マルチモーダルＧＡＢＡの視点で挑む発達障害性疾患病因のタウリン仮説

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24659508
• 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)
• キーワード: クロライドホメオダイナミクス / 大脳皮質 / 発達障害 / 皮質板細胞 / GABA / タウリン / タウリントランスポーター / 細胞移動

研究概要

母体由来タウリン減少による胎児脳のマルチモーダルGABAの変調という病因仮説に則り、前年から継続して胎仔での実験を行い、さらに生後でも検討した。
タウリントランスポーターKOマウスにおける細胞配置異常の抽出：胎仔脳タウリン含量が野生型の1/8のホモミュータントの細胞移動状態を調べるため、胎生14.5日目にBrdUを母体腹腔内投与し、３日後にGAD65/67とBrdUの免疫染色を行い、大脳皮質錐体細胞とGABA細胞の移動障害による細胞配置の異常の検出を試みた。GAD抗体が働かず細胞種の区別ができなかったため、mRFPの電気穿孔法による皮質板細胞の標識に切り替えた。移動への影響の結論を得るためには例数を増やす必要があった。
母体タウリン合成阻害モデルを用いた胎仔脳タウリンの解析：パッチクランプで解析したところ、タウリンはGABA受容体に競合的に結合するが親和性は低く、脱感作も示さなかった。また、大脳皮質の細胞外タウリンは濃度勾配を形成し、サブプレート＞皮質板＞脳室帯の順で、多いところでは1 ｍM程度と推定された。
モデル動物脳の生後におけるシナプス伝達・神経回路機能異常の抽出：細胞外タウリンと競合する細胞外GABA量が胎仔期に半減し、生後3週齢で、海馬、前頭前野、体性感覚野でパルブアルブミン陽性GABA細胞数が減少するモデルを用いた。パッチクランプ法を用いてトニックGABAA受容体電流と自発性抑制性シナプス後電流を体性感覚野で記録した。脳波の周波数解析も含めた総合的な解析が必要と考えられた。
モデル動物胎仔脳のDNAメチル化解析：生後3週齢の海馬、体性感覚野について、タウリンの胎仔移行に影響する可能性のある母体ストレスの有無、GABA含有量の差でグループ分けした。PBAT法を用い、次世代シーケンサーで網羅的DNAメチル化解析を行った結果、多数の遺伝子DNAにメチル化状態の変化がみられた。

研究成果

• [雑誌論文] Accumulation of GABAergic neurons, causing a focal ambient GABA gradient, and downregulation of KCC2 are induced during microgyrus formation in a mouse model of polymicrogyria (2014)
  • 著者名/発表者名: Wang, T., Kumada, T., Morishima, T., Iwata, S., Kaneko, T., Yanagawa, Y., Yoshida, S. and Fukuda, A.
  • 雑誌名: Cerebral Cortex 巻: 24 ページ: 1088-1101
  • DOI: 10.1093/cercor/bhs375
  • 査読あり
• [雑誌論文] Activity-dependent endogenous taurine release facilitates excitatory neurotransmission in the neocortical marginal zone of neonatal rats. (2014)
  • 著者名/発表者名: Qian, T., Chen, R., Nakamura, M., Furukawa, T., Kumada, T., Akita, T., Kilb, W., Luhmann, H. J., Nakahara, D., Fukuda, A.
  • 雑誌名: Frontiers in Cellular Neuroscience 巻: 8 ページ: ―
  • DOI: doi: 10.3389/fncel.2014.00033
  • 査読あり
• [雑誌論文] 胎児脳発達における母体ストレスの影響：特に抑制性神経との関係について. (2014)
  • 著者名/発表者名: 福田敦夫.
  • 雑誌名: ベビーサイエンス 巻: 13 ページ: 2-24
• [雑誌論文] Cl^- homeodynamics in gap-junction-coupled astrocytic networks on activation of GABAergic synapses (2013)
  • 著者名/発表者名: Egawa, K., Yamada, J., Furukawa, T., Yanagawa, Y. and Fukuda, A.
  • 雑誌名: The Journal of Physiology 巻: 591 ページ: 3901-3917
  • DOI: 10.1113/jphysiol.2013.257162
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pre- and post-synaptic switches of GABA actions associated with Cl^- homeostatic changes are induced in the spinal nucleus of the trigeminal nerve in a rat model of trigeminal neuropathic pain (2013)
  • 著者名/発表者名: Wei, B., Kumada, T., Furukawa, T., Inoue, K., Watanabe, M., Sato, K. and Fukuda, A.
  • 雑誌名: Neuroscience 巻: 228 ページ: 334-348
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2012.10.043
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modulation of allopregnanolone on excitatory transmitters release from single glutamatergic terminal (2013)
  • 著者名/発表者名: Iwata, S., Wakita, M., Shin, M., Fukuda, A. and Akaike, N.
  • 雑誌名: Brain Research Bulletin 巻: 93 ページ: 39-46
  • DOI: 10.1016/j.brainresbull.2012.11.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] A perturbation of multimodal GABA functions underlying the formation of focal cortical malformations : assessments by using animal models (2013)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, A. and Wang, T.
  • 雑誌名: Neuropathology 巻: 33 ページ: 480-486
  • DOI: 10.1111/neup.12021
  • 査読あり
• [雑誌論文] De novo mutations in GNAO1 encoding a Gαo subunit of heterotrimeric G proteins, cause epileptic encephalopathy. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, K., Kodera, H., Akita, T., Shiina, M., Kato, M., Hoshino, H., Terashima, H., Osaka, H., Nakamura, S., Kumada, T., Furukawa, T., Iwata, S., Shiihara, T., Miyatake, S., Koshimizu, E., Nishiyama, K., Nakashima, M., Tsurusaki, Y., Miyake, N., Hayasaka, K., Ogata, K., Fukuda, A., Matsumoto, N. and Saitsu, H.
  • 雑誌名: The American Journal of Human Genetics 巻: 93 ページ: 496-505
  • DOI: doi:10.1016/j.ajhg.2013.07.014.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pathophysiological power of improper tonic GABAA conductances in mature and immature models. (2013)
  • 著者名/発表者名: Egawa, K. and Fukuda, A.
  • 雑誌名: Frontiers in Neural Circuits 巻: 7 ページ: ―
  • DOI: doi:10.3389/fncir.2013.00170
  • 査読あり
• [雑誌論文] アンジェルマン症候群の運動障害と小脳での持続性抑制の低下. (2013)
  • 著者名/発表者名: 江川 潔、福田敦夫.
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 31 ページ: 914-917
• [学会発表] Visualization of the glutamate release in the mouse retina. (2014)
  • 著者名/発表者名: Mahito Ohkuma, Kayo Horio, Makoto Kaneda, Sachiko Yoshida, Atsuo Fukuda, Ei-ichi Miyachi.
  • 学会等名: 第91回日本生理学会大会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 20140316-20140318
• [学会発表] Cl- homeodynamics in astrocytic networks on activation of tripartite GABAergic synapses. (2013)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, A., Egawa, K., Yamada, J., Furukawa, T. and Yanagawa, Y.
  • 学会等名: Society for Neuroscience 2013
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 20131109-20131113
• [学会発表] Developmental changes in the respiration-related rhythmic activity in mouse hypoglossal nucleus. (2013)
  • 著者名/発表者名: 岡部明仁, 荒田晶子, 清水-岡部千草, 小西史朗, 福田敦夫, 高山千利.
  • 学会等名: 第36回日本神経科学大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20130620-20130623
• [学会発表] Taurine is involved in the regulation of the intrinsic properties of the neural progenitors as a possible ligand of GABAA receptors in the mouse developing neocortex. (2013)
  • 著者名/発表者名: 栃谷史郎, 古川智範, 福田敦夫.
  • 学会等名: 第36回日本神経科学大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20130620-20130623
• [学会発表] Modulation of excitatory action of GABA in GnRH neurons in vivo cause impairment of fertility. (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡部美穂、鍋倉淳一、福田敦夫.
  • 学会等名: 第36回日本神経科学大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20130620-20130623
• [学会発表] Activity dependent release of taurine facilitates the excitatory neurotransmission in the marginal zone of developing cerebral cortex. (2013)
  • 著者名/発表者名: 熊田竜郎, 千 太哲, 中村直人, 古川智範, 山田順子, 秋田天平, Welner Kilb, Heiko, J. Luhmann, 中原大一郎, 福田敦夫.
  • 学会等名: 第36回日本神経科学大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20130620-20130623
• [学会発表] Valproate application to rat fetus changes developing GABA release and neuronal differentiation. (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉田祥子, 田野崎真, 福田敦夫, 笛田由紀子, 関野祐子.
  • 学会等名: 第36回日本神経科学大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20130620-20130623
• [学会発表] 母体ストレスとGABA合成酵素減少による仔脳の病的所見 GAD67遺伝子ヘテロ欠損仔への母体ストレスが生後脳のPV陽性GABA細胞を特異的に減少させる. (2013)
  • 著者名/発表者名: 内田 琢, 古川智範, 岩田暁美, 柳川右千夫, 福田敦夫.
  • 学会等名: 日本赤ちゃん学会第13回学術集会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20130525-20130526
• [学会発表] Maternal taurine as a modulator of fetal brain’s Cl- homeostasis.
  • 著者名/発表者名: Fukuda, A.
  • 学会等名: 93rd DPG Annual Meeting
  • 発表場所: Mainz, Germany
  • 招待講演
• [学会発表] Diminished tonic GABAA inhibition attributable to decreased GAT1 degradation in cerebellar granule cells in a model of Angelman syndrome.
  • 著者名/発表者名: 福田敦夫, 江川 潔.
  • 学会等名: 第36回日本神経科学大会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Developmental Cl- homeodynamics underlying neonatal seizures.
  • 著者名/発表者名: Fukuda, A.
  • 学会等名: Pediatric Academic Societies (PAS) Annual Meeting
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 招待講演
• [学会発表] Maternal taurine as a modulator of GABAA receptor and Cl- homeostasis during perinatal period.
  • 著者名/発表者名: Fukuda, A.
  • 学会等名: The 15th International Symposium on Neonatal Seizures and Related Disorders (ISNS)
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [図書] Chloride homeodynamics underlying pathogenic modal shifts of GABA actions. Chapter 46. Cellular Migration and Formation of Neuronal Connections (2013)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, A.
  • 総ページ数: 1080(857-878)
  • 出版者: Academic Press
• [図書] Multimodal GABAA receptor functions on cell development. Chapter 50. Cellular Migration and Formation of Neuronal Connections (2013)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, A. Nakanishi, Y., Kumada, T. and Furukawa, T.
  • 総ページ数: 1080(921-939)
  • 出版者: Academic Press
• [備考] 浜松医科大学神経生理学講座
  • URL: http://www.hama-med.ac.jp/uni_education_igakubu_igaku_seiri1.html