新たに発見したCRH放出経路の生理的意義の解明および既知HPA軸との関係について

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H04025
• 研究機関: 浜松医科大学
• 研究代表者: 福田 敦夫 浜松医科大学, 医学部, 教授 (50254272)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 摂食 / 室傍核 / AgRP / CRH / 弓状核 / 正中隆起 / GABA / NKCC1

研究実績の概要

１．AgRP細胞からCRH神経終末へのGABA投射：正中隆起のCRH細胞終末へのAgRP細胞の投射をCRHとAgRPの2重免疫電子顕微鏡で証明した。CRH-GCaMP6f::AgRP-DREADDマウスの正中隆起スライス標本のCNO投与ではCRH神経終末内のCa2+上昇は確認できず、受容体発現量の問題が考えられた。
２．インビボでのAgRP細胞選択的刺激によるCRH細胞応答：AgRP Cre::DREADDマウスへのCNO投与によりAgRP細胞を選択的に刺激し、活性化された部位をc-fos発現により確認した。その結果正中隆起と室傍核双方でc-fos発現が増加していた。次いで60%食餌制限を10日間行った後のc-fos発現を検討したところ、CRHニューロン細胞体ではc-fos発現は変化しなかったが、一部のAgRP細胞でc-fos発現がみられた。以上から、AgRP細胞のうち、食餌制限に反応する一群はCRH細胞の細胞体は活性化しないことが分かった。
３．AgRP細胞からCRH細胞終末へGABA作動性興奮性投射の証明と生理的役割：CRH Cre :: NKCC1 floxマウスでは食餌制限後のcorticosterone分泌が野生型より有意に低下することから、飢餓刺激に応じたCRHを放出に関与するのは、AgRP細胞からCRH神経終末への興奮性GABA投射であることが分かった。
４．胎仔における既知・新規HPA軸の発達過程：CRHとVGATの免疫染色を行い、正中隆起へのCRH投射は胎生15日で既に完成しており、GABA投射は遅れて生後０日ころ始まり生後７日頃に完成することを確認した。室傍核CRH細胞でのKCC2発現は胎生15日で既に成熟レベルであるが、正中隆起のNKCC1発現は胎生15日では認めず、生後７日には完成することを確認した。すなわち、新規HPA軸は既知HPA軸に遅れて発達する。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2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] Yale School of Medicine(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Yale School of Medicine
• [国際共同研究] マインツ大学(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: マインツ大学
• [雑誌論文] GABAA receptors and maternally derived taurine regulate the temporal specification of progenitors of excitatory glutamatergic neurons in the mouse developing cortex. (2021)
  • 著者名/発表者名: Tochitani S, Furukawa T, Bando R, Kondo S, Ito T, Matsushima Y, Kojima T, Matsuzaki H, Fukuda A.
  • 雑誌名: Cerebral Cortex 巻: In press ページ: -
  • DOI: 10.1093/cercor/bhab106
  • 査読あり
• [雑誌論文] ATP6V0A1 encoding the a1-subunit of the V0 domain of vacuolar H+-ATPases is essential for brain development in humans and mice. (2021)
  • 著者名/発表者名: Aoto K, Kato M, Akita T, Nakashima M, Mutoh H, Akasaka N, Tohyama J, Nomura Y, Hoshino K, Ago Y, Tanaka R, Epstein O, Ben-Haim R, Heyman E, Miyazaki T, Belal H, Takabayashi S, Ohba C, Takata A, Mizuguchi T, Miyatake S, Miyake N, Fukuda A, Matsumoto N, Saitsu H.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 12 ページ: 2107
  • DOI: 10.1038/s41467-021-22389-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Intracellular Cl? dysregulation causing and caused by pathogenic neuronal activity (2020)
  • 著者名/発表者名: Akita Tenpei、Fukuda Atsuo
  • 雑誌名: Pflugers Archiv - European Journal of Physiology 巻: 472 ページ: 977-987
  • DOI: 10.1007/s00424-020-02375-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Can we understand human brain development from experimental studies in rodents? (2020)
  • 著者名/発表者名: Luhmann Heiko J.、Fukuda Atsuo
  • 雑誌名: Pediatrics International 巻: 62 ページ: 1139-1144
  • DOI: 10.1111/ped.14339
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 背側縫線核ニューロンに対する覚醒ペプチドオレキシンのダイナミッククランプ研究. (2020)
  • 著者名/発表者名: 石橋賢, 福田敦夫, Leonard CS.
  • 雑誌名: 細胞 巻: 52 ページ: 50-53
• [雑誌論文] 細胞発振から集団発振へのモーダルシフトにおけるCl-‐GABAシステムの関わり. (2020)
  • 著者名/発表者名: 福田敦夫.
  • 雑誌名: BRAIN and NERVE 巻: 72 ページ: 1127-1134
• [雑誌論文] 神経回路発振におけるGABAシナプスとアストロサイトの役割. (2020)
  • 著者名/発表者名: 福田敦夫.
  • 雑誌名: 脳神経内科 巻: 93 ページ: 433-440
• [学会発表] Voltage-sensitive Na+ and K+ current components in interneuron precursors in the medial ganglionic eminence of the embryonic cerebrum. (2021)
  • 著者名/発表者名: Akita T, Fukuda A.
  • 学会等名: 第126回日本解剖学会総会・全国学術集会・第98回日本生理学会大会
• [学会発表] Developmentally regulated KCC2 phosphorylation is critical for dynamic GABA-mediated inhibition. (2021)
  • 著者名/発表者名: Watanabe M, Kahle KT, Fukuda A.
  • 学会等名: 第126回日本解剖学会総会・全国学術集会・第98回日本生理学会大会
• [学会発表] 胎児期・生後発達期のタウリン枯渇は大脳皮質錐体神経の発火応答を鈍麻させる. (2021)
  • 著者名/発表者名: 秋田天平, 細井泰志, 渡部美穂, 伊藤崇志, 宮嶋裕明, 福田敦夫.
  • 学会等名: 第7回国際タウリン研究会日本部会学術集会
• [学会発表] 神経細胞内タウリンによるリン酸化を介したGABAA受容体発現制御機構. (2021)
  • 著者名/発表者名: 渡部美穂, 細井泰志, 秋田天平, 伊藤崇志, 福田敦夫.
  • 学会等名: 第7回国際タウリン研究会日本部会学術集会
• [学会発表] 発達期皮質錐体細胞におけるCa2+動態とタウリンによるGABAA受容体活性化. (2021)
  • 著者名/発表者名: 石橋賢, 阪東勇輝, 佐藤康二, 福田敦夫.
  • 学会等名: 第7回国際タウリン研究会日本部会学術集会
• [学会発表] 神経連続発火活動低下を伴うてんかん性脳症発症機序の解明を目指して. (2020)
  • 著者名/発表者名: 秋田天平, 青戸一司, 才津浩智, 北野勝則, 福田敦夫.
  • 学会等名: 第47回日本脳科学会
• [学会発表] 背側縫線核セロトニン作動性ニューロンにおけるオレキシン誘発性発火後過分極がシナプス入力感受性に及ぼす影響. (2020)
  • 著者名/発表者名: 石橋賢, 福田敦夫, Leonard CS.
  • 学会等名: 第47回日本脳科学会
• [学会発表] リン酸化によるカリウム-クロライド共輸送体(KCC2)の機能制御はGABAによる抑制性伝達形成に必須である. (2020)
  • 著者名/発表者名: 渡部美穂, Kahle KT, 福田敦夫.
  • 学会等名: 第47回日本脳科学会
• [学会発表] Gad1ヘテロ欠損と胎生期ストレスの二重ヒットによりエピジェネティックに惹起される神経発生・分化の運命転化. (2020)
  • 著者名/発表者名: 王天英, Sinha AS, 柳川右千夫, 河合智子, 秦健一郎, 福田敦夫.
  • 学会等名: 第47回日本脳科学会
• [学会発表] Prenatal stress on Gad1 insufficient fetuses enhances tonic inhibition in medial prefrontal cortex by increasing excitability of GABA neurons. (2020)
  • 著者名/発表者名: Fukuda A, Wang T, Sinha AS, Akita T, Yanagawa Y.
  • 学会等名: The 23rd Annual Meeting of the Korean Society for Brain and Neural Sciences (KSBNS)
  • 国際学会
• [学会発表] 胎生脳内側基底核原基の神経前駆細胞における２種類の電位依存性陽イオン電流の発見. (2020)
  • 著者名/発表者名: 秋田天平, 福田敦夫.
  • 学会等名: 第67回中部日本生理学会
• [学会発表] カリウム-クロライド共役担体(KCC2)のリン酸化による機能制御. (2020)
  • 著者名/発表者名: 渡部美穂, Kahle KT, 福田敦夫.
  • 学会等名: 第67回中部日本生理学会
• [学会発表] 発達期皮質錐体細胞におけるCa2+動態とタウリンによるGABAA受容体活性化. (2020)
  • 著者名/発表者名: 石橋賢，阪東勇輝, 佐藤康二, 福田敦夫.
  • 学会等名: 第67回中部日本生理学会
• [学会発表] Identification of the GABAergic projections from arcuate nucleus involved in modulation of the CRH release. (2020)
  • 著者名/発表者名: Yesmin R, Watanabe M, Wang T, Sinha AS, Akita T, Ishibashi M, Fukuda A.
  • 学会等名: 第67回中部日本生理学会
• [学会発表] Gad1 heterozygotes subjected to prenatal stress undergo epigenetic dysregulation of genes perturbing neurodevelopment and behavior. (2020)
  • 著者名/発表者名: Sinha AS, Wang T, Mutoh H, Akita T, Yanagawa Y, Kawai T, Hata K, Fukuda A.
  • 学会等名: 第67回中部日本生理学会
• [学会発表] Prenatal stress on Gad1 insufficient fetuses drastically change GABA transmission in the medial prefrontal cortex. (2020)
  • 著者名/発表者名: Fukuda A.
  • 学会等名: KSBMB International Conference 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Pivotal roles of neuronal excitation-inhibition dynamics in epileptogenesis of human and animal models. (2020)
  • 著者名/発表者名: Fukuda A.
  • 学会等名: The 21st Annual Meeting of the Infantile Seizure Society (ISS)
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] Chloride Homeodynamics Underlying Pathogenic Modal Shifts of GABA Actions. Chapter 13. Comprehensive Developmental Neuroscience 2nd ed: Synapse Development and Maturation (2020)
  • 著者名/発表者名: Fukuda A
  • 総ページ数: 558(297-321)
  • 出版者: Academic Press
• [図書] Multimodal GABA receptor functions on cell development. Chapter 14. Comprehensive Developmental Neuroscience 2nd ed: Synapse Development and Maturation (2020)
  • 著者名/発表者名: Kumada T. and Fukuda A.
  • 総ページ数: 558(323-343)
  • 出版者: Academic Press
• [図書] Regulation of neuronal cell migration and cortical development by chloride transporter activities. Chapter 5. Neuronal Chloride Transporters in Health and Disease (2020)
  • 著者名/発表者名: Akita T. and Fukuda, A.
  • 総ページ数: 766(89-100)
  • 出版者: Academic Press
• [図書] Post-translational modification of neuronal chloride transporters. Chapter 11. Neuronal Chloride Transporters in Health and Disease (2020)
  • 著者名/発表者名: Watanabe M. and Fukuda A
  • 総ページ数: 766(243-255)
  • 出版者: Academic Press
• [備考] 浜松医科大学医学部神経生理学講座ホームページ
  • URL: https://www.hama-med.ac.jp/education/fac-med/dept/neurophysiology/index.html