GAD遺伝子ノックアウトマウスを用いたGABAの中枢神経系における役割の研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10480229
• 研究機関: 岡崎国立共同研究機構
• 研究代表者: 小幡 邦彦 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 教授 (60013976)
• 研究分担者: 兼子 幸一 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 助手 (50194907) ; 柳川 右千夫 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 助教授 (90202366)
• キーワード: GABA / グルタミン酸脱炭酸酵素 / 遺伝子ノックアウトマウス / 動物行動 / 情動 / けいれん

研究概要

抑制性神経伝達物質GABAはグルタミン酸脱炭酸酵素(GAD)によって合成されるが、GADのうちGAD65につき、遺伝子ノックアウトマウスを作成した。脳内GABAは幼若期には正常であったが、その後の増加が起こらず、3-4ヵ月目には30-50%少なかった。欠損マウスではときに自発的なけいれんが観察され、脳波の連続記録において全例に1日1-2回、てんかん発作波がみられた。一般的行動、記憶行動(モリス水迷路、受動回避反応)には差がなく、パッチクランプ法でしらべた小脳のGABAシナプス伝達はほぼ正常であった。従来シナプス伝達には主としてGAD67ではなくGAD65が重要とする説があるが、GAD65欠損マウスで保存されているGAD67は神経末端に輸送されてGABA合成にあたっていることは免疫電子顕微鏡観察でも確かめられた。一方、GAD65欠損マウスはすべての情動行動が異常であった。すなわち明暗箱テスト、高架式十字迷路、侵入者テスト、強制水泳、恐怖条件づけの検査の結果から不安の高進、恐怖の異常が示唆された。情動に関連する脳部位の扁桃核について恐怖条件づけ後の条件刺激に対する反応をしらべた。GAD65ノックアウトマウスでは神経活動状態の指標であるc-fos発現神経細胞の数が多く、脳内マイクロダイアリシス法でしらべた細胞外GABAの減少が軽度であった。胎児期、幼若期はGABA合成は主としてGAD67の活性によるが、その後のGABA増加はGAD65の発達によるものと結論され、GAD65が欠損すると扁桃体、視床下部のGABA量は50%に低下し、その結果、情動行動等が障害される。

研究成果

• [文献書誌] Ji, F.Y., Kanbara, N. and Obata, K.: "GABA and histogenesis in fetal and neonatal mouse brain lacking both the isoforms of glutamic acid decarboxylase"Neuroscience Research. 33-3. 187-194 (1999)
• [文献書誌] Ji, F.Y. And Obata, K.: "Development of the GABA system in organotypic culture of hippocampal and cerebellar slices from 67 kDa isofrom of glutamic acid decarboxylase (GAD67) deticient mice"Neuroscience Research. 33-3. 233-237 (1999)
• [文献書誌] Obata, K. et al.: "Synaptic localization of the 67,000 mol. wt isoform of glutamate decarboxylase and transmitter function of GABA in the mouse cerebellum lacking the 65,000 mol. wt isoform"Neuroscience. 93-4. 1475-1482 (1999)
• [文献書誌] 小幡邦彦: "GABAとてんかん"神経研究の進歩. 44-1. 5-12 (2000)
• [文献書誌] 小幡邦彦: "GABA合成酵素グルタミン酸テカルホキシラーゼのアイソフォーム機能と遺伝子発現"蛋白質核酸酵素. 45-3. 362-367 (2000)
• [文献書誌] Obata, K., Asada, H. and Maruyama, K.: "Frontiers of Neural Development (Uyemura K. ed.)"Springer-Verlag, Tokyo. 544 (1999)
• [文献書誌] Obata, K., Yanagawa, Y. and Makinae, K.: "In control and diseases of sodium dependent transport proteins and ion channels"Elsevier, Amsterdam(印刷中). (2000)