| 研究課題/領域番号 |
16K19006
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
片岡 直也 名古屋大学, 医学系研究科, 助教 (20572423)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 想起ストレス / ストレス性熱産生 / 交感神経 / 褐色脂肪組織 / 光遺伝学 |
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| 研究実績の概要 |
強い心理ストレスは「情動記憶」として扁桃体へ記憶される。特に負の情動記憶は音や場所などの条件刺激によって想起されると、動悸や体温上昇といったストレス反応を引き起こし、急性ストレス疾患や心的外傷ストレス症候群（PTSD）の原因ともなる。申請者は、人の心理ストレスモデルである「社会的敗北ストレス」を受けたラットが翌日以降もストレスを受けていないにもかかわらず同じ時間に褐色脂肪熱産生が亢進し、体温が上昇する生理反応を見出した。この反応は心理ストレス記憶を想起した結果引き起こされているものと考えられ、本研究計画では、この想起ストレス性熱産生反応を駆動する脳の神経回路を明らかにする。申請者はこれまでの研究から、視床下部の背内側部から延髄縫線核の交感神経プレモーターニューロンへの直接のグルタミン酸作動性の神経伝達が、ストレス性の体温上昇、褐色脂肪組織における代謝性熱産生、頻脈などの交感神経反応を駆動することを明らかにした。一方で、扁桃体に記憶された負の情動記憶は、音や場所などの条件刺激によって想起され、動悸や体温上昇などといったストレス反応を引き起こすことから、強い心理ストレスに伴う想起性体温上昇反応に扁桃体が深く関与するものと考えられる。そこで、本研究計画は心理ストレス記憶を想起した際の体温上昇メカニズムを明らかにすることを目的とし、薬理学的機能抑制実験や光遺伝学の手法を取り入れ、情動記憶に関与する扁桃体から視床下部背内側部―延髄縫線核経路へ情動信号を伝達する神経回路の解明を行う。想起ストレス性熱産生の神経基盤の解明により、PTSDや急性ストレス疾患などの発症基盤の理解を促進し、将来的なストレス疾患の緩和に向けた応用研究に寄与することを目指す。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本研究は、強い心理ストレスによる負の情動記憶想起によって惹起される褐色脂肪熱産生と体温上昇の中枢神経回路メカニズムの解明を目的とする。平成29年度は想起ストレスによって活性化するニューロンの探索を行い、その心理ストレス性褐色脂肪熱産生に関与する前脳ニューロン群を中心に、その上流にあると予想される扁桃体中心核とのネットワークを解剖学的解析や光遺伝学を用いて神経回路の特定を行う予定であった。
これまでの研究から、逆行性トレーサーであるコレラトキシンbサブユニット（CTb）を注入したラットへ社会的敗北ストレスを与えた結果、CTbで可視化された前脳ニューロンの一部の細胞体に神経の活性化マーカーであるFos が発現していることを明らかにしてきた。このことから、この前脳領域から視床下部背内側部へ投射するニューロンが心理ストレスによって活性化することを見いだした。
さらに、この前脳ニューロン群が褐色脂肪熱産生に寄与する部位であるかどうかを明らかにするため、麻酔ラットを用いたin vivo 生理実験を行った。神経を活性化させる薬剤を上述した心理ストレスに関与すると予想される前脳領域へ注入し、褐色脂肪組織交感神経活動、褐色脂肪温度変化の観察を行なった結果、薬物の注入により褐色脂肪交感神経活動の上昇と、それに伴って起きる褐色脂肪温度上昇が確認された。今後は、上記の実験で高い褐色脂肪交感神経活動の上昇を示した領域を中心に、薬理学的機能抑制実験や光遺伝学実験を行い想起記憶によって起こるストレス性体温上昇の神経回路メカニズムを明らかにする。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成３０年度は平成２９年度の実験から明らかになった褐色脂肪熱産生に関与する前脳ニューロン群を中心に、その上流にあると予想される扁桃体中心核とのネットワークを解剖学的解析や光遺伝学を用いて神経回路の特定を行う。
巡行性トレーサーを扁桃体中心核へ注入し、中心核から伸びる神経軸索がこの前脳領域において観察されるか確認を行う。さらに、中心核から伸びる神経軸索を予め標識したうえで、このラットに社会的敗北ストレスを３回与えることで負の情動記憶を扁桃体に記憶させる。想起ストレス性体温上昇が観察された後、脳を取り出し抗c-Fos抗体を用いた免疫組織染色を行うことによって、扁桃体中心核由来の神経軸索と想起ストレス中の脳内で活性化した神経細胞が共存する領域を同定する。
扁桃体中心核から前脳ニューロンへ入力する神経投射がGABA作動性の抑制性出力であるか確認を行う。体内へ温度測定用テレメトリー発信器を埋め込んだラットの当該前脳領域へ逆行性AAVベクターを注入し、扁桃体中心核から伸びる軸索終末から細胞体までDMA組換え酵素Creを発現させる。続いて、投射元の扁桃体中心核へ2つのloxP 配列に挟まれた光駆動タンパク質であるChIEFを含むAAVベクターを注入し、Creが存在する細胞体や軸索にのみChIEFを選択的に発現させる。また、光刺激のためのファイバカニューラを投射先の前頭ニューロン群が分布する領域の直上へ慢性的に刺入する。ラットがストレス記憶を想起して熱産生が始まると、青い光を照射して扁桃体中心核由来のChIEF含有軸索終末を特異的に光刺激する。この刺激ではGABA作動性のシナプス伝達を活性化させるため、この前脳ニューロン群の活動が抑制され、想起性ストレス反応が弱まることが予想される。そして、これらの解析から得られた結果を取りまとめ、成果の発表を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成２９年度、扁桃体中心核から中核野へ入力する神経投射が直接路であるか検討するため、光遺伝学を用いて中隔野へ伸びる軸索末端を光刺激する予定であった。しかしながら、レーザー光源からラット脳内に挿入するファイバカニューラ先端でのレーザー出力の減衰が非常に大きく未だ光刺激実験に至っていない。そのため、計画を変更し新たなファイバカニューラとロータリージョイントを用いて光刺激を行う。
上記のことから、レーザー出力を極力保持した光刺激を行い、扁桃体―中核野の神経回路がGABA作動性の直接路であるか否かの検討を行う。さらに研究結果を、北米神経科学会にて発表を行う。未使用額はその実験費用ならびに、発表旅費に充てることとする。
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