アストロサイトによる体温調節機序の解明

• 研究領域: 温度を基軸とした生命現象の統合的理解
• 研究課題/領域番号: 16H01383
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 田中 光一 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 教授 (80171750)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円); 2017年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2016年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
• キーワード: アストロサイト / 体温調節 / グリア

研究実績の概要

体温調節に関与する神経回路に比べ、アストロサイト回路の研究は少ない。我々は、最近、intersectional approachを用い、特定脳領域のアストロサイトのみの細胞内Ca2+濃度を人工リガンドで増加できるツールを開発した。このツールを用い、体温調節に関与するアストロサイトの局在を解析した。視索前野・視床下部背内側部と中隔のアストロサイトのみ(Nkx2.1-Cre)、視床より尾側のアストロサイト（視索前野のアストロサイトは含まないが視床下部背内側部・淡蒼縫線核・脊髄のアストロサイトは含む、foxb1-Cre）のみに、Creが発現しているCreラインとMlc1-tTAマウス (アストロサイト特異的にtTAを発現)及びtetO-FLEX-hM3Dqマウスを交配し、脳部位特異的にhM3Dqをアストロサイトに発現させるマウスを作製した。両マウスの系統にsalineおよびCNO(3mg/kg)を腹腔投与し、投与後の体温変化を測定した。Nkx2.1-Cre/Mlc1-tTA/tetO-FLEX-hM3DqマウスにCNOを投与した時にのみ、体温が約1.5度上昇した。これらの結果は、視索前野(POA)のアストロサイトの活性化が、体温の上昇をもたらすことを示している。さらに、体温上昇を起こしたマウス脳の組織学的解析により、アストロサイトのCa2+濃度上昇によりPOAの抑制性神経細胞および吻側淡蒼縫線核(rRPa)の神経細胞が活性化されていることを見出した。また、これらの領域は、寒冷環境に暴露したマウスにおいて活性化される神経細胞の局在する領域と一致した。本研究の結果は、アストロサイトを介した体温調節の新たなメカニズムの存在を示唆するとともに、体温上昇を司るPOAの神経細胞を同定する大きな足がかりとなる。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] University of Zurich/Institute of Pharmacology and Toxicology(スイス)
• [国際共同研究] The University of Edinburgh/Heriot-Watt University(英国)
• [国際共同研究] Johns Hopkins University(米国)
• [国際共同研究] Centre for Brain Development and Repair(インド)
• [雑誌論文] Spinal cord-specific deletion of the glutamate transporter GLT1 causes motor neuron death in mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama Kaori、Tanaka Kohichi
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 497 号: 2 ページ: 689-693
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.02.132
  • 査読あり
• [雑誌論文] Region-specific deletions of the glutamate transporter GLT1 differentially affect seizure activity and neurodegeneration in mice (2017)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto Junya、Tanaka Moeko、Sugiyama Kaori、Ito Yukiko、Aizawa Hidenori、Soma Miho、Shimizu Tomoko、Mitani Akira、Tanaka Kohichi
  • 雑誌名: Glia 巻: 66 号: 4 ページ: 777-788
  • DOI: 10.1002/glia.23281
  • 査読あり
• [雑誌論文] Calpain-Dependent Degradation of Nucleoporins Contributes to Motor Neuron Death in a Mouse Model of Chronic Excitotoxicity (2017)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama Kaori、Aida Tomomi、Nomura Masatoshi、Takayanagi Ryoichi、Zeilhofer Hanns U.、Tanaka Kohichi
  • 雑誌名: The Journal of Neuroscience 巻: 37 号: 36 ページ: 8830-8844
  • DOI: 10.1523/jneurosci.0730-17.2017
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Glutamate transporter GLAST controls synaptic wrapping by Bergmann glia and ensures proper wiring of Purkinje cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki T, Yamasaki M, Hashimoto K, Kohda K, Yuzaki M, Shimamoto K, Tanaka K, Kano M, Watanabe M.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A. 巻: 114(28) 号: 28 ページ: 7438-7443
  • DOI: 10.1073/pnas.1617330114
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Regulation of visual Wulst cell responsiveness by imprinting causes stimulus-specific activation of rostral cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakamori T, Kato T, Sakagami H, Tanaka K, Ohki-Hamazaki H.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 7 号: 1 ページ: 42927-42927
  • DOI: 10.1038/srep42927
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Association of impaired neuronal migration with cognitive deficits in extremely preterm infants. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kubo K, Deguchi K, Nagai T, Ito Y, Yoshida K, Endo T, Benner S, Shan W, Kitazawa A, Aramaki M, Ishii K, Shin M, Matsunaga Y, Hayashi K, Kakeyama M, Tohyama C, Tanaka KF, Tanaka K, Takashima S, Nakayama M, Itoh M, Hirata Y, Antalffy B, Armstrong DD, Yamada K, Inoue K, Nakajima K
  • 雑誌名: JCI Insight 巻: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Posterior cerebellar Purkinje cells in an SCA5/SPARCA1 mouse model are especially vulnerable to the synergistic effect of loss of β-III spectrin and GLAST. (2016)
  • 著者名/発表者名: Perkins EM, Suminaite D, Clarkson YL, Lee SK, Lyndon AR, Rothstein JD, Wyllie DJ, Tanaka K, Jackson M.
  • 雑誌名: Hum Mol Genet. 巻: 25 ページ: 4448-4461
  • DOI: 10.1093/hmg/ddw274
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Effect of geranylgeranylacetone on the protection of retinal ganglion cells in a mouse model of normal tension glaucoma. (2016)
  • 著者名/発表者名: Dong Z, Shinmei Y, Dong Y, Inafuku S, Fukuhara J, Ando R, Kitaichi N, Kanda A, Tanaka K, Noda K, Harada T, Chin S, Ishida S.
  • 雑誌名: Heliyon 巻: 2 号: 10 ページ: e00191-e00191
  • DOI: 10.1016/j.heliyon.2016.e00191
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Gene cassette knock-in in mammalian cells and zygotes by enhanced MMEJ. (2016)
  • 著者名/発表者名: Aida T, Nakade S, Sakuma T, Izu Y, Oishi A, Mochida K, Ishikubo H, Usami T, Aizawa H, Yamamoto T, Tanaka K.
  • 雑誌名: BMC Genomics 巻: 17 号: 1 ページ: 979-979
  • DOI: 10.1186/s12864-016-3331-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [備考] 分子神経科学分野
  • URL: http://www.tmd.ac.jp/mri/aud/index.html