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2016 年度 実施状況報告書

ADHDを伴う治療抵抗性自閉症モデルマウスの確立とその分子病態の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15K09873
研究機関和歌山県立医科大学

研究代表者

久岡 朋子  和歌山県立医科大学, 医学部, 助教 (00398463)

研究分担者 森川 吉博  和歌山県立医科大学, 医学部, 教授 (60230108)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード自閉症スペクトラム障害 (ASD) / 注意欠陥・多動性障害 (ADHD) / 細胞接着分子 / シナプス / 神経科学
研究実績の概要

小脳においてkirrel3蛋白はバスケット細胞の遠位軸索終末とプルキンエ細胞軸索初節部間のシナプスであるピンソーに強く発現していた。そこで、バスケット細胞の軸索マーカー(HCN1)や隔壁様構造に存在するPSD-95、及びプルキンエ細胞のマーカー(carbonic anhydrase 8)に対する抗体を用いた免疫染色法によりkirrel3欠損マウスのピンソーの詳細な組織学的解析を行った。その結果、kirrel3欠損マウスのピンソーにHCN1及びPSD-95の発現異常を認めたことから、kirrel3がバスケット細胞の軸索投射や隔壁様構造の形成・維持に関与している可能性が示唆された。
自閉症スペクトラム障害(ASD)のモデルマウスでみられる成獣間の音声コミュニケーション機能に異常がないかを検討した結果、kirrel3欠損マウスで雌雄間の超音波発声回数が有意に低下していた。また、社会性行動と社会認識行動を3チャンバー社会性行動テストにより検討した結果、kirrel3欠損マウスは社会性行動に異常は認められなかったが、社会認識行動が有意に低下していた。オープンフィールドテストではkirrel3欠損マウスに過活動と常同様行動を認めており、これらの結果より、kirrel3欠損マウスが注意欠陥・多動性障害(ADHD)様の過活動を伴うASDのモデルマウスであることが示唆された。さらに、kirrel3欠損マウスの過活動がADHDの病態を反映する可能性を検討するために、ADHDの治療に用いられるメタンフェタミン (2.5-10 mg/kg)の急性投与によるオープンフィールドにおける過活動改善効果を検討中である。さらに、kirrel3欠損マウスの新規環境下での過活動と常同様行動の神経回路を同定するために、新規環境下にて活性化する神経細胞、及びシグナル分子の組織学的解析をc-fosに対する抗体を用いて検討した結果、異常を見いだしており、現在、個体数を増やして解析中である。

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

kirrel3欠損マウスの行動解析結果より、kirrel3欠損マウスがASDの主要症状と類似する社会性・コミュニケーションの障害と常同様行動を示すこと、ADHDの主要症状と類似する過活動を示すことから、ADHDを伴うASDのモデルマウスとなる可能性が示唆された。また、組織学的解析結果よりその病態に小脳のシナプス部の形成異常が関与している可能性が明らかとなってきている。今年度に予定していたkirrel3欠損マウスの脳内各部位におけるセロトニン量、ドーパミン量の測定が、外部委託ではなく当施設で解析できるようになるため、先に次年度の予定であった、新規環境下にて活性化する神経細胞、及びシグナル分子の組織学的解析を行っており、おおむね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

1. kirrel3欠損マウスの脳内各部位におけるセロトニン量、ドーパミン量の測定を生後の発達過程、及び成獣(ホームケージ内とオープンフィールドで活動依存的に活性化された場合)で行う。2. 現在認められているASD様の行動異常の神経回路を同定するために、より詳細な行動解析を行う。また小脳シナプス部で認められたシナプス形成異常の分子メカニズムを明らかにするために、 3. 小脳バスケット細胞や顆粒細胞におけるkirrel3による軸索伸展や収束、シナプス誘導活性や樹状突起伸展活性の検討、4. kirrel3とhuman IgGとの融合蛋白(kirrel3-Fc)を用いたkirrel3結合分子、及びシグナル経路の探索を行い、kirrel3の遺伝子異常がADHDを伴うASDの発症に関与する神経回路とその分子機序を明らかにする。

次年度使用額が生じた理由

脳内各部位におけるセロトニン量、ドーパミン量の測定を外部委託により行っていたが、今年度、共同利用施設にこれらを測定できる高速液体クロマトグラフィーが導入されセットアップ中のため、次年度にそちらを利用して解析をした方が効率がよいと考え、使用予定額を次年度に繰り越した。

次年度使用額の使用計画

生後1-3週齢、及び成獣(ホームケージ内とオープンフィールドで活動依存的に活性化された場合)のkirrel3欠損マウスのセロトニン量、ドーパミン量測定用の高速液体クロマトグラフィーカラムや試薬の購入に使用する。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2017 2016

すべて 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [学会発表] 脳におけるkirrel3の局在とその欠損による行動異常2017

    • 著者名/発表者名
      久岡朋子、小森忠祐、形部裕昭、北村俊雄、森川吉博
    • 学会等名
      第122回日本解剖学会
    • 発表場所
      長崎大学坂本キャンパス(長崎県、長崎市)
    • 年月日
      2017-03-30
  • [学会発表] Deficiency of kirrel3, a synaptic cell adhesion molecule, results in behaviors relevant to ASD with ADHD2017

    • 著者名/発表者名
      Tomoko Hisaoka, Tadasuke Komori, Hiroaki Gyobu, Toshio Kitamura, Yoshihiro Morikawa
    • 学会等名
      A Keystone Symposium (Synapses and Circuits joint with the conference on Connectomics))
    • 発表場所
      Santa Fe, New Mexico, USA
    • 年月日
      2017-03-06
    • 国際学会
  • [学会発表] Autistic-like behaviors with hyperactivity in mice lacking kirrel32016

    • 著者名/発表者名
      Tomoko Hisaoka, Tadasuke Komori, Hiroaki Gyobu, Toshio Kitamura, Yoshihiro Morikawa
    • 学会等名
      The 46th Annual Meeting of the Society for Neuroscience
    • 発表場所
      San Diego, California, USA
    • 年月日
      2016-11-14
    • 国際学会
  • [学会発表] kirrel3遺伝子欠損マウスは注意欠陥・多動性障害(ADHD)を伴う自閉症様行動を示す2016

    • 著者名/発表者名
      久岡朋子、小森忠祐、形部裕昭、北村俊雄、森川吉博
    • 学会等名
      第59回日本神経化学会大会(第38回日本生物学的精神医学会との合同大会)
    • 発表場所
      福岡国際会議場(福岡県、福岡市)
    • 年月日
      2016-09-09

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公開日: 2018-01-16  

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