脊髄における抑制性ＧＡＢＡ及びグリシンシナプスの形成と運動機能の発達

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16J40160
• 研究機関: 琉球大学
• 研究代表者: 清水 千草 琉球大学, 医学(系)研究科(研究院), 特別研究員(RPD)
• 研究期間 (年度): 2016-04-22 – 2019-03-31
• キーワード: GABA / グリシン

研究実績の概要

脊髄における抑制性GABA及びグリシンシナプス形成過程の形態学的手法を用いて研究を行い、発達期の脊髄、特に運動出力を担う前角において、運動機能の発達に必要なGABAやグリシンシナプスがどのように形成され、抑制性に働くようになるのか、GABAの生合成酵素であるグルタミン酸脱炭酸酵素(GAD)、GABAやグリシンをシナプス小胞に充填するトランスポーターである(VGAT)、グリシンを神経終末に取り込むグリシントランスポーターである（GlyT2）について免疫組織化学法を行い、明らかにした。
運動機能を司る脊髄前角において、GADは胎齢14日には既に発現していたが、GlyT2免疫陽性反応(グリシン作動性終末）は遅れて胎齢16に発現し、以後発現が増加した。生後７日齢まではGAD陽性終末(GABA作動性終末)が優位で、GlyT2はGABA作動性終末に局在していた。2 週目以降GABA作動性終末は急激に消退しグリシン作動性終末が優位となった。GAD及びVGAT、GlyT2の発現は、発達とともに脊髄前角から、後角へと広がっていくことがわかった。
脊髄後角では、グリシン作動性終末は生後0日齢に第IV層に、生後7日齢に第III層に局在し、以降増加していった。GlyT2は前角同様GAD陽性の終末に局在し、生後21日齢ではGABAとグリシンの共存する終末が優位であった。
これらのことから、抑制性GABA及びグリシン神経終末の形成は以下のように進行することが示唆された。(1) GABA作動性終末が最初に形成される。(2) GlyT2がGABA作動性終末に局在し、やがて、灰白質全体でGABAとグリシンが共存する終末となる。(3)前角においては、GABA及びグリシン共存終末がグリシン終末に変化する。(4)後角では、GABA及びグリシン共存終末が残存する。上記研究成果はNeuroscience誌に受理された。

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

本年度、抑制性GABA及びグリシンシナプス形成過程について形態学的手法を用いた研究を精力的に行った。その結果、脊髄におけるGABA作動性神経が初めに形成され、その後グリシン作動性神経が共存し、運動情報の出力を司る前角では、GABA作動性神経からグリシン作動性神経へ優位となる神経終末の変化があることがわかった。上記の研究成果は、論文としてNeuroscience誌（Sunagawa M, Shimizu-Okabe C, Kim J, Kobayashi S, Kosaka Y, Yanagawa Y, Matsushita M, Okabe A, Takayama C.:Distinct development of the glycinergic terminals in the ventral and dorsal horns of the mouse cervical spinal cord. Neuroscience. 2017 Feb 20;343:459-471）に受理された。このことから、研究進捗状況はおおむね順調であると判断した。

今後の研究の推進方策

脊髄スライスの作成および電器生理学的方法の準備は整っている。形態学的方法により本年度得られた結果をもとに、脊髄におけるGABAやグリシンの放出及び抑制性神経伝達物質の応答性などについて検討を行う。

研究成果

• [雑誌論文] Marked augmentation of PLGA nanoparticle-induced metabolically beneficial impact of γ-oryzanol on fuel dyshomeostasis in genetically obese-diabetic ob/ob mice. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kozuka C, Shimizu-Okabe C, Takayama C, Nakano K, Morinaga H, Kinjo A, Fukuda K, Kamei A, Yasuoka A, Kondo T, Abe K, Egashira K, Masuzaki H.
  • 雑誌名: Drug Deliv. 巻: 24 ページ: 558-568
  • DOI: 10.1080/10717544.2017.1279237
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tescalcin is a potential target of class I histone deacetylase inhibitors in neurons. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takamatsu G, Katagiri C, Tomoyuki T, Shimizu-Okabe C, Nakamura W, Nakamura-Higa M, Hayakawa T, Wakabayashi S, Kondo T, Takayama C, Matsushita M.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: 482 ページ: 1327-1333
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.12.036.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distinct development of the glycinergic terminals in the ventral and dorsal horns of the mouse cervical spinal cord. (2017)
  • 著者名/発表者名: Sunagawa M, Shimizu-Okabe C, Kim J, Kobayashi S, Kosaka Y, Yanagawa Y, Matsushita M, Okabe A, Takayama C
  • 雑誌名: Neuroscience 巻: 343 ページ: 459-471
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2016.12.032
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 視床下部におけるGABA神経回路の発達 (2017)
  • 著者名/発表者名: Chitoshi Takayama, Chigusa Shimizu,
  • 学会等名: 第94回日本生理学会
  • 発表場所: 浜松アクトシティコングレスセンター（静岡）
  • 年月日: 2017-03-28 – 2017-03-30
• [学会発表] Wx/ae brown rice changed the expression of hepatic gene related to lipid metabolism to improve dyslipidemia (2017)
  • 著者名/発表者名: Chigusa Shimizu, Shiori Kobayashi, Jeongtae Kim, Chisayo Kozuka, Yu Miyazaki, Shogo Arakaki, Akihito Okabe, Hiroaki Masuzaki, Chitoshi Takayama
  • 学会等名: 第94回日本生理学会
  • 発表場所: 浜松アクトシティコングレスセンター（静岡）
  • 年月日: 2017-03-28 – 2017-03-30
• [学会発表] 周産期舌下神経核運動ニューロンにおける細胞内Cl-濃度変化の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岡部明仁、清水千草、金正泰、小林しおり、高山千利
  • 学会等名: 第94回日本生理学会
  • 発表場所: 浜松アクトシティコングレスセンター（静岡）
  • 年月日: 2017-03-28 – 2017-03-30
• [学会発表] マウス坐骨神経損傷モデルにおけるＧＡＢＡシグナル関連分子の発現変化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 屋富祖司、小坂祥範、小林しおり、金正泰、清水千草、高山千利
  • 学会等名: 第18回沖縄県理学療法学術大会
  • 発表場所: 沖縄県総合福祉センター（沖縄）
  • 年月日: 2017-02-19 – 2017-02-19
• [学会発表] マウス脛骨神経損傷モデルを用いた神経障害性疼痛とGABA伝達機構の変化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小坂 祥範、屋富祖 司、金 正泰、清水 千草、高山 千利
  • 学会等名: 第9回 日本運動器疼痛学会
  • 発表場所: 御茶ノ水ソラシティカンファレンスセンター（東京）
  • 年月日: 2016-11-26 – 2016-11-27
• [学会発表] マウス坐骨神経損傷モデルにおける GABA 伝達関連分子の発現変化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 富祖司、小坂祥範、小林しおり、金正泰、清水千草、岡部明仁、高山千利
  • 学会等名: 日本解剖学会 第72回 九州支部学術集会
  • 発表場所: ポードインホール・良順会館（長崎）
  • 年月日: 2016-10-29 – 2016-10-29
• [備考] http://molanatomy.blogspot.jp/