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2013 年度 実績報告書

低分子脂溶性ホルモンを介する脳の機能的発達調節に及ぼす環境因子の影響

研究課題

研究課題/領域番号 25281024
研究種目

基盤研究(B)

研究機関群馬大学

研究代表者

鯉淵 典之  群馬大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80234681)

研究分担者 下川 哲昭  群馬大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (90235680)
岩崎 俊晴  群馬大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (80375576)
竹下 章  公益財団法人冲中記念成人病研究所, その他部局等, 研究員 (20322646)
高鶴 裕介  群馬大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (30446265)
はい島 旭  群馬大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (70555672)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワード甲状腺ホルモン / 内分泌かく乱化学物質 / 脳発達
研究概要

胎生初期に構築された神経回路は発達期に再編成され機能的に成熟する。この際,神経・液性因子を介する環境からの刺激が不可欠である。液性因子ではステロイドや甲状腺ホルモンなど核内受容体(NR)と結合するホルモンが重要である。しかし,NR を介する転写レベルのかく乱作用によりニューロンにどのような機能的変化が生じ,高次脳機能異常につながるのか明らかではない。そこで,in vitro の分子生物学的実験を,モデル動物を用いた2 光子励起顕微鏡によるシナプス動態の長期的観察,電気生理学的解析,および行動解析実験と組み合わせ,統合的に解析した。具体的実績は以下の通り。
1)ホルモン環境を変化させたり,PCBやPFOS環境化学物質を投与したマウスで、行動解析をおこなうとともに,パッチクランプ法により小脳プルキンエ細胞の細胞興奮性を観察した。その結果甲状腺機能低下やPCBの投与により多動や小脳失調が生じる事,また,甲状腺機能では主に平行線維シナプスからの神経伝達物質の放出が低下している可能性が高い事が明らかになった。
2)初代培養神経細胞を用い,ホルモンや環境化学物質による形態変化を解析した。そして甲状腺ホルモン受容体機機能の抑制により小脳プルキンエ細胞樹状突起伸展が抑制される事を明らかにした。また,培養小脳細胞においてPFOSが小脳プルキンエ細胞樹状突起の伸展を抑制する事が明らかになった。
3)in vivo 実験により発現変化した遺伝子のプロモーターの解析をおこない。特異的NR のエンハンサー領域の同定をめざした。特にNa-K ATPase遺伝子のプロモーター領域を用いて甲状腺ホルモン応答配列の同定を試みた。しかし,明らかな応答配列の同定までには至らなかった。一方、シナプス後膜に存在するアクチン結合タンパクが神経細胞の核にも存在し、NRを介する転写を調節している事を発見した。

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

ホルモンを介する脳発達に関する基盤的研究に関しては,当初目的以上の達成度である。先天性甲状腺機能低下ラットであるrdwラットを用いた実験では論文を投稿する事ができた。また,小脳プルキンエ細胞特異的に甲状腺ホルモン作用を抑制したトランスジェニックマウスを用いた実験でも結果がまとまり、論文を投稿する事ができた。更に先天性甲状腺機能低下マウスを用いた実験でも投稿の目処をつけることができた。
一方、内分泌かく乱化学物質投与による脳発達の解析では,行動解析の条件設定に手間取り,結果は着実には出ているものの,分子基盤の解析や電気生理的な解析には必ずしも結びついていない点がやや問題であった。しかし、水酸化PCBの胎生期と授乳期の投与では生じる異常に差がある事、またラットとマウスでは生じる異常に種差がある事等を明らかにした(投稿準備中)。さらにPFOSの授乳期曝露でも行動異常を生じる可能性や小脳培養細胞おいて樹状突起の伸展を抑制する事などを明らかにした(投稿準備中)。これらの結果は次年度の研究発展につながるせいかであると言える。

今後の研究の推進方策

上記の達成度を基に以下の研究を行う,
1) GFP 発現マウスで,行動解析,in vivo でのシナプス動態と神経伝達物質動態の長期的観察をおこなう,周産期にホルモン環境を変化させたり,環境化学物質を投与した動物での行動解析を,特にオペラント系を使って,高次脳機能を中心に調べる。また,行動が変化した動物を用いて,2 光子励起顕微鏡による,in vivo でシナプス動態の長期的観察を一部開始する。並行し,パッチクランプ法や顕微測光による神経細胞興奮性解析を開始する。
2)初代培養神経細胞を用い,ホルモンや環境化学物質による形態変化や興奮性を解析する。ホルモンや環境化学物質投与による形態変化と顕微測光による細胞興奮性を解析後、RNAを採取して標的となる遺伝子発現を調べる。
3) in vivo 実験により発現変化した遺伝子のプロモーターの解析をおこない。特異的NR のエンハンサー領域の同定をめざす。また,使用経験のない化学物質に対しては,in vitro実験でNR を介する転写調節への作用点を解析の後,上記in vivo 解析へとつなげる。現在使用していない化学物質の影響は継続的にレポーターアッセイなどで解析する。本年度はポリフェノールも解析の対象とする。

  • 研究成果

    (35件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (23件) (うち招待講演 6件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Alterations of biochemical marker levels and myonuclear numbers in rat skeletal muscle after ischemia-reperfusion.2013

    • 著者名/発表者名
      Itoh M, Shimokawa N, Tajika Y, Murakami T, Aotsuka N, Lesmana R, Farenia R, Iwasaki T, Okada J, Yorifuji H, Koibuchi N
    • 雑誌名

      Mol Cell Biochem

      巻: 373 ページ: 11-18

    • DOI

      10.1007/s11010-012-1470-0

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pivotal role of Rho-associated kinase 2 in generating the intrinsic circadian rhythm of vascular contractility2013

    • 著者名/発表者名
      Saito T, Hirano M, Ide T, Ichiki T, Koibuchi N, Sunagawa K, Hirano K
    • 雑誌名

      Circulation

      巻: 127 ページ: 104-114

    • DOI

      10.1161/CIRCULATIONAHA.112.135608

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mitotane induces CYP3A4 expression via activation of steroid and xenobiotic receptor.2013

    • 著者名/発表者名
      Takeshita A, Igarashi-Migitaka J, Koibuchi N, Takeuchi Y
    • 雑誌名

      J Endocr

      巻: 216 ページ: 297-305

    • DOI

      10.1530/JOE-12-0297

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Critical role of the astrocyte for functional remodeling in contralateral hemisphere of somatosensory cortex after stroke.2013

    • 著者名/発表者名
      Takatsuru Y, Eto K, Kaneko R, Masuda H, Koibuchi N, Nabekura J
    • 雑誌名

      J Neurosci

      巻: 33 ページ: 4683-4692

    • DOI

      10.1523/JNEUROSCI.2657-12.2013

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interaction of silencing mediator for retinoid and thyroid receptors with steroid and xenobiotic receptor on multidrug resistance 1 promoter.2013

    • 著者名/発表者名
      Hirooka-Masui K, Lesmana R, Iwasaki T, Xu M, Hayasaka K, Haraguchi M, Takeshita A, Shimokawa N, Yamamoto K, Koibuchi N
    • 雑誌名

      Life Sci

      巻: 92 ページ: 911-915

    • DOI

      10.1016/j.lfs.2013.03.007

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Activity of the layer II/III neurons in the somatosensory cortex (SSC) plays a critical role on functional recovery after focal stroke in the contralateral SSC.2013

    • 著者名/発表者名
      Takatsuru Y, Nabekura J, Koibuchi N
    • 雑誌名

      Neurosci Lett

      巻: 543 ページ: 168-171

    • DOI

      10.1016/j.neulet.2013.03.049

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of perinatal lipopolysaccharide (LPS) exposure on the developing rat brain; modeling the effect of maternal infection on the developing human CNS2013

    • 著者名/発表者名
      Xu M, Sulkowski ZL, Parekh P, Khan A, Chen T, Midha S, Iwasaki T, Shimokawa N, Koibuchi N, Zavacki AM, Sajdel-Sulkowska E
    • 雑誌名

      Cerebellum

      巻: 12 ページ: 572-586

    • DOI

      10.1007/s12311-013-0465-z

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The effect of low dose lipopolysaccharide on thyroid hormone-regulated actin cytoskeleton modulation and type 2 Iodothyronine deiodinase activity in astrocytes2013

    • 著者名/発表者名
      Xu M, Iwasaki T, Shimokawa N, Sajdel-Sulkowska EM, Koibuchi N
    • 雑誌名

      Endocrine J

      巻: 60 ページ: 1221-1230

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The role of thyroid hormone on functional organization in the cerebellum2013

    • 著者名/発表者名
      Koibuchi N
    • 雑誌名

      Cerebellum

      巻: 12 ページ: 304-306

    • DOI

      10.1007/s12311-012-0437-8

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Aberrant cerebellar neurotrophin-1 expression induced by lipopolysaccharide exposure during brain development.2013

    • 著者名/発表者名
      Xu M, Sajdel-Sulkowska EM, Iwasaki T, Koibuchi N
    • 雑誌名

      Cerebellum

      巻: 12: ページ: 316-318

    • DOI

      10.1007/s12311-012-0446-7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] CIN85 defect in brain and neurobehavioral disorder: involvement in excess dopamine signaling.2013

    • 著者名/発表者名
      Shimokawa N, Masuda S, Masuda H, Koibuchi N
    • 雑誌名

      Hormonal Studies

      巻: 1 ページ: 1-5

    • DOI

      10.7243/2052-8000-1-2

    • 査読あり
  • [学会発表] 脳梗塞回復期の健常半球におけるアストロサイトの役割2014

    • 著者名/発表者名
      高鶴裕介,鍋倉淳一,鯉淵典之
    • 学会等名
      第87回日本薬理学会年会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      20140319-20140321
  • [学会発表] 生理学会と群馬大学における活性化の方略2014

    • 著者名/発表者名
      鯉淵典之
    • 学会等名
      第87回日本薬理学会年会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      20140319-20140321
  • [学会発表] CIN85 はドパミン-プロラクチンシグナルを介して哺育行動を制御する2014

    • 著者名/発表者名
      下川哲昭、西連寺拓、高梨ゆり絵、増田真之佑、鯉淵典之
    • 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] ラット骨格筋における異なる強度のトレッドミル運動による甲状腺ホルモンシグナリングの変化2014

    • 著者名/発表者名
      岩崎俊晴、レスマナロニー、下川哲昭、鯉淵典之
    • 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] 先天性甲状腺機能低下症マウスにおいて、parallel fiber-Purkinje シナプスの短期可塑性に異常がみられた2014

    • 著者名/発表者名
      天野出月、高鶴祐介、戸谷秀太郎、はい島旭、鯉淵典之
    • 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] 胎仔期・授乳期の水酸化PCB 曝露が成熟後仔マウスの自発運動量へ及ぼす影響2014

    • 著者名/発表者名
      はい島旭、下川哲昭、高鶴裕介、天野出月、レスマナロニー、鯉淵典之
    • 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] 健常半球における脳梗塞後の機能代償に対するグルタミン酸トランスポーターの役割2014

    • 著者名/発表者名
      高鶴裕介、金子涼輔、小尾紀翔、下川昭哲、鍋倉純一、鯉淵典之
    • 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] ラット脳脊髄液中甲状腺ホルモンレベルの変化へのIBP曝露の影響2013

    • 著者名/発表者名
      張霊逸、宗才,鯉淵典之,市原佐保子,藤田博美,常杰,黄晋彦,内藤久雄,市原学
    • 学会等名
      環境ホルモン学会第16回研究発表会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20131212-20131213
  • [学会発表] 新たな機序によるPerfluorooctane Sulfonate (PFOS)の脳発達ヘの影響2013

    • 著者名/発表者名
      岩崎俊晴,はい島旭,宮坂勇平,Yu Lu,高鶴裕介,下川哲昭,鯉淵典之
    • 学会等名
      環境ホルモン学会第16回研究発表会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20131212-20131213
  • [学会発表] 周産期の水酸化PCB曝露が成熟仔マウスの自発運動量へ及ぼす影響2013

    • 著者名/発表者名
      はい島旭,下川哲昭,高鶴裕介,天野出月,レスマナロニー,鯉淵典之
    • 学会等名
      環境ホルモン学会第16回研究発表会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20131212-20131213
  • [学会発表] プルキンエ細胞に変異甲状腺ホルモン受容体を発現するトランスジェニックマウスの小脳発達に対する影響2013

    • 著者名/発表者名
      Yu Lu,岩崎俊晴,鯉淵典之
    • 学会等名
      第56回日本甲状腺学会
    • 発表場所
      和歌山
    • 年月日
      20131114-20131116
  • [学会発表] Neurotoxic effects of environmental chemicals on cerebellar function2013

    • 著者名/発表者名
      Koibuchi N
    • 学会等名
      The 10th Biennial Conference of the Chinese Neuroscience Society
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      20130919-20130922
    • 招待講演
  • [学会発表] Delayed cerebellar development in mutant thyroid hormone receptorb-1 expressing mouse.2013

    • 著者名/発表者名
      Yu L, Iwasaki T, Lesmana R, Xu M, Xiong Y, Shimokawa N, Koibuchi N
    • 学会等名
      The 10th Biennial Conference of the Chinese Neuroscience Society
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      20130919-20130922
  • [学会発表] 甲状腺ホルモン受容体を介する脳発達に及ぼすPCB, PBDE, およびPFOSの影響2013

    • 著者名/発表者名
      鯉淵典之
    • 学会等名
      フォーラム2013衛生薬学・環境トキシコロジー
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      20130913-20130914
    • 招待講演
  • [学会発表] New challenge of Physiological Society of Japan; Reform of annual meeting and establishment of Physiology Educator role2013

    • 著者名/発表者名
      Koibuchi N, Nakashima A, Ishimatsu M, Okumura S, Okumura T, Kawai Y, Kuno M, Koizumi A, Shiibashi M, Suzuki A, Matsuda T, Morita H, Yamashita T, Yamanaka A.
    • 学会等名
      37th International Congress of Physiological Society
    • 発表場所
      Birmingham, UK
    • 年月日
      20130721-20130726
  • [学会発表] New challenge of Physiological Society of Japan; Reform of annual meeting and establishment of Physiology Educator role2013

    • 著者名/発表者名
      Koibuchi N, Nakashima A, Ishimatsu M, Okumura S, Okumura T, Kawai Y, Kuno M, Koizumi A, Shiibashi M, Suzuki A, Matsuda T, Morita H, Yamashita T, Yamanaka A
    • 学会等名
      The IUPS and ADInstruments Teaching Workshop
    • 発表場所
      Bristol, UK.
    • 年月日
      20130718-20130721
  • [学会発表] 胎仔期・授乳期の低用量水酸化PCB曝露が成熟後仔マウスへ及ぼす影響2013

    • 著者名/発表者名
      はい島旭,下川哲昭,高鶴裕介,天野出月,レスマナロニー,鯉淵典之
    • 学会等名
      第40回日本毒性学会学術年会
    • 発表場所
      幕張
    • 年月日
      20130617-20130619
  • [学会発表] ラット骨格筋における有酸素運動の甲状腺ホルモン制御系に与える影響2013

    • 著者名/発表者名
      岩崎俊晴,Ronny Lesmana,下川哲昭,鯉淵典之
    • 学会等名
      第86回日本内分泌学会学術総会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      20130425-20130427
  • [学会発表] ラットvivoモデルを用いた,骨吸収抑制剤がビタミンD代謝に及ぼす影響の検討2013

    • 著者名/発表者名
      竹下彰,五十嵐潤子,鯉淵典之,竹内靖博
    • 学会等名
      第86回日本内分泌学会学術総会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      20130425-20130427
  • [学会発表] Thyroid hormone and cerebellar development.

    • 著者名/発表者名
      Koibuchi N
    • 学会等名
      Internatinal Gaduate School of Neuroscience Symposium
    • 発表場所
      Bochum, Germany
    • 招待講演
  • [学会発表] Toxicology of environmental chemicals, especially PCBs – their interaction with thyroid hormone fuction and its impact on neurodevelopment.

    • 著者名/発表者名
      Koibuchi N
    • 学会等名
      Ruhr-University Coloquium
    • 発表場所
      Bochum, Germany
    • 招待講演
  • [学会発表] How useful the animal models are to study the role of thyroid hormone on cerebellar development

    • 著者名/発表者名
      Koibuchi N
    • 学会等名
      Inaugural Scientific Conference of the Sri Lanka Association for Laboratory Animal Science
    • 発表場所
      Colombo, Sri Lanka
    • 招待講演
  • [学会発表] 多動性に関わる内分泌系因子の同定とかく乱物質の影響に関する研究

    • 著者名/発表者名
      鯉淵典之
    • 学会等名
      平成25年環境省度化学物質の内分泌かく乱作用に関する公開セミナー
    • 発表場所
      東京
    • 招待講演
  • [図書] Handbook of the Cerebellum and Cerebellar Disorders2013

    • 著者名/発表者名
      Manto M, Gruol D, Schmahmann JD and Koibuchi N
    • 総ページ数
      2423
    • 出版者
      Springer

URL: 

公開日: 2015-05-28  

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