内因性カンナビノイドによる逆行性シナプス伝達の脳機能・脳病態における役割の解明

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21220006
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 狩野 方伸 東京大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (40185963)
• 研究分担者: 崎村 建司 新潟大学, 脳研究所, 教授 (40162325) ; 少作 隆子 金沢大学, 保健学系, 教授 (60179025) ; 岸本 泰司 徳島文理大学, 香川薬学部, 助教 (90441592)
• キーワード: 神経科学 / シグナル伝達 / シナプス / 生理学 / 脳・神経

研究概要

これまでの研究を継続・発展させ、平成23年度には、以下の結果を得た。
(1)海馬培養ニューロンにおいて、新たなDGL阻害剤OMDM-188を用いて一連の電気生理学的解析を行い、2-AGは刺激が加わると、その都度DGLによって合成される可能性を示した。
(2)2-AG分解酵素MGLの小脳穎粒細胞特異的欠損マウスの電気生理学的及び形態学的解析から、小脳では、2-AGはシナプス非特異的に分解され、逆行性シナプス伝達の持続時間が調節されていることを示した。
(3)DGLα欠損マウスの側坐核中型有棘細胞では興奮性シナプス電流のAMPA受容体成分とNMDA受容体成分(AMPA/NMDA比)が野生型マウスに比べて有意に上昇しており、NMDA受容体機能の低下が示唆された。また、分界条床核ニューロンの興奮性シナプスでも、2-AGが逆行性伝達物質であることを示した。
(4)MGL欠損マウスにおいて、多数のプルキンエ細胞の登上線維応答を、細胞内Ca^<2+>濃度上昇を指標にして、in vivoで同時に記録した。内外側方向の活動の同期性が、野生型マウスに比べて低下傾向にあった。
(5)自由行動下のDGLα及びMGL欠損マウスの海馬CA1において、シータ波刺激によりシナプス伝達の長期増強を誘発したが、野生型マウスとの間に差は認めなかった。
(6)ドーパミンD_2受容体を発現する神経細胞のみでDGLαを欠損するマウスでは、モルヒネに対する感受性が亢進していた。DGLα及びMGL欠損マウスでは、海馬依存性の物体認知課題と匂い弁別課題では異常はなかった。瞬目反射条件付けのLI(latent inhibition)課題は、DGLα欠損マウスでは異常がないが、MGL欠損マウスで障害されていた。
(7)大脳基底核依存性学習の評価系として、3レバー・オペラント課題が妥当であることを確認し、マウスへの適応を検討した。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

平成23年度の交付申請書に記載した研究計画については、ほぼ達成し、各項目において、ほぼ満足できる結果を得られたと考えている。特に、9.研究実績の概要に記載した(1)、(2)に関しては、実験完了まで2年程度を要すると考えていたものが、既に論文投稿に至っており、当初の計画以上に進展していると判断された。

今後の研究の推進方策

これまで3年間の計画は順調に達成されており、今後もほぼ当初の計画どおりに推進する予定である。また、一部で、予想以上の進展がみられている他、例えばDGLα欠損マウスの側坐核における興奮性シナプスのグルタミン酸受容体の変化など、当初予想していなかった新事実が得られている。これらは、eCB系の記憶・学習における役割に関して、全く新たなメカニズムの解明につながる可能性があり、今後重点的に推進する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Locally synchronized synaptic inputs (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahashi N, Kitamura K, Matsuo N, Mayford M, Kano M, Matsuki N, Ikegaya Y
  • 雑誌名: Science 巻: 335 ページ: 353-356
  • DOI: 10.1126/science.1210362
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ca_v2.1 in cerebellar Purkinje cells regulates competitive excitatory synaptic wiring, cell survival, and cerebellar biochemical compartmentalization (2012)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki T, Yamasaki M, Hashimoto K, Yamazaki M, Abe M, Usui H, Kano M, Sakimura K, Watanabe M
  • 雑誌名: J.Neurosci. 巻: 32 ページ: 1311-1328
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2755-11.2012
  • 査読あり
• [雑誌論文] 小脳プルキンエ細胞樹状突起活動のin vivoイメージング (2012)
  • 著者名/発表者名: 喜多村和郎、橋本浩一、狩野方伸
  • 雑誌名: 生体の科学 巻: 63 ページ: 26-33
• [雑誌論文] Synaptogenesis and synaptic elimination (2012)
  • 著者名/発表者名: Kano M, Watanabe M
  • 雑誌名: Handbook of Cerebellum and Cerebellar Disorders 巻: (In press)(掲載確定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] GABAergic inhibition regulates developmental synapse elimination in the cerebellum (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakayama H, Miyazaki T, Kitamura K, Hashimoto K, Yanagawa Y, Obata K, Sakimura K, Watanabe M, Kano M
  • 雑誌名: Neuron 巻: (In press)(掲載確定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Endocannabinoids and retrograde modulation of synaptic transmission (2011)
  • 著者名/発表者名: Ohno-Shosaku T, Tanimura A, Hashimotodani Y, Kano M
  • 雑誌名: Neuroscientist 巻: (Published online on April 29)
  • DOI: 10.1177/1073858410397377
  • 査読あり
• [雑誌論文] A role for myosin Va in cerebellar plasticity and motor learning : a possible mechanism underlying neurological disorder in myosin Va disease (2011)
  • 著者名/発表者名: Miyata M, Kishimoto Y, Tanaka M, Hashimoto K, Hirashima N, Murata Y, Kano M, Takagishi Y
  • 雑誌名: J.Neurosci. 巻: 31 ページ: 6067-6078
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.5651-10.2011
  • 査読あり
• [雑誌論文] In vivo two-photon uncaging of glutamate revealing the structure-function relationships of dendritic spines in the neocortex of adult mice (2011)
  • 著者名/発表者名: Noguchi J, Nagaoka A, Watanabe S, Ellis-Davies GC, Kitamura K, Kano M, Matsuzaki M, Kasai H
  • 雑誌名: J.Physiol. 巻: 589 ページ: 2447-2457
  • DOI: 10.1113/jphysiol.2011.207100
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular and morphological configuration for 2-arachidonoylglycerol-mediated retrograde signaling at mossy cell-granule cell synapses in the dentate gyrus (2011)
  • 著者名/発表者名: Uchigashima M, Yamazaki M, Yamasaki M, Tanimura A, Sakimura K, Kano M, Watanabe M
  • 雑誌名: J.Neurosci. 巻: 31 ページ: 7700-7714
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.5665-10.2011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Postsynaptic P/Q-type Ca^<2+> channel in Purkinje cell mediates synaptic competition and elimination in developing cerebellum (2011)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto K, Tsujita M, Miyazaki T, Kitamura K, Yamazaki M, Shin H-S, Watanabe M, Sakimura K, Kano M
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 巻: 108 ページ: 9987-9992
  • DOI: 10.1073/pnas.1101488108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Developmental switching of perisomatic innervation from climbing fibers to basket cell fibers in cerebellar Purkinje cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Ichikawa R, Yamasaki M, Miyazaki T, Konno K, Hashimoto K, Tatsumi H, Inoue Y, Kano M, Watanabe M
  • 雑誌名: J.Neurosci. 巻: 31 ページ: 16916-16927
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2396-11.2011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Climbing fiber synapse elimination in cerebellar Purkinje cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Watanabe M, Kano M
  • 雑誌名: Eur.J.Neurosci. 巻: 34 ページ: 1697-1710
  • DOI: 10.1111/j.1460-9568.2011.07894.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] シナプス伝達を修飾する脂質メディエーター、内因性カンナビノイド (2011)
  • 著者名/発表者名: 橋本谷祐輝、谷村あさみ、狩野方伸
  • 雑誌名: 日本神経精神薬理学雑誌 巻: 31 ページ: 105-109
• [雑誌論文] 内因性カンナビノイドによるシナプス伝達調節のメカニズム (2011)
  • 著者名/発表者名: 谷村あさみ、橋本谷祐輝、狩野方伸
  • 雑誌名: 生化学 巻: 83 ページ: 704-714
• [学会発表] Adaptation of reward-based free-choices is impaired by cannabinoid receptor (CB_1) antagonist (2012)
  • 著者名/発表者名: N., Kano, M., Kimura, M.
  • 学会等名: 第89回日本生理学会大会
  • 発表場所: 松本文化会館(長野県)
  • 年月日: 2012-03-31
• [学会発表] Retardation of habituation leaning and suppression or synaptic plasticity in the dentate gyrus by the endocannnabinoid 2-arachidonoylglycerol signaling (2012)
  • 著者名/発表者名: Sugaya, Y., Yamazaki M., Sakimura, K., Kano, M.
  • 学会等名: 第89回日本生理学会大会
  • 発表場所: 松本文化会館(長野県)
  • 年月日: 2012-03-29
• [学会発表] Refinement of Climbing Fiber to Purkinje Cell Synapses during Postnatal Cerebellar Development (2012)
  • 著者名/発表者名: Kano, M.
  • 学会等名: 1^<st> International Syposium/59^<th> NIBB Conference
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター(愛知県)(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-11
• [学会発表] Retrograde modulation of synaptic transmission by the endocannabinoid 2-arachidonoylglycerol (2011)
  • 著者名/発表者名: M.KANO, A.TANIMURA, M.YAMAZAKI, M.UCHIGASHIMA, M.WATANABE, K.SAKIMURA
  • 学会等名: 17th International Biophysics Congress (IUPAB)
  • 発表場所: the China National Convention Centre(中国)(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-02
• [学会発表] Activity-dependent refinement of climbing fiber to Purkinje cell synapses during postnatal cerebellar development (2011)
  • 著者名/発表者名: M.KANO, K.HASHIMOTO, Y.KAWAMURA, H.NAKAYAMA, K.KITAMURA, K.SAKIMURA
  • 学会等名: COLD SPRING HARBOR ASIA CONFERENCE : "Assembly, Plasticity, Dysfunction and Repair of Neural Circuits"
  • 発表場所: 蘇州Dushu Lake Conference Center(中国)(招待講演)
  • 年月日: 2011-10-19
• [学会発表] Endocannabinoid release and retrograde synaptic suppression mediated by group I mGluR and other G_q/11-coupled receptors (2011)
  • 著者名/発表者名: M.KANO
  • 学会等名: 7th International Meeting on Metabotropic Glutamate Receptors
  • 発表場所: Grande Albergo Capotaormina(イタリア)(招待講演)
  • 年月日: 2011-10-04
• [学会発表] Activity-dependent maturtion of climbing fiber to Purkinje cell synapses during postnatal cerebellar development (2011)
  • 著者名/発表者名: M.KANO
  • 学会等名: 4^<th> International Symposium of the Society for Research on the Cerebellum
  • 発表場所: 東京大学(東京都)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-18
• [学会発表] The endocannabinoid, 2-arachidonoylglycerol, has different effects on long-term potentiation in vivo between the dentate gyrus and the hippocampal CA1 (2011)
  • 著者名/発表者名: Sugaya, Y., Tanimura, A., Yamazaki, M., Sakimura, K., Kano, M.
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] Roles of Purkinje cell activity in climbing fiber synapse elimination in an organotypic coculture preparation of the cerebellum and medulla oblongata (2011)
  • 著者名/発表者名: Mikuni, T., Uesaka, M., Kano, M.
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] Postsynaptic P/Q type voltage-dependent Ca^<2+> channel is involved in refinement of cerebellar climbing fiber to Purkinje cell synapses in early postnatal development (2011)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto, K., Tsujita, M., Miyazaki, T., Kitamura, K., Yamazaki M., Shin Hee-sup, Watanabe M., Sakimura K., Kano, M.
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] Impaired reward-related behaviors in mice lacking the endocannabinoid synthesizing enzyme diacylglycerol lipase alpha (2011)
  • 著者名/発表者名: Cagniard, B., Tanimura, A., Yamazaki, M., Sakimura, K., Kano.
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] Enhanced synchrony of climbing fiber-induced Ca^<2+> signaling in cerebellar Purkinje cells in GluD2 (GluRδ2) knockout mouse (2011)
  • 著者名/発表者名: Hashizume, M., Kitamura, K., Sakimura, K., Kano, M.
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] Synapse "non-specific" degradation of the endocannabinoid 2-arachidonoylglycerol mediates depolarization-induced retrograde synaptic suppression in cerebellar Purkinje cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Tanimura, A., Yamazaki, M., Uchigashima, M., Uesaka, N., Mikuni, T., Hashimoto, K., Watanabe, M., Sakimura, K., Kano, M.
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] Desynchronization of cerebellar Purkinje cell population activity during postnatal development (2011)
  • 著者名/発表者名: Good, JK., Kitamura, K., Kano, M.
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] Adenosine A1 receptor interacts with mGluR1 and regulates cerebellar LTD (2011)
  • 著者名/発表者名: Kamikubo, U., Fujita, Y., Shimomura, T., Miyajima, T., Fujino, M., Tabata, T., Fukurotani, K., Kano, M., Sakurai, T.
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] Activity-dependent synapse elimination during postnatal development (2011)
  • 著者名/発表者名: M.KANO
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Cerebellum
  • 発表場所: Colby-Sawyer Colloge(アメリカ)(招待講演)
  • 年月日: 2011-08-24
• [学会発表] Requirement of type 1 metabotropic glutamate receptor for experience-dependent pruning of retinogeniculate synapses (2011)
  • 著者名/発表者名: Narushima, M., Uchigashima, M., Hashimoto, K., Aiba, A., Watanabe, M., Miyata, M., Kano, M.
  • 学会等名: 8th IBRO World Congress of Neuroscience, 2011
  • 発表場所: Fortezza da Basso(イタリア)
  • 年月日: 2011-07-18
• [学会発表] Mode of endocannabinoid degradation after depolarization-induced retrograde synaptic suppression in cerebellar Purkinje cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Tanimura, A., Yamazaki, M., Uchigashima, M., Uesaka, N., Mikuni, T., Hashimoto, K., Watanabe, M., Sakimura, K., Kano, M.
  • 学会等名: 8th IBRO World Congress of Neuroscience, 2011
  • 発表場所: Fortezza da Basso(イタリア)
  • 年月日: 2011-07-18
• [学会発表] Neuroscience research and education in Tokyo after the 0311 disaster (2011)
  • 著者名/発表者名: Kano, M
  • 学会等名: 8th IBRO World Congress of Neuroscience, 2011
  • 発表場所: Fortezza da Basso(イタリア)
  • 年月日: 2011-07-17
• [学会発表] Molecular and morphological configuration for 2-arachidonoylglycerol-mediated retrograde signaling at mossy cell-granule cell synapses in the dentate gyrus (2011)
  • 著者名/発表者名: Uchigashima, M., Yamazaki, M., Yamasaki, M., Tanimura, A., Sakimura K., Kano, M., Watanabe M
  • 学会等名: 8th IBRO World Congress of Neuroscience, 2011
  • 発表場所: Fortezza da Basso(イタリア)
  • 年月日: 2011-07-16
• [学会発表] Activity-dependent refinement of climbing fiber to Purkinje cell synapses during postnatal development (2011)
  • 著者名/発表者名: M.KANO
  • 学会等名: Symposium on Organization and Function of Neuronal Circuits in Movement Control
  • 発表場所: Trolleholm Castle(スウェーデン)(招待講演)
  • 年月日: 2011-05-28
• [学会発表] Synapse type-independent degradation of 2-arachidonoylglycerol in the cerebellum (2011)
  • 著者名/発表者名: M.KANO
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Cannabinoid Function in the CNS
  • 発表場所: レ・ディアブレレ・コンファレンスセンター(スイス)(招待講演)
  • 年月日: 2011-05-24