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2014 年度 実績報告書

PV陽性GABA細胞-グリアtripartite synapse細胞外糖鎖の役割

公募研究

研究領域統合的神経機能の制御を標的とした糖鎖の作動原理解明
研究課題/領域番号 26110705
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)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワード細胞外糖鎖 / GABA / グリア / ペリニューラルネット / 塩素イオン / パルブアルブミン / GAD67 / 母体ストレス
研究実績の概要

1. PV陽性GABA細胞選択的脱落モデルのtripartite synapseと細胞外糖鎖の検討:GAD67ヘテロ欠損(GAD67+/GFP)胎仔の母体にストレスをかけた出生仔を生後21日目に屠殺し、脳切片を作成し、抗PV抗体、抗GFAP抗体、Wisteria floribunda agglutinin(WFA)染色の3重免疫染色を行った。海馬と内側前頭皮質でPV陽性GABA細胞が選択的に減少しており、それに伴って、perineuronal net (PNN)陽性細胞が有意に減少していたが、WFA染色強度に有意差は無かった。また、PNNを伴わないPV陽性GABA細胞も減少していた。
2. PV陽性GABA細胞選択的に蛍光蛋白を発現するマウスの作製:PV-Cre transgenicマウスとレポーターマウスを交配し、PV陽性GABA細胞選択的にtdTomatoまたはEGFPを発現させる予定であったが、京都大学よりPV/myrGFP-LDLRct BAC transgenicマウスの譲渡を受けることができたので、PV陽性GABA細胞選択的にEGFPを発現する確率がより高い(90%以上)このマウスを使用することにした。
3. PV陽性GABA細胞-アストロサイトtripartite synapse同定と細胞外糖鎖除去法確立:脳スライス標本を作製し、sulforhodamine 101(SR 101)で約20分間インキュベートすると、アストロサイトに選択的にSR 101が取り込まれた。これによりPV陽性GABA細胞(GFP)アストロサイト(SR101)のtripartite synapseを同定できるモデルの作成に成功した。スライスをchondroitinase ABCで1-2時間還流したのち固定して、PNNが除去されたことをWFA染色法で確認できた。これによりPNNが電気生理学特性に与える影響を解析するモデルの作成に成功した。

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

当初計画ではPV-Creトランスジェニックマウスとレポーターマウスを交配し、PV陽性GABA細胞選択的に蛍光を発現するマウスを作製する予定であったが、PV陽性GABA細胞選択的に、しかもより高い確率で蛍光(GFP)を発現するマウスを入手することができた。しかもこのPV/myrGFP-LDLRct BAC transgenicマウスはホモ接合体なので、繁殖が容易で、かつ他の蛍光を発現するマウスとの交配で、PV細胞と他の細胞(例えばアストロサイト)を同時に同定することも可能となるので、このマウスを使用することにした。予定の大部分を実行でき、上記以外は特に予定した計画の大きな変更もなく、残りの計画を今年度で達成する目途ができた。学会や論文としての公開も順調にできている。

今後の研究の推進方策

1.PV陽性GABA細胞と細胞外糖鎖が選択的に脱落したモデルの行動解析:GAD67ヘテロ欠損(GAD67+/GFP)胎仔の母体にストレスをかけると、生後にPV陽性GABA細胞とPNNが選択的に内側前頭皮質で減少する。このモデルの以下の行動解析を行う。認知機能評価:空間的参照記憶課題で場所学習機能を評価し、さらに報酬コーナーを変える逆転学習課題を行う。また、空間的作業記憶課題を与えて、空間認知における作業記憶障害の評価を行う。衝動性・注意機能評価:報酬に対してランダムに遅延時間が挿入され、反応時間の潜時で衝動性・注意機能を評価する。また、遅延価値割引課題でさらに詳しく衝動性を評価する。
2.PV陽性GABA細胞選択的脱落モデルの細胞外糖鎖の種類と局在の解析:上記モデルの切片を作成し、抗PV抗体、WFA染色法(PV細胞の一部のPNNを認識)、抗アグリカン抗体(PNN全般を認識)を用い、PV陽性/陰性細胞各々のPNNの種類を解析し、細胞種によるPNN種の違いと脱落状態を解析する。
3.細胞外糖鎖脱落したモデルの電気生理学的解析:PV陽性GABA細胞蛍光(GFP)マウス脳スライスをchondroitinase ABC (0.1 unit/mL)で1-2時間還流してPNNを除去し、自発性GABA作動性シナプス後電流の頻度や振幅・decayなどを解析する。あるいは、1.のモデルの脳波を解析する。
4.PV陽性GABA細胞と細胞外糖鎖が選択的に脱落したモデルの網羅的DNAメチル化解析:1.のモデルの脳組織を回収し、PBAT/RRBS法で、次世代シーケンサーを用いて網羅的DNAメチル化解析を行い糖鎖合成酵素の変化を解析する。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (10件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Control of cortical neuronal migration by glutamate and GABA.2015

    • 著者名/発表者名
      Luhmann, H.J., Kilb, W. and Fukuda, A.
    • 雑誌名

      Frontiers in Cellular Neuroscience

      巻: 9 ページ: -

    • DOI

      10.3389/fncel.2015.00004

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Activation of glycine receptors modulates spontaneous epileptiform activity in the immature rat hippocampus.2014

    • 著者名/発表者名
      Chen, R., Okabe, A., Sun, H., Sharopov, S., Hanganu-Opatz, I.L., Kolbaev, S.N., Fukuda, A., Luhmann, H.J.and Kilb, W.
    • 雑誌名

      The Journal of Physiology

      巻: 592 ページ: 2153-2168

    • DOI

      10.1113/jphysiol.2014.271700

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Roles of taurine-mediated tonic GABAA-receptor activation in radial migration of neurons in the developing cerebral cortex.2014

    • 著者名/発表者名
      Furukawa, T., Yamada, J., Akita, T., Matsushima, Y., Yanagawa, Y. and *Fukuda, A.
    • 雑誌名

      Frontiers in Cellular Neuroscience

      巻: 8 ページ: -

    • DOI

      10.3389/fncel.2014.00088

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Selective loss of parvalbumin-positive GABAergic interneurons in the cerebral cortex of maternally stressed Gad1-heterozygous mouse offspring.2014

    • 著者名/発表者名
      Uchida, T., Furukawa, T., Iwata, S., Yanagawa, Y. and *Fukuda, A.
    • 雑誌名

      Translational Psychiatry

      巻: 4 ページ: -

    • DOI

      10.1038/tp.2014.13

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Functional deficiency of MHC class I enhances LTP and abolishes LTD in the nucleus accumbens of mice.2014

    • 著者名/発表者名
      Edamura, M., Murakami, G., Meng, H., Itakura, M., Shigemoto R., Fukuda, A. and Nakahara, D.
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 9 ページ: -

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0107099

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The role of GABA in the regulation of GnRH neurons.2014

    • 著者名/発表者名
      Watanabe, M., Fukuda, A. and Nabekura, J.
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroscience

      巻: 8 ページ: -

    • DOI

      10.3389/fnins.2014.00387

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] マルチモーダルGABAによる発振と同期2014

    • 著者名/発表者名
      福田敦夫
    • 雑誌名

      Clinical Neuroscience

      巻: 32 ページ: 751-756

  • [学会発表] Prenatal stress-induced selective deterioration of neurogenesis of parvalbuminpositive GABAergic neurons.2015

    • 著者名/発表者名
      Fukuda, A.
    • 学会等名
      第92回日本生理学会大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場・展示場(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2015-03-23
  • [学会発表] Functional regulation of neuronal K+-Cl−cotransporter KCC2.2015

    • 著者名/発表者名
      Watanabe, M., Iwata, S., Furukawa, T., Kumada, T., Uchida, T., Hirose, S. and Fukuda, A.
    • 学会等名
      第92回日本生理学会大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場・展示場(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2015-03-23
  • [学会発表] Maternal taurine modulate fetal brain development by affecting Cl-homeostasis and GABAA receptors.2015

    • 著者名/発表者名
      Fukuda, A.
    • 学会等名
      The 12th Korea-Japan Joint Symposium of Brain Sciences, and Cardiac and Smooth Muscle Sciences
    • 発表場所
      Yongin(Korea)
    • 年月日
      2015-01-23
  • [学会発表] 母体由来タウリンが胎仔脳の形成とその特異性に与える影響2014

    • 著者名/発表者名
      古川智範, 福田敦夫.
    • 学会等名
      第41回日本脳科学会
    • 発表場所
      福井県県民ホール(福井県・福井市)
    • 年月日
      2014-11-22
  • [学会発表] Alterlations in extracellular sugar chain in prenatally stressed mouse brain.2014

    • 著者名/発表者名
      Fukuda, A. and Wang, T.
    • 学会等名
      SFG & JSCR 2014 Joint Annual Meeting
    • 発表場所
      Honolulu (USA)
    • 年月日
      2014-11-16
  • [学会発表] GAD67-GFP knockinマウスを用いた CRH ニューロン制御における GABA の役割についての検討2014

    • 著者名/発表者名
      柿沢圭亮, 渡部美穂, 柳川右千夫, 沖隆, 福田敦夫.
    • 学会等名
      第61回中部日本生理学会
    • 発表場所
      名古屋市立大学(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2014-11-07
  • [学会発表] 発達期のマルチモーダルなGABA受容体作用から麻酔薬毒性を考察する2014

    • 著者名/発表者名
      福田敦夫
    • 学会等名
      第34回日本臨牀麻酔学会
    • 発表場所
      グランドプリンスホテル新高輪国際館パミール(東京都・港区)
    • 年月日
      2014-11-03
  • [学会発表] GAD67-GFP ノックインマウスを用いた CRH ニューロン制御における GABA の役割についての検討.2014

    • 著者名/発表者名
      柿沢圭亮, 渡部美穂, 大川雄太, 大石敏弘, 山下美保, 柳川右千夫, 沖隆, 福田敦夫.
    • 学会等名
      第41回日本神経内分泌学会学術集会
    • 発表場所
      都道府県会館(東京都・千代田区)
    • 年月日
      2014-11-01
  • [学会発表] Maternally-derived ambient taurine plays a pivotal role in radial migration in the embryonic mouse neocortex by tonically activating GABAA receptors.2014

    • 著者名/発表者名
      Fukuda, A., Furukawa, T., Yamada, J., Akita, T., Matsushima, Y., Yanagawa, Y.
    • 学会等名
      第37回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2014-09-12
  • [学会発表] Maternal taurine modulates immature aspect of GABA actions involved in epileptogenesis.2014

    • 著者名/発表者名
      Fukuda, A.
    • 学会等名
      The 16th Annual Meeting of Infantile Seizure Society (ISS): International Symposium on Epileptic Syndromes of Early Infancy and Childhood (ISES)
    • 発表場所
      Cappadocia, (Turkey)
    • 年月日
      2014-06-23
    • 招待講演
  • [備考] 浜松医科大学医学部神経生理学講座ホームページ

    • URL

      http://www.hama-med.ac.jp/uni_education_igakubu_igaku_seiri1.html

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公開日: 2016-06-01  

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