脳内局所の人工的加温・冷却システムを応用した病態制御の試み

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H03000
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 柴崎 貢志 群馬大学, 大学院医学系研究科, 准教授 (20399554)
• 研究分担者: 鈴木 倫保 山口大学, 大学院医学系研究科, 教授 (80196873)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: TRPV4 / てんかん / 脳内温度 / 温度 / 神経 / 浮腫 / 海馬

研究実績の概要

研究実施者はこれまでの研究で、37℃で一定と考えられてきた脳内温度が動物の行動や状態に応じてダイナミックに変動していることを見いだしている。さらに、この温度変化を脳内の温度センサー・TRPV4（34℃以上で活性化）が感知し、温度エネルギーを電気信号に変換することで神経活動に役立てる分子機構を見いだしてきた。本研究では、脳内を人工的に加温・冷却することでTRPV4活性を操作し、難知性神経疾患の新たな治療法へとつなげることを目指してきた。冷却処置を施したマウスと無処置マウスのてんかん原性域から急性海馬スライス標本を作製し、興奮性シナプス電流を測定すると共に、ガラス電極内に入れたFura-2を用いて、Ca2+-イメージングを行い、細胞内Ca2+濃度の定量化を行った。冷却処置により、てんかん発作抑制効果は得られるけれども、神経細胞の生理学的応答性に異常化が起こらないことが確認した。また、東京大学薬学部・小山准教授との共同研究により、虚血性の脳浮腫では浮腫領域の神経細胞がグルタミン酸経路により発熱し、この発熱がTRPV4活性化を促すことで病態悪化が進行することを明らかにした。さらに、頭部外傷モデルを野生型とTRPV4KOマウスに作製し、その浮腫の程度を定量比較した。そして、脳浮腫ではTRPV4活性化が病態悪化の中心的な役割を果たしていることを新たに突き止めた。TRPV4は神経細胞のみならず、アストロサイト・ミクログリアにも発現していることを見いだした。そして、アストロサイトTRPV4は脳内に存在するアラキドン酸により活性化し、ギャップ結合とATP放出を介して近傍の他のアストロサイトを興奮させ、それらがグルタミン酸放出を行うことで、シナプス活性を増強していることを明らかにした。このため、てんかん病態化に伴い、ニューロンのみならず、TRPV4陽性アストロサイトの興奮性変化も病態悪化に関連している可能性が出てきた。

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] ユタ大学 医学部(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: ユタ大学 医学部
• [国際共同研究] ブカレスト大学(ルーマニア)
  • 国名: ルーマニア
  • 外国機関名: ブカレスト大学
• [雑誌論文] Involvement of TRPV3 and TRPM8 ion channel proteins in induction of mammalian cold-inducible proteins. (2018)
  • 著者名/発表者名: Fujita T, Liu Y, Higashitsuji H, Itoh K, Shibasaki K, *Fujita J, Nishiyama Y.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res. Commun. 巻: 495（1） ページ: 935-940
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.11.136.
  • 査読あり
• [雑誌論文] TRPV4 is functionally expressed in oligodendrocyte precursor cells and increases their proliferation. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohashi K, Deyashiki K, Miyake T, Nagayasu K, Shibasaki K, *Shirakawa H, Kaneko S.
  • 雑誌名: Pflugers Archiv 巻: in press ページ: in press
  • DOI: doi:10.1007/s00424-018-2130-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] TRPV2 activation requires interaction with the actin cytoskeleton and enhances growth cone motility. (2017)
  • 著者名/発表者名: Sugio S, Nagasawa M, Kojima I, Ishizaki Y, *Shibasaki K.
  • 雑誌名: FASEB J. 巻: 31 ページ: 1368-1381
  • DOI: 10.1096/fj.201600686RR.
  • 査読あり
• [雑誌論文] CXCL1 and CXCL2 chemokines modulate the activity of TRPV1+/IB4+ cultured rat dorsal ganglia neurons upon short-term and acute application. (2017)
  • 著者名/発表者名: Deftsu AF, FILLIPI K, Shibasaki K, Cheorghe M, Chiritoiu M, *Ristoiu V.
  • 雑誌名: Journal of Physiology and Pharmacology 巻: 68（3） ページ: 3038
  • DOI: 10.1016/j.pain.2011.02.024.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] TRPV4-dependent induction of a novel mammalian cold-inducibel protein SRSF5 as well as CIRP and RBM3. (2017)
  • 著者名/発表者名: Fujita T, Higashitsuji H, Liu Y, Itoh K, Sakurai T, Kojima T, Kandori S, Nishiyama H, Fukumoto M, Shibasaki K
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7（1） ページ: 2295
  • DOI: 10.1038/s41598-017-02473-x.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mouse retinal ganglion cell signaling is dynamically modulated through parallel anterograde activation of cannabinoid and vanilloid pathways. (2017)
  • 著者名/発表者名: Jo AA, Noel NM, Lakk M, Yarishkin O, Ryskamp DA, Shibasaki K, McCall MA, *Krizaj D.
  • 雑誌名: J Phyisol 巻: 595 ページ: 6499-6516
  • DOI: 10.1113/JP274562.
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] ミュラーグリアTRPV4は細胞浮腫に伴い異常活性化し、網膜剥離病態を悪化させる (2018)
  • 著者名/発表者名: 柴崎貢志、杉尾翔太、David Krizaj、石崎泰樹、松本英孝
  • 学会等名: 第95回日本生理学会
• [学会発表] ミュラーグリアTRPV4活性化は網膜剥離の病態悪化を引き起こす (2017)
  • 著者名/発表者名: 柴崎貢志、杉尾翔太、David Krizaj、石崎泰樹、松本英孝
  • 学会等名: 第40回日本神経科学会
• [学会発表] メカノセンサーTRPV2の活性化機構と軸索伸長を促す分子基盤 (2017)
  • 著者名/発表者名: 杉尾翔太、岩田裕子、小野勝彦、石崎泰樹、柴崎貢志
  • 学会等名: 第40回日本神経科学会
• [学会発表] Mechanosensor function of TRPV2 is sensitized by high temperature region in growth cones, and promotes axonal outgrowth during development. (2017)
  • 著者名/発表者名: 柴崎貢志、杉尾翔太、岩田裕子、小野勝彦、石崎泰樹
  • 学会等名: 第60回日本神経化学会
• [学会発表] TRPV4 accumulates in astrocytic mitochondria, and regulates its metabolic states. (2017)
  • 著者名/発表者名: 杉尾翔太、石崎泰樹、柴崎貢志
  • 学会等名: 第60回日本神経化学会
• [備考] 柴崎貢志の研究内容
  • URL: http://www.nips.ac.jp/cs/sibaHP/shibasaki.html