| 研究課題/領域番号 |
19K06759
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| 研究機関 | 東京医科歯科大学 |
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研究代表者 |
松本 幸久 東京医科歯科大学, 教養部, 助教 (60451613)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | メラトニン / AMK / 長期記憶 / 糖代謝 / フタホシコオロギ / 加齢性記憶障害 |
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| 研究実績の概要 |
代表者はメラトニン代謝産物のAMKがコオロギの長期記憶形成に重要な働きをしていることをすでに見出しているが、その過程においてAMKがシナプス伝達の制御因子に直接作用するのか、それとも糖代謝を調節して間接的に神経細胞の活性を変化させているのかは不明である。昨年度に代表者は、コオロギの脳で糖の取り込みが起きており、それが嗅覚学習の長期記憶の形成に重要であることを見出した。ただし糖の取り込みが起きているのがニューロンなのかグリアなのか、またメラトニンやAMKが糖の取り込みを促進しているのかはわかっていない。
そこで本実験の2年目においてまず、コオロギの脳ニューロンの初代培養を試みた。成虫脱皮1週目のコオロギから脳を取り出し細胞を解離した後、培地にまいて30℃で培養した。培養数日後にはニューロンの神経突起がみられ、培養6週目まで軸索の伸長が観察できた。
次に脳における糖の取り込みがメラトニンやAMKにより促進されるかどうかを、脳の組織培養実験により調べた。培養したコオロギ脳の培地に2デオキシグルコース（2DG）を加え、さらにメラトニンまたはAMKを投与し、数十分後の脳内2DG-6P量をLC-MSで測定し、糖の取り込み量を調べた。その結果、メラトニンやAMKによる糖の取り込みの促進はみられなかった。また、行動薬理実験において、1回の学習訓練後にグルコース取込阻害剤とメラトニンまたはAMKの共投与を行ったところ、いずれも長期記憶が正常に形成された。すなわちメラトニンやAMKで誘導された長期記憶は2DGによって阻害されなかったといえる。これら培養実験と行動薬理実験の結果から、メラトニンやAMKは糖代謝を介さないルートで長期記憶の形成に関わっていることが示唆された。さらに別の行動薬理実験から、メラトニン/AMK系による長期記憶の誘導にはMAPK系の関与が示唆される実験結果が得られた。
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| 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
本年度は研究実施計画の実験②「長期記憶形成におけるAMKが修飾する神経機構」において、メラトニン/AMK系による長期記憶形成が糖代謝を介するものかどうかを脳の組織培養実験および行動薬理実験を用いて調べた。その結果はメラトニン/AMK系と糖代謝は長期記憶の形成過程において独立して働いていることを示唆するものであった。一方で、長期記憶の形成機構においてメラトニン/AMK系とMAPK系との関与が示唆される結果が得られた。さらにコオロギの脳ニューロンの初代培養系を確立し、6週間以上ニューロンを保持することができた。この方法の確立により、ニューロンにおける糖の取り込みのより詳細な解析が期待できる。以上のことから、本年度の達成度を「（2）おおむね順調に進展している」とした。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究3年目において、研究実施計画の実験①「長期記憶形成におけるAMKの分泌制御機構の解明」を遂行する。まずコオロギの頭部を脳、食道化神経節、脂肪体、食道、筋肉などに分け、それぞれのメラトニン量、AMK量をLCMSで定量し、さらにメラトニン代謝酵素であるインドールアミン-2,3-ジデオキシゲナーゼ（IDO）の酵素活性も調べ、AMKがどの部位で作られているのかを特定する。そして実験③「加齢に伴うニューロンの構造変化におけるAMKの働き」を遂行する。まず、成虫脱皮3週齢の加齢コオロギと1週齢の若齢コオロギにおいて、ゴルジ染色などで脳ニューロンの微細構造を比較し、さらに慢性的にAMKを与えた時の効果も調べる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
次年度使用額が生じた状況：当初は本年度に「LCMSによる定量解析実験」および「加齢コオロギを用いた実験」の一部を行う予定であった。これらの実験系を遂行するには大量のコオロギを必要とするのだが、本年度はコロナ禍につき飼育が十分に行うことができず、少量のコオロギでも遂行できる「若齢コオロギを用いた行動薬理実験」を中心に研究を行った。よって「LCMSによる定量解析実験」および「加齢コオロギを用いた実験」を次年度に遂行することにし、コオロギの大量飼育に必要な飼育の補助員への謝金（約80万円）および「定量解析実験」に必要な物品、薬品に使用する予定の金額（約20万円）を次年度に計上することにした。
使用計画：飼育補助をしてくれる方への謝金として約80万円を使用し、残りで「定量解析実験」に必要な物品（逆走カラム、チューブ、バイアル瓶など）や薬品を購入する予定である。
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