研究課題
これまでに疲労後のマウス海馬において発現が上昇する因子として、脳神経活動電位の伝達に関与するAMPA型グルタミン酸受容体(AMPAR)α1サブユニット(GluR1)と神経細胞においてアポトーシスのシグナル伝達に関与するB-cell receptor-associated protein 31(Bap31)を新たに見出した。AMPARはGluR1以外にGluR2,3,4の4つのサブユニットからなるが、疲労後では、GluR1以外のサブユニットはその発現が全く変化していなかった。また、in situ hybridizationによる解析から、GluR1とBap31は疲労後の海馬の歯状回と記憶形成に関与するCA1領域で発現が上昇していた。GluR1は単独でも受容体チャンネルを形成し、その受容体のカルシウム透過性が増大することから、疲労後にGluR1ホモ受容体の比が増加し、細胞内へのカルシウムの流入が増大することによりアゴニストに対する電流応答が変化している可能性が示唆された。また、Bap31はCaspase8の下流でアポトーシスの誘導に関与する因子であり、疲労の後に神経アポトーシスが誘導されている可能性が考えられた。一方、AMPARを介した細胞内へのカルシウムの流入が神経細胞のアポトーシスを引起すことが報告されていることから、疲労後のGluR1の発現増加に伴うGluR1ホモ受容体の形成がBap31の発現の上昇を誘導し、更に神経細胞のアポトーシスを誘導している可能性が示唆された。一方、拘束水浸ストレスを与えたマウスでは、GluR1とBap31の遺伝子発現に変化は見られなかったことから、GluR1とBap31は精神ストレスではなく疲労の時にのみ発現が誘導される因子であることも分かった。更に、疲労発現に関与する因子を探索するため、疲労前後のマウス海馬を対象としてその遺伝子発現の変化をDNAマイクロアレイを用いて解析した。Std ddy系雄6週齢のマウスを一週間の予備飼育の後、マウス運動量測定流水槽を用いて個々のマウスの限界遊泳時間を3回測定した。3回の平均遊泳時間が約40分のマウスを得た。そのマウスを3群に分けて、Control群、exercise群、fatigue群とした。Control群は疲労させないマウス群、exercise群は20分間遊泳させたマウス群、fatigue群は限界で遊泳させたマウス群とした。それぞれの群で一定の処置を終了した後、海馬を提出し、mRNAを調整のち、マイクロアレイ解析を行った。その結果、exercise時に発現が変化せず、疲労時にのみ発現が変化する因子が複数存在し、発現が上昇する因子としては、Spectrin alpha 1、Galanin receptor 1、Neuromedin U receptor 2があり、発現が減少する因子としては、Alpha thalassemia/mental retardation syndrome X-linked homologがあった。
すべて 2006
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