOI: 10.4172/2155-9562.c1.043
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Integrins mediate electric axon guidance (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, M.
  • 雑誌名: The Journal of Physiological Sciences 巻: 67
  • 査読あり
• [雑誌論文] Epithelial sodium channels (ENaC) produce extracellular positive DC potentials in the retinal neuroepithelium (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, M.
  • 雑誌名: Data in Brief 巻: 6 ページ: 253-256
  • DOI: 10.1016/j.dib.2015.11.068
  • NAID: 120005689833
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Weak electric fields direct retinal ganglion cell axons in vitro (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, M.
  • 雑誌名: The Journal of Physiological Sciences 巻: 66
  • 査読あり
• [雑誌論文] Weak electric fields serve as guidance cues that direct retinal ganglion cell axons in vitro (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, M.
  • 雑誌名: Biochemistry and Biophysics Reports 巻: 4 ページ: 83-88
  • DOI: 10.1016/j.bbrep.2015.08.022
  • NAID: 120005652673
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Threshold strength of electric fields for orientation of retinal ganglion cell axons in vitro (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, M.
  • 雑誌名: The Journal of Physiological Sciences 巻: 65
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrophysiological recordings from neuroepithelial stem cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, M.
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: Epub ahead of print ページ: 1-6
  • DOI: 10.1007/7651_2014_96
  • ISBN: 9781493925896, 9781493925902
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electric axon guidance in constant electric field culture. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, M.
  • 雑誌名: The Journal of Physiological Sciences 巻: 64
  • 査読あり
• [雑誌論文] From neuroepithelial cells to neurons: Changes in the physiological properties of neuroepithelial stem cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Yamashita
  • 雑誌名: Archives of Biochemistry and Biophysics 巻: 534 号: 1-2 ページ: 64-70
  • DOI: 10.1016/j.abb.2012.07.016
  • 査読あり
• [学会発表] 電気的軸索誘導にインテグリンが関与する (2017)
  • 著者名/発表者名: 山下勝幸
  • 学会等名: 第94回日本生理学会大会
  • 発表場所: アクトシティ浜松、浜松市（静岡県）
  • 年月日: 2017-03-28
• [学会発表] Electric axon guidance in embryonic retina: Involvement of integrins (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Yamashita
  • 学会等名: 10th International Conference on Neuroscience and Neurochemistry
  • 発表場所: Amsterdam (Netherlands)
  • 年月日: 2017-02-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 電気的軸索誘導の分子機構：発生初期における網膜神経節細胞の軸索伸長方向決定メカニズムの解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山下勝幸
  • 学会等名: 第20回視覚科学フォーラム研究会
  • 発表場所: 大阪大学脳情報通信融合研究センター、吹田市（大阪府）
  • 年月日: 2016-08-25
• [学会発表] Weak electric fields serve as guidance cues that direct retinal ganglion cell axons in vitro (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Yamashita
  • 学会等名: 10th FENS Forum of Neuroscience (第10回欧州神経科学学会)
  • 発表場所: Copenhagen (Denmark)
  • 年月日: 2016-07-02
  • 国際学会
• [学会発表] 網膜神経節細胞の軸索を誘導する電場強度：定電場培養系での研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山下勝幸
  • 学会等名: 第93回日本生理学会大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-03-22
• [学会発表] Physiological Properties of Neural Stem Cells of the Neuroepithelium (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Yamashita
  • 学会等名: 9th World Congress of Regenerative Medicine & Stem Cell
  • 発表場所: Seoul (South Korea)
  • 年月日: 2016-03-16
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 細胞外電位勾配による軸索ガイダンス：網膜神経節細胞の軸索を誘導する電場強度 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山下勝幸
  • 学会等名: 第246回生理学東京談話会
  • 発表場所: 東邦大学医学部（東京都・大田区）
  • 年月日: 2015-09-26
• [学会発表] 網膜神経節細胞の軸索を誘導する電場強度 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山下勝幸
  • 学会等名: 第19回視覚科学フォーラム研究会
  • 発表場所: ホテル福島グリーンパレス（福島県・福島市）
  • 年月日: 2015-08-19
• [学会発表] Weak electric fields serve as a guidance cue directing axons of retinal ganglion cells in vitro (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Yamashita
  • 学会等名: 9th World Congress of International Brain Research Organization (IBRO2015)
  • 発表場所: Rio de Janeiro (Brazil)
  • 年月日: 2015-07-07
  • 国際学会
• [学会発表] 培養網膜神経節細胞の軸索伸長方向を決める細胞外電場強度 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山下勝幸
  • 学会等名: 第92回日本生理学会大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場・展示場（神戸市）
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-23
• [学会発表] Electric axon guidance during development of retinal ganglion cells (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Yamashita
  • 学会等名: Development, Functions and Disorders of the Nervous System: the 20th Biennial Meeting of the International Society for Developmental Neuroscience (ISDN2014)
  • 発表場所: Montreal (Canada)
  • 年月日: 2014-07-19 – 2014-07-24
• [学会発表] 定電場培養による軸索伸長方向の制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山下勝幸
  • 学会等名: 第91回日本生理学会大会
  • 発表場所: 鹿児島大学郡元キャンパス (鹿児島市)
• [学会発表] Electric fields guide axons of retinal ganglion cells: galvanotropism revisited (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Yamashita
  • 学会等名: Neuroscience 2013, Society for Neuroscience
  • 発表場所: San Diego, California, USA (Web上にて発表)