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2011 年度 実施状況報告書

グリア-神経乳酸シャトルによる記憶形成と脳老化調節機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 23650198
研究機関(財)東京都医学総合研究所

研究代表者

齊藤 実  (財)東京都医学総合研究所, 運動・感覚システム分野, 参事研究員 (50261839)

研究分担者 堀内 純二郎  首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (80392364)
研究期間 (年度) 2011-04-28 – 2013-03-31
キーワード(1)学習記憶 / (2)老化 / (3)グリア / (4)乳酸 / (5)ショウジョウバエ
研究概要

加齢性記憶障害は脳老化の重要な指標であるが、その分子機構は未だ殆ど分かっていない。我々はグリアにあるピルビン酸カルボキシラーゼ(PC)の活性が、加齢に伴い上昇することが加齢性記憶障害の原因であることをショウジョウバエで見出した。では何故PC 活性が上昇すると加齢性記憶障害が起こるのか? グリアからは乳酸が、神経活動に応じて神経細胞に供給される[グリア-神経乳酸シャトル(GNLS)]。我々は生理的意義が不明だったGNLSが学習記憶に必要であり、加齢性記憶障害はPC の活性上昇によりGNLS が低下したことによる乳酸低下によるとの仮説を立て、本研究で検証を行なった。先ずGNLSを担う乳酸合成酵素LDHの変異体で連合学習が顕著に障害されること、また乳酸の輸送に関わるモノカルボン酸トランスポーター(MCT1)の変異体でも同様に顕著な学習障害を見出した。また連合学習により予想通り乳酸レベルが上昇することを確認し、予備結果のとおり、加齢体に乳酸を摂取させると顕著な加齢性記憶障害の改善がみられることを確認した。そこで加齢体で乳酸レベルが低下しているか調べたところ、予想外にも加齢体では乳酸レベルが学習後に上昇した乳酸レベル程度にまで上昇していた。では何故PCの活性上昇により加齢性記憶障害が起こるのか? dPCの活性上昇により産生が上昇するオキサロ酢酸とオキサロ酢酸から産生されるアスパラギン酸には、グリア由来のNMDA受容体アゴニストであるD-セリンを産生するセリンラセマーゼ(SR)に対する阻害効果があることに着目し、老齢体でD-セリンレベルを調べたところ、顕著な低下がみられた。

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

当初の予想と異なり、乳酸による加齢性記憶障害の改善効果の生化学的背景は具体的にはつかめなかったが、GNLSが連合学習に必要なことが遺伝学的解析、薬理学的解析により示すことが出来たから。

今後の研究の推進方策

これまでの結果からD-セリンと加齢性記憶障害との関わりは生化学的解析から示唆されている。そこで実際にD-セリンにより加齢性記憶障害が改善するのか?またdPC活性を人為的に上げればD-セリンレベルが低下し、加齢性記憶障害と同様の記憶障害が現れるのか?等について検証を進めていく。

次年度の研究費の使用計画

物品費70,000、旅費50,000、その他20,000

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2012 2011 2001

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (8件)

  • [雑誌論文] Mg2+ block of Drosophila NMDA receptors is required for long-term memory formation and CREB-dependent gene expression.2012

    • 著者名/発表者名
      Miyashita T, Oda Y, Horiuchi J, Yin JC, Morimoto T, Saitoe M.
    • 雑誌名

      Neuron

      巻: in press ページ: 0.0

    • DOI

      in press

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mutations in the Drosophila insulin receptor substrate, CHICO, impair olfactory associative learning.2012

    • 著者名/発表者名
      Naganos S, Horiuchi J, Saitoe M.
    • 雑誌名

      Neurosci Res

      巻: 73 ページ: 49.55

    • DOI

      doi:10.1016/j.neures.2012.02.001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reactive oxygen species are not involved in the onset of age-related memory impairment in Drosophila.2012

    • 著者名/発表者名
      Hirano Y, Kuriyama Y, Miyashita T, Horiuchi J, Saitoe M.
    • 雑誌名

      Genes, Brain and Behavior

      巻: 11 ページ: 79-86

    • DOI

      DOI: 10.1111/j.1601-183X.2011.00748.x

    • 査読あり
  • [学会発表] Correlated activation of dopamine receptor is an essential for associative synaptic plasticity relevant to olfactory aversive memory.2011

    • 著者名/発表者名
      上野耕平、長野慎太郎、齊藤 実
    • 学会等名
      第34回日本神経科学学会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2011.9.15
  • [学会発表] mediated glial gene expression required for long-term memory formation.2011

    • 著者名/発表者名
      松野元美、齊藤 実
    • 学会等名
      第34回日本神経科学学会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2011.9.15
  • [学会発表] in vivo imaging analysis of neural plasticity in mushroom body neurons. 「Visualization and optic control of neural circuit underlying behavior」2011

    • 著者名/発表者名
      上野耕平、齊藤 実
    • 学会等名
      第34回日本分子生物学会年会ワークショップ(招待講演)
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2011.12.13
  • [学会発表] Learning-related synaptic plasticity in the Drosophila mushroom bodies require correlated activation of NMDA, acetylcholine and dopamine D1 receptors.2011

    • 著者名/発表者名
      Ueno K, Naganos S, Saitoe M.
    • 学会等名
      Neurobiology of Drosophila.
    • 発表場所
      Cold Spring Harbor Laboratory, NY, USA
    • 年月日
      2011. 10.6
  • [学会発表] Maintenance of long-term memory requires persistent regulation of gene expression.2011

    • 著者名/発表者名
      Hirano Y, Saitoe M.
    • 学会等名
      Neurobiology of Drosophila.
    • 発表場所
      Cold Spring Harbor Laboratory, NY, USA
    • 年月日
      2011. 10.4
  • [学会発表] Maintenance of long-term memory requires persistent regulation of gene expression2011

    • 著者名/発表者名
      平野恭敬、齊藤 実
    • 学会等名
      第34回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2011-12-13
  • [学会発表] 長期記憶の保持には持続的な遺伝子発現制御が必須である2011

    • 著者名/発表者名
      平野恭敬、齊藤 実
    • 学会等名
      第34回日本神経科学学会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2011-09-17
  • [学会発表] Learning and Memory: A Synthesis of Flies and Honeybees Janelia Farm HHMI Conference. (招待講演)2001

    • 著者名/発表者名
      Saitoe M
    • 学会等名
      Regulation of Drosophila age-related memory impairment by glial cells.(招待講演)
    • 発表場所
      Janelia Farm Research Campus, VA, USA
    • 年月日
      20011.5.16

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公開日: 2013-07-10  

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