光遺伝学的手法を用いた咬筋運動ニューロン興奮性制御におけるＴＡＳＫの役割の解析

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 24592797
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 齋藤 充 大阪大学, 歯学研究科(研究院), 講師 (50347770)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 序列動員 / 三叉神経 / 閉口筋 / α運動ニューロン / γ運動ニューロン / 張力調節 / 運動単位

Outline of Annual Research Achievements

Frieseら(PNAS, 2009)が報告した様に、脊髄神経前根の運動ニューロンプールでは、細胞径のヒストグラムは明瞭な二峰性を示し、小径・大径の峰がそれぞれ専らγ及びα運動ニューロン(MN)で構成されている。しかし、三叉神経閉口筋MNにおいて、Frieseらと同じ方法でα及びγMNを同定し、細胞径の分布を検討したところ、全体としては二峰性を示し、大径の峰は専らαMNから成っていたが、小径の峰にはαMNとγMNが混在し、非常に径が小さいαMNが存在していた。このことは、閉口筋が低張力～高張力の広範囲において、精緻な張力調節を実現している、最も基礎的な神経機構であることが示唆された。次に、αMN及びγMNを同様の方法で電気生理学的記録後に同定することで、閉口筋αMN及びγMNを区別して膜特性を解析した。αMNは4AP感受性K+電流(所謂A電流)が顕著で、低閾値型Ca2+スパイク(LTS)を示さない1型と、A電流は1型程顕著ではないが、明確なLTSを示す2型のサブクラスに分かれ、一方γ運動ニューロンは、脱分極性長パルス電流注入の後に続く後脱分極電位(Pulse-ADP)及び持続性Na+電流によって特徴付けられることが判った。ChAT陰性の非MNはGABA作動性介在ニューロンと推測されるが、それらはLTSのみを示し、A電流やPulse-ADP、持続性Na+電流は認められなかった。また、薄切標本において、三叉神経運動核閉口筋領域内の径の異なる近接する２細胞に対して同時パッチクランプ記録を行った結果、常に小径の細胞において静止膜電位がより過分極側、入力抵抗が大、閾膜電位が過分極側、閾値(電流)が小、同じ注入電流に対する第一活動電位の発火タイミングが早い、等々の所見がみられた。以上のことから、三叉神経閉口筋αMNの序列動員様式は脊髄神経系と異なる特徴を有することが明らかとなった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

ChR2-YFP発現マウスの手配が順調に進まず、それらを使用した実験に遅れが生じている。但し、当該実験以外の部分については全て完了している。

Strategy for Future Research Activity

ChR2-YFP発現マウスを用いて、三叉神経運動核閉口筋領域に入力する三叉神経中脳路核由来の入力線維を光学的に刺激することで、電流滑走等のアーティファクトを排除した状態で、当該領域内のα運動ニューロンの動員様式を正確に観察する。

Causes of Carryover

ChR2-YFPマウスの手配が遅れ、それらを使用した実験に遅れが生じており、当該実験に要する費用を次年度へ繰り越すため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

ChR2-YFPマウスを用いた実験に要する消耗品等の購入に充てる。

Research Products

• [Journal Article] Generation of resonance-dependent oscillation by mGluR-I activation switches single spiking to bursting in mesencephalic trigeminal sensory neurons (2015)
  • Author(s): Chung G, Saito M, Kawasaki Y, Kawano T, Yin D, Lee S, Kogo M, Takada M, Bae YC, Kim JS, Oh SB
  • Journal Title: The European Journal of Neuroscience Volume: 41 Pages: 998-1012
  • DOI: 10.1111/ejn.12858
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Enhanced lateral inhibition in the barrel cortex by deletion of phospholipase C-related catalytically inactive protein-1/2 in mice (2015)
  • Author(s): Toyoda H, Saito M, Sato H, Kawano T, Kawakami S, Yatani H, Kanematsu T, Hirata M, Kang Y
  • Journal Title: Pflugers Archiv : European Journal of Physiology Volume: 467 Pages: in press
  • DOI: 10.1007/s00424-014-1592-1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enhanced desensitization followed by unusual resensitization in GABAA receptors in phospholipase C-related catalytically inactive protein-1/2 double-knockout mice (2015)
  • Author(s): Toyoda H, Saito M, Sato H, Tanaka T, Yatani H, Kawano T, Kanematsu T, Hirata M, Kang Y
  • Journal Title: Pflugers Archiv : European Journal of Physiology Volume: 467 Pages: 267-284
  • DOI: 10.1007/s00424-014-1511-5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Teeth clenching reduces arm abduction force (2014)
  • Author(s): Sato H, Kawano T, Saito M, Toyoda H, Maeda Y, Turker KS, Kang Y
  • Journal Title: Experimental Brain Research Volume: 232 Pages: 2281-2291
  • DOI: 10.1007/s00221-014-3919-8
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Enhancement of INaP-mediated resonance by mGluR-I activation induces burst firing in mesencephalic trigeminal sensory neurons (2014)
  • Author(s): Kang Y, Chung G, Saito M, Takada M, Bae YC, Kim JS, Oh SB
  • Organizer: The 44th Annual Meeting of the Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Washington, USA
  • Year and Date: 2014-11-18 – 2014-11-18
• [Presentation] Enhanced CICR and SOCE in layer 3 pyramidal cells in the barrel cortex of PRIP-DKO mice (2014)
  • Author(s): Kawano T, Saito M, Toyoda H, Sato H, Kang Y
  • Organizer: The 44th Annual Meeting of the Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Washington, USA
  • Year and Date: 2014-11-17 – 2014-11-17
• [Presentation] Oscillation and synchronization of neuronal activity in the insular cortex implicated in the feeding behavior (2014)
  • Author(s): Kang Y, Sato H, Kawano T, Saito M, Toyoda H
  • Organizer: The 12th International Symposium on Molecular and Neural Mechanisms of Taste and Olfactory Perception (YR Umami Forum 2014)
  • Place of Presentation: 九州大学病院キャンパス(福岡市東区)
  • Year and Date: 2014-11-02 – 2014-11-02
  • Invited
• [Presentation] cGMP依存性蛋白キナーゼの活性化によるTASK3コンダクタンスの抑制 (2014)
  • Author(s): 田中千惠，齋藤 充，豊田博紀，佐藤 元，河野 奨，姜 英男
  • Organizer: 第56回歯科基礎医学会学術大会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場(福岡市博多区)
  • Year and Date: 2014-09-27 – 2014-09-27
• [Presentation] 三叉神経運動核閉口筋領域内のγ運動ニューロンの電気生理学的および組織学的特性 (2014)
  • Author(s): 西村佳世，磯貝由佳子，齋藤 充，豊田博紀，佐藤 元，河野 奨，山城 隆，姜 英男
  • Organizer: 第56回歯科基礎医学会学術大会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場(福岡市博多区)
  • Year and Date: 2014-09-27 – 2014-09-27
• [Presentation] 三叉神経運動ニューロンの序列動員の基盤となるイオンチャネル機構 (2014)
  • Author(s): 齋藤 充，佐藤 元，豊田博紀，山城 隆，姜 英男
  • Organizer: 第56回歯科基礎医学会学術大会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場(福岡市博多区)
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-25
• [Presentation] cGMP依存性蛋白キナーゼによるTASK電流の調節 (2014)
  • Author(s): 齋藤 充，田中千惠，古谷和春，岡澤 慎，豊田博紀，佐藤 元，倉智嘉久，姜 英男
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜市西区)
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-12
• [Presentation] TASKチャネルによる咬筋運動ニューロンの序列動員生成機序 (2014)
  • Author(s): 豊田博紀，平尾圭子，榎村徳仁，齋藤 充，佐藤 元，姜 英男
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜市西区)
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-11