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2013 年度 実績報告書

脳内ミクログリアによるシナプス制御機構と慢性疼痛

計画研究

研究領域グリアアセンブリによる脳機能発現の制御と病態
研究課題/領域番号 25117013
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

研究機関九州大学

研究代表者

井上 和秀  九州大学, 薬学研究科(研究院), 教授 (80124379)

研究分担者 齊藤 秀俊  九州大学, 薬学研究科(研究院), 助教 (90444794)
増田 隆博  九州大学, 薬学研究科(研究院), 特任助教 (80615287)
研究期間 (年度) 2013-06-28 – 2018-03-31
キーワードミクログリア / 神経障害性疼痛 / 発達障害 / シナプスリモデリング / in vivoイメージング
研究概要

慢性疼痛には「情動」も大きく影響し,痛みを慢性化する重要な要因として情動系脳領域の発達障害が挙げられている。本研究では,発達障害モデル動物の中枢内ミクログリアの異常を捉え,その異常がもたらすシナプスの形成・維持・剪定における変化,さらに疼痛を慢性化へ導くメカニズムを明らかにすることを目的とする。
ミクログリアの突起運動および細胞貪食など,発達期シナプスリモデリングに重要と予想される機能について,発達期での特徴を捉えるために,ミクログリア特異的に緑色蛍光タンパク質(eGFP)を発現するマウスと神経細胞特異的に黄色蛍光タンパク質(eYFP)を発現するマウスを交配し、ミクログリアと神経細胞を同時に可視化したマウスを作製した。このマウスの主に体性感覚を司る大脳皮質領域において、蛍光タンパク質を基に細胞形態を観察したところ神経細胞の樹状突起に形成されるスパインと呼ばれる神経同士の情報伝達部位にミクログリアの細胞突起が接触している箇所が複数認められた。さらに二光子励起顕微鏡を用いて,この領域を少なくとも7日間生体イメージングする手法をほぼ確立した。また、ミクログリアの細胞運動を制御するために、細胞骨格制御タンパク質の一種であるrac1の不活性化改変体をドキシサイクリン誘導性にミクログリア内で発現する遺伝子配列を設計し、この配列を受精卵に注入することで遺伝子導入が確認されたマウスを3系統取得した。一方で、ウイルスベクターを用いた手法においても同様の遺伝子をミクログリア内に発現可能であることを確認した。
発達障害モデルとして,幼弱期隔離マウスを作成し,末梢神経切断による神経障害性疼痛の発症を観察したところ、隔離マウスで疼痛レベルが増悪することを確認した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

可視化ミクログリアの観察と可視化神経細胞の微小形態の観察を同時に可視化するマウスを作成し、組織透明化法による形態観察手法を確立しており、安定したデータ取得が予想される。ミクログリア関連遺伝子欠損マウスにおいても生体イメージングを目的とした動物の交配が問題なく進んでいる。遺伝子改変動物の交配によることなくミクログリアの遺伝子発現制御を可能にするために、レンチウイルスベクターによる発現系の構築を行っているが、ミクログリア選択的に蛍光タンパク質を発現させるベクターを数種類得ており、今後の改良によってベクター投与によるミクログリアの機能制御が可能になると予想される。生体イメージング技術として大脳皮質のみならず脊髄においても専用の移植器具を開発し長期にわたるイメージング法を確立している。

今後の研究の推進方策

ミクログリアの機能を制御した条件でシナプスレベルの神経細胞の構造・機能変化を観察し、そこで得られた知見が生体の発達や精神・疼痛病態の形成に結びつくか否か、さらにはどのような機序で結びつくのか、というスキームで全体を推進してゆく。ミクログリアの機能制御に関しては遺伝子改変マウスの交配を厳密に速やかに進め、同時にベクターを用いた生体への遺伝子導入系の確立もすすめる。シナプスレベルの神経細胞とミクログリアの形態観察はこれまでの手法を今度作成される様々なサンプルに対して適応してゆき、病態形成時の経時的な長期間観察手順を最適化しつつ進める。病態に関しては進行中の幼弱期隔離モデルの解析の推進や、他研究班により見出されている病態関連遺伝子について生体レベルの研究から連携を深めつつ推進する。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (13件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] C-C chemokine receptor type 5 is an important pathological regulator in the development and maintenance of neuropathic pain.2014

    • 著者名/発表者名
      K. Matsushita, C. Kojima, H. Tozaki-Saitoh, M. Tsuda, K. Inoue, S. Hoka.
    • 雑誌名

      Anesthesiology

      巻: 未定 ページ: 未定

    • DOI

      doi: 10.1097/ALN.0000000000000190

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The intrinsic microglial molecular clock controls synaptic strength via the circadian expression of cathepsin S.2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Hayashi, S. Koyanagu, N. Kusunose, R. Okada, Z. Wu, H. Tozaki-Saitoh, K. Ukai, S. Kohsaka, K. Inoue, S. Ohdo, H. Nakanishi.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 3:2744. ページ: 1-7

    • DOI

      doi: 10.1038/srep02744

    • 査読あり
  • [学会発表] The role of microglia in neuropathic pain after nerve injury.2014

    • 著者名/発表者名
      K.inoue.
    • 学会等名
      the 1st EMBO Workshop -Microglia: Sculptors of the brain, Plenary talk
    • 発表場所
      Heidelberg
    • 年月日
      20140326-20140329
  • [学会発表] 神経障害性疼痛発症におけるミクログリアの役割2014

    • 著者名/発表者名
      井上和秀
    • 学会等名
      第87回日本薬理学会年会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      20140319-20140321
  • [学会発表] 脊髄後角におけるSTAT3依存的なアストロサイト活性化は慢性的な痒みに必要である2014

    • 著者名/発表者名
      白鳥 美穂、古賀 啓祐、長谷川 あゆみ、豊永 穂奈美、岡野 栄之、蜂須賀 淳、井上 和秀、津田 誠
    • 学会等名
      第87回日本薬理学会年会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      20140319-20140321
  • [学会発表] IRF5は神経障害性疼痛を引き起こすP2X4受容体発現ミクログリアを直接機能制御している2014

    • 著者名/発表者名
      増田 隆博、岩本 祥佑、吉永 遼平、齊藤 秀俊、西山 晃、Tak W. Mak、谷口 維紹、田村 智彦、津田 誠、井上 和秀
    • 学会等名
      第87回日本薬理学会年会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      20140319-20140321
  • [学会発表] ミクログリアのカテプシンS発現リズムによるシナプス強度の調節機構の解明2014

    • 著者名/発表者名
      林良憲,小柳悟,楠瀬直樹,岡田亮,武洲,齊藤秀俊,高坂新一,井上和秀,大戸茂弘,中西博
    • 学会等名
      第87回日本薬理学会年会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      20140319-20140321
  • [学会発表] 末梢神経損傷後に活性化する脊髄ミクログリアへの骨髄由来細胞の寄与2014

    • 著者名/発表者名
      冨山 大輔、津田 誠、井上 和秀
    • 学会等名
      第87回日本薬理学会年会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      20140319-20140321
  • [学会発表] ケモカイン受容体CCR5の神経障害性疼痛への関与2014

    • 著者名/発表者名
      松下 克之、小嶋 ちなみ、齊藤 秀俊、津田 誠、外 須美夫、井上 和秀
    • 学会等名
      第87回日本薬理学会年会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      20140319-20140321
  • [学会発表] IRF8によるミクログリア走化性に関する転写調節2014

    • 著者名/発表者名
      松田 烈士、齊藤 秀俊、増田 隆博、西本 奈央、田村 智彦、高坂 新一、津田 誠、井上 和秀
    • 学会等名
      第87回日本薬理学会年会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      20140319-20140321
  • [学会発表] Microglia causing neuropathic pain after nerve injury.2013

    • 著者名/発表者名
      K.Inoue.
    • 学会等名
      the IUPS 2013 Congress
    • 発表場所
      Bermingham
    • 年月日
      20130720-20130726
    • 招待講演
  • [学会発表] 神経障害性疼痛と脊髄グリア細胞.2013

    • 著者名/発表者名
      津田誠,井上和秀.
    • 学会等名
      日本ペインクリニック学会第47回大会
    • 発表場所
      大宮
    • 年月日
      20130713-20130715
  • [学会発表] 神経障害性疼痛に及ぼすグリア細胞の働き。

    • 著者名/発表者名
      井上和秀。
    • 学会等名
      NePAcademyシンポジウム
    • 発表場所
      東京
  • [学会発表] P2X4 blockers: New drugs for the neuropathic pain.

    • 著者名/発表者名
      K.Inoue.
    • 学会等名
      Asian Federation for Pharmaceutical Sciences 2013, Plenary Lecture
    • 発表場所
      Jeju
  • [学会発表] 神経障害性疼痛とミクログリア。

    • 著者名/発表者名
      井上和秀。
    • 学会等名
      日本薬学会関東支部第38回学術集会
    • 発表場所
      東京
  • [備考] 九州大学大学院薬学研究院薬理学分野ホームページ

    • URL

      http://yakkou.phar.kyushu-u.ac.jp/

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公開日: 2015-05-28  

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