中枢神経系ネットワークのカルシウム制御と病態生理機構

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25221304
• 研究機関: 日本大学
• 研究代表者: 飯野 正光 日本大学, 医学部, 特任教授 (50133939)
• 研究分担者: 金丸 和典 日本大学, 医学部, 准教授 (10456105)
• 研究期間 (年度): 2013-05-31 – 2018-03-31
• キーワード: シグナル分子 / 生体分子 / 脳・神経 / 薬理学 / 生理学

研究実績の概要

Ca2+シグナル機構と病態の関連を以下の項目で追求した。
１）NOによるCa2+放出機構（NICR機構）の病態生理　リアノジン受容体が脳傷害後の治療標的となる可能性を示す論文発表を前年度までに完了した。
２）グリア細胞Ca2+シグナル機構の病態生理　本研究で確立した脳傷害前後の生体内アストロサイトCa2+イメージング解析により、傷害後に分単位の短時間でアストロサイト機能変動が起こることが示唆された。その分子実態を解明するため、傷害後の脳組織からアストロサイトを含む細胞分画を精製してプロテオミクス解析を行った結果、細胞骨格タンパク質やトランスポーターなど数種類のタンパク質が短期間で量もしくは質的に変動することを突き止めた（学会発表済み）。さらに、アストロサイトCa2+シグナル抑制マウスを用いて同様の解析を行い、長期間での遺伝子発現変動解析では明らかでなかった予備的知見を得た。
３）細胞内小器官Ca2+動態の病態生理　細胞内小器官用Ca2+インジケーターCEPIAをアデノ随伴ウイルスを用いアストロサイト小胞体に特異的に発現させ、脳スライス標本を用いてノルアドレナリン刺激に伴うCa2+放出を観察した。2型IP3受容体欠損マウスでは通説通り細胞質Ca2+シグナルはほとんど見られないが、小胞体からのCa2+放出およびミトコンドリアへのCa2+流入は、野生型マウスのものと比較すると小さいものの、有意に観察されることを突き止め論文発表を行った。
４）生体内Ca2+可視化法の応用拡大　膵β細胞特異的にYC-Nano50を発現するトランスジェニックマウスを作成し、生体内β細胞Ca2+イメージング法を確立した。生体内で膵島のCa2+活動様式を捉えることに成功し、パルス状インスリン分泌の基盤となり得るCa2+活動を世界で初めて観察した（学会発表済み）。これにより病態解明に至る道筋が整備された。

現在までの達成度 (段落)

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Visualization of astrocytic intracellular Ca2+ mobilization (2019)
  • 著者名/発表者名: Okubo Yohei、Iino Masamitsu
  • 雑誌名: The Journal of Physiology 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1113/JP277609
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of Endoplasmic Reticulum-Mediated Ca2+ Signaling in Neuronal Cell Death (2018)
  • 著者名/発表者名: Okubo Yohei、Mikami Yoshinori、Kanemaru Kazunori、Iino Masamitsu
  • 雑誌名: Antioxidants & Redox Signaling 巻: 29 ページ: 1147～1157
  • DOI: 10.1089/ars.2018.7498
  • 査読あり
• [雑誌論文] A three-dimensional single-cell-resolution whole-brain atlas using CUBIC-X expansion microscopy and tissue clearing (2018)
  • 著者名/発表者名: Murakami Tatsuya C.、Mano Tomoyuki、Saikawa Shu、Horiguchi Shuhei A.、Shigeta Daichi、Baba Kousuke、Sekiya Hiroshi、Shimizu Yoshihiro、Tanaka Kenji F.、Kiyonari Hiroshi、Iino Masamitsu、Mochizuki Hideki、Tainaka Kazuki、Ueda Hiroki R.
  • 雑誌名: Nature Neuroscience 巻: 21 ページ: 625～637
  • DOI: 10.1038/s41593-018-0109-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Efficient High-Throughput Screening by Endoplasmic Reticulum Ca2+Measurement to Identify Inhibitors of Ryanodine Receptor Ca2+-Release Channels (2018)
  • 著者名/発表者名: Murayama Takashi、Kurebayashi Nagomi、Ishigami-Yuasa Mari、Mori Shuichi、Suzuki Yukina、Akima Ryunosuke、Ogawa Haruo、Suzuki Junji、Kanemaru Kazunori、Oyamada Hideto、Kiuchi Yuji、Iino Masamitsu、Kagechika Hiroyuki、Sakurai Takashi
  • 雑誌名: Molecular Pharmacology 巻: 94 ページ: 722～730
  • DOI: 10.1124/mol.117.111468
  • 査読あり
• [雑誌論文] Efficient Gene Transfer to Myelinating Schwann Cells in the Rodent Sciatic Nerve Using In Vivo Electroporation (2018)
  • 著者名/発表者名: Ino Daisuke、Iino Masamitsu
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: Myelin ページ: 287～292
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-7862-5_23
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chemical Landscape for Tissue Clearing Based on Hydrophilic Reagents (2018)
  • 著者名/発表者名: Tainaka K、Murakami TC.、Susaki EA.、Shimizu C、Saito R、Takahashi K、Hayashi-Takagi A、Sekiya H、Arima Y、Nojima S、Ikemura M、Ushiku T、Shimizu Y、Murakami M、Tanaka KF.、Iino M、Kasai H、Sasaoka T、Kobayashi K、Miyazono K、Morii E、Isa T、Fukayama M、Kakita A、Ueda HR.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 24 ページ: 2196～2210.e9
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2018.07.056
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Inositol 1,4,5-trisphosphate receptor type 2-independent Ca2+ release from the endoplasmic reticulum in astrocytes (2018)
  • 著者名/発表者名: Okubo Yohei、Kanemaru Kazunori、Suzuki Junji、Kobayashi Kenta、Hirose Kenzo、Iino Masamitsu
  • 雑誌名: Glia 巻: 67 ページ: 113～124
  • DOI: 10.1002/glia.23531
  • 査読あり
• [学会発表] 興奮性異常による不整脈に対する2型リアノジン受容体（RyR2）阻害薬の効果 (2019)
  • 著者名/発表者名: 呉林なごみ，村山尚、田村真衣、森修一、湯浅磨里、影近弘之、鈴木純二、金丸和典、飯野正光、森本幸生、櫻井隆
  • 学会等名: 第48回日本心脈管作動物質学会
• [学会発表] Efficient High-Throughput Screening for Type 1 Ryanodine Receptor Inhibitors using ER Ca2+ Measurements (2019)
  • 著者名/発表者名: Takashi Murayama, Nagomi Kurebayashi, Mari Yuasa-Ishigami, Shuichi Mori, Haruo Ogawa, Junji Suzuki, Kazunori Kanemaru, Masamitsu Iino, Hiroyuki Kagechika, Takashi Sakurai
  • 学会等名: The Biophysical Society Annual Meeting
• [学会発表] Effects of Novel RyR2 Inhibitors on Diseased Hearts (2019)
  • 著者名/発表者名: Nagomi Kurebayashi, Takashi Murayama, Mai Tamura, Shuichi Mori, Mari Yuasa-Ishigami, Hiroyuki Kagechika, Junji Suzuki, Kazunori Kanemaru, Masamitsu Iino, Sachio Morimoto, Takashi Sakurai
  • 学会等名: The Biophysical Society Annual Meeting
• [学会発表] Investigation of Mutant Ryanodine Receptor Channel Activity using Func- tional Analysis and Molecular Dynamics (2019)
  • 著者名/発表者名: Toshiko Yamazawa, Haruo Ogawa, Maki Yamaguchi, Takashi Murayama, Hideto Oyamada, Junji Suzuki, Nagomi Kurebayashi, Kazunori Kanemaru, Takashi Sakurai, Masamitsu Iino.
  • 学会等名: The Biophysical Society Annual Meeting
• [学会発表] Inositol 1,4,5-trisphosphate receptor type 2-independent Ca2+_release from the endoplasmic reticulum in astrocytes (2019)
  • 著者名/発表者名: 大久保洋平、金丸和典、鈴木純二、小林憲太、廣瀬謙造、飯野正光
  • 学会等名: 第92回薬理学会年会
• [学会発表] Negative regulation of mitochondrial Ca2+_uptake by MICU1 is involved in high glucose-induced insulin secretion (2019)
  • 著者名/発表者名: 太向勇、金丸和、飯野正光
  • 学会等名: 第92回薬理学会年会
• [学会発表] In vivo Ca2+_imaging analysis of β-cells with transgenic mouse expressing genetically encoded Ca2+ indicators (2019)
  • 著者名/発表者名: 金丸和典、太向勇、飯野正光
  • 学会等名: 第92回薬理学会年会
• [学会発表] High throughput screening of new RyR2 inhibitors having anti-arrhythmic effect (2019)
  • 著者名/発表者名: Masatoshi Ito, Nagomi Kurebayashi, Takashi Murayama, Mai Tamura, Mari Ishigami-Yuasa, Shuichi Mori, Hiroyuki Kagechika, Junji Suzuki, Kazunori Kanemaru, Masamitsu Iino, Takashi Sakurai
  • 学会等名: The 9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress
• [学会発表] Screening for novel RyR2 inhibitor by ER Ca2+ monitoring (2019)
  • 著者名/発表者名: Mai Tamura, Nagomi Kurebayashi, Takashi Murayama, Shuichi Mori, Mari Ishigami Yuasa, Hiroyuki Kagechika, Junji Suzuki, Kazunori Kanemaru, Masamistu Iino, Takashi Sakurai
  • 学会等名: The 9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress
• [学会発表] Calcium oscillation complexes in colonic musculatures of mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Shinsuke Nakayama, Chiho Takai, Takana Yamada, Naoko Iwata, Kazunori Kanemaru, Kenji Tanaka, Masamitsu Iino
  • 学会等名: The 9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress
• [学会発表] Coupling between NO and Ca2+_leads to neuron death. (2018)
  • 著者名/発表者名: Iino, M.
  • 学会等名: Indian Pharmacological Society Annual Meeting (IPSCON _ 2017)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 高感度カルシウムインジケータータンパク質YC-Nano50を用いた膵β細胞の生体内イメージング解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 金丸 和典、太向 勇、北島 奈美、関谷 敬、飯野 正光
  • 学会等名: 第138回日本薬理学会関東部会
• [学会発表] Visualization of astrocytic intracellular calcium mobilization. (2018)
  • 著者名/発表者名: Iino, M.
  • 学会等名: FASEB Summer Research Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Visualization of Ca2+ dynamics within the endoplasmic reticulum for the study of astrocytic functions (2018)
  • 著者名/発表者名: Yohei Okubo, Kazunori Kanemaru, Masamitsu Iino
  • 学会等名: The 18th World Congress of Basic and Clinical Pharmacology
• [学会発表] Imaging analysis of intracellular pathway components during glucose-stimulated insulin secretion in pancreatic b-cells. (2018)
  • 著者名/発表者名: Isamu Taiko, Kazunori Kanermaru, Masamitsu Iino
  • 学会等名: The 18th World Congress of Basic and Clinical Pharmacology
• [学会発表] In vivo Ca2+ imaging analysis of b-cells using an ultrasensitive Ca2+ indicator YC-Nano50. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kazunori Kanermaru, Isamu Taiko, Nami Kitajima, Hiroshi Sekiya, Masamitsu Iino
  • 学会等名: The 18th World Congress of Basic and Clinical Pharmacology
• [学会発表] Discovery of novel RyR2 inhibitors as candidates for anti-arrhythmic drugs. (2018)
  • 著者名/発表者名: Mai Tamura, Nagomi Kurebayashi, Takashi Murayama, Shuichi Mori, Mari Ishigami-Yuasa, Hiroyuki Kagechika, Junji Suzuki, Kazunori Kanemaru, Masamitsu Iino, Takashi Sakurai
  • 学会等名: The 18th World Congress of Basic and Clinical Pharmacology
• [学会発表] 小胞体内Ca2+濃度測定による新規RyR1阻害薬のハイスループットスクリーニング (2018)
  • 著者名/発表者名: 村山 尚、呉林 なごみ、湯浅（石上）磨里、森 修一、鈴木 志奈、秋間 龍之介、小川 治夫、鈴木 純二、金丸 和典、小山田 英人、木内 祐二、飯野 正光、影近 弘之、櫻井 隆
  • 学会等名: 日本筋学会第4回学術集会
• [学会発表] 悪性高熱症関連変異を有する骨格筋型リアノジン受容体の構造と機能変化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山澤徳志子、山口眞紀、小川治夫、村山尚、小山田英人、呉林なごみ、鈴木純二、金丸和典、櫻井隆、飯野正光
  • 学会等名: 日本筋学会第4回学術集会
• [学会発表] 膵β細胞カルシウムシグナルの生体内イメージング解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 金丸 和典、太向 勇、飯野 正光
  • 学会等名: 生理研研究会「シグナル動態の可視化と操作に基づく多階層機能解析の新展開」
• [学会発表] アストロサイトにおけるIP3受容体2型非依存性Ca2+放出 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大久保 洋平、金丸 和典、廣瀬 謙造、飯野 正光
  • 学会等名: 生理研研究会「シグナル動態の可視化と操作に基づく多階層機能解析の新展開」
• [学会発表] 小胞体内Ca2+濃度測定によるリアノジン受容体阻害薬探索システムの開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 村山 尚、呉林 なごみ、湯浅（石上）磨里、森 修一、鈴木 志奈、秋間 龍之介、小川 治夫、鈴木 純二、金丸 和典、小山田 英人、木内 祐二、飯野 正光、影近 弘之、櫻井 隆
  • 学会等名: 第139回日本薬理学会関東部会
• [学会発表] Imaging Ca2+ signals in the brain in health and disease. (2017)
  • 著者名/発表者名: Iino, M.
  • 学会等名: Experimental Biology 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Calcium Release: The View from Inside the Stores. (2017)
  • 著者名/発表者名: Iino, M.
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Calcium Signalling
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] てんかん誘発性神経細胞死を担う一酸化窒素依存性1型リアノジン受容体活性化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大久保 洋平、三上 義礼、金丸 和典、飯野 正光
  • 学会等名: 生理研研究会「シグナル動態の可視化と操作に基づく多階層機能解析の新展開」
• [学会発表] Coupling between NO and Ca2+ in the brain in health and disease. (2017)
  • 著者名/発表者名: Iino, M.
  • 学会等名: Annual Convention 2017 of Korean Society of Pharmacology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Astrocytic calcium signaling in health and disease. (2017)
  • 著者名/発表者名: 飯野 正光
  • 学会等名: グリア研究会
  • 招待講演
• [備考] 日本大学医学部細胞分子薬理学部門
  • URL: http://www.med.nihon-u.ac.jp/department/pharmacology/index.html