一般（口演）
神経伝達物質、修飾物質 シナプスの形成、シナプスの成熟、シナプスの可塑性 |
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神経細胞の成熟におけるPACAPとBDNFの役割
早田 敦子1，加茂 俊彦2，勢力 薫2，尾形 勝弥2，中澤 敬信3，吾郷 由希夫2，永安 一樹4，笠井 淳司2，新谷 紀人2，橋本 均1,2
1大阪大院・連合小児・子どものこころセ，2大阪大院・薬・神経薬理，3大阪大院・歯・薬理，4京都大院・薬・生体機能
PACAP（pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide）は脳の広い領域に発現し、神経伝達調節因子や神経保護因子様の作用を示すなど、多機能性を特徴とする神経ペプチドである。これまでに当研究室では、PACAP欠損マウスなどを用いた解析から、PACAPが神経の発達過程と精神神経機能の調節に関与する可能性を見出している。一方で、PACAPは、神経保護作用やシナプス形成を促進するBDNF（brain-derived neurotrophic factor）の発現を誘導することが知られているが、PACAPの多様な作用が、BDNFを介するものかどうかについては、まだ不明な点が多い。そこで、神経細胞の発達過程におけるPACAPの役割とBDNFとの関わりを明らかにすることを目的とし、マウス初代培養神経細胞を用いて、PACAPによるBDNFの発現変動、神経突起の伸長やスパイン形成への影響について検討した。マウス海馬より初代培養神経細胞を調製したのち、PACAPまたはBDNFと種々のシグナル阻害剤を添加し、3日間培養した後、免疫染色を行った。その結果、PACAPとBDNFは神経細胞の軸索伸長を促進させるが、PACAP受容体の拮抗薬PACAP6-38とBDNF受容体TrkBのチロシンキナーゼ阻害薬K252aはそれぞれ、PACAPあるいはBDNFの軸索伸長作用をともに抑制した。次に、成熟スパインが認められる培養開始後20日目に解析を行ったところ、PACAPは、シナプス形成に関わることが知られるmiR-132を介して樹状突起スパインの数を増加させたが、K252aは、PACAPによるmiR-132発現に影響を与えなかった。PACAPによるBDNF発現は、カルシニューリンに依存的であることが知られている。培養5日目において、カルシニューリン阻害剤は、PACAPによるBDNF発現を抑制したが、培養20日目では抑制しなかった。しかし、カルシニューリン阻害剤は、培養20日目でのPACAPによるmiR-132発現増加を抑制した。以上より、PACAPは神経細胞の発達初期において、BDNFと協調して軸索伸長を促進するが、発達後期において、PACAPシグナルは、少なくともBDNFの発現増加を介さずに、スパイン形成を促進すること、また両者にカルシニューリン活性が関与することなどが示唆された。これらの結果は、神経細胞の成熟や神経回路形成、精神機能制御におけるPACAPシグナルの役割の一端を明らかにするものである。 | | 1D-一般-2
Unraveling the Inhibitory Synapse Proteome In Vivo
上江洲 章吉1，カナック ダニエル1，ブラッドショー タイラー1，クリスティーナ カタベロ1，ソダブロム エリック2，ワインバーグ リチャード3，ソダリング スコット1
1デューク大学，2デューク大学，3ノースカロライナ大学チャペルヒル校
Inhibitory synaptic abnormalities result in multiple neurodevelopmental disorders that emerge in childhood, including autism spectrum disorders（ASD）, epilepsy, neonatal hyperekplexia, and intellectual disability（ID）. Like their excitatory counterparts, inhibitory synaptic properties are dynamic-their density, size, and receptor content is plastic during development and in response to activity. However compared to the excitatory synapse, the molecular components of the inhibitory synapse are not well defined, since this synaptic structure is not easily purified. This has impeded the systematic identification and analysis of the mechanisms underlying inhibitory synaptic function. Here we present a new in vivo chemico-genetic approach to isolate proteins of the inhibitory synapse. We find many proteins previously not known to target inhibitory synapses and we characterize these by biochemical, immunostaining, and electrophysiological approaches in neurons. One of the novel proteins, InSyn1, interacts with gephyrin and is localized to the inhibitory synapse in hippocampal neurons. Targeting of InSyn1 in single neurons with the CRISPR/Cas9 system, results in a reduction in mIPSC frequency, suggesting InSyn1 is critical for functional inhibitory synapses. These data validate the feasibility of a novel proteomic approach to target synaptic structures and reveal new proteins important for the molecular machinery of the inhibitory synapse. | | 1D-一般-3
Maternal high-fat diet leads to persistent synaptic instability in mouse offspring via oxidative stress during lactation
畑中 悠佑1，和田 圭司2，株田 智弘2
1京都大学大学院医学研究科臨床神経学，2国立精神・神経医療研究センター 神経研究所 疾病研究第四部
Maternal obesity has negative effects on the neurodevelopment of the offspring. Pups from high-fat diet（HFD）-fed mice exhibit peroxidized lipid accumulations in the brain and behavioral impairments. However, the synaptic basis of maternal HFD-induced brain dysfunction in offspring remains unclear. In the present study, we focused on the dynamics and morphology of postsynaptic dendritic spines and filopodia in the offspring of HFD-fed mouse dams, using in vivo two-photon imaging, chosen because of the involvement of peripheral organs and non-neuronal cells in the abnormal metabolic state. We observed instability of dendritic spines and filopodia in the cerebral cortex of offspring from HFD-fed dams. Interestingly, the synaptic instability persisted into adulthood with a lower spine density even when the offspring were fed with a normal diet after weaning. HFD-fed offspring from HFD-fed dams showed a severe disruption of dendritic spines. Synaptic instability and loss of spines were caused even by HFD exposure exclusively during lactation. The treatment of ascorbic acid, an antioxidant, during lactation ameliorated the synaptic impairments. These results suggest that maternal obesity leads to persistent synaptic impairments in the offspring, which may be associated with behavioral deficits in adulthood, and that these synaptic deficits may be due to oxidative stress from peroxidized lipid accumulations during the lactation period. | | 1D-一般-4
CRMP1 and CRMP2 have synergistic but distinct roles in the developing and adult brain
五嶋 良郎1，槇原 弘子1,4，中井 栞1，山下 直也1,5，中村 史雄1，清成 寛2，塩井 剛2，實木-高橋 葵1,3，中村 治子6，赤瀬 智子4
1横浜市大・医学・分子薬理神経生物学，2理化学研究所 生体モデル開発ユニット，3横浜市大・医・生理，4横浜市大・医・看護生命科学，5ジョンス・ホプキンス大、生物学、米国，6横浜市大・医・神経内科、脳卒中
The chicken collapsin（formerly called semaphorin）response mediator protein（CRMP）-62（also known as CRMP2）was originally identified as a signalling molecule of semaphorin 3A（Sema3A）. We previously showed that crmp1-/- mice exhibited hyperactivity and/or impaired emotional behavioral phenotype（Yamashita et al., 2013）. We here generated CRMP2 gene-deficient mice（crmp2-/-）, and performed phenotypic analysis of these mice. The crmp2-/- mice had no apparent phenotype and demonstrated normal development and survival. The density of dendritic spines was reduced in the cortical layer V pyramidal neurons of crmp2-/- mice as well as sema3A-/- and crmp1-/- mice. No abnormality was found in dendritic patterning in crmp2-/- when compared to wild type（WT）neurons. The level of CRMP1 was increased in crmp2-/-, but the level of CRMP2 was not altered in crmp1-/-, when compared to WT cortical brain. The dendritic spine density and branching were reduced in double heterozygous sema3A+/-；crmp2+/- and sema3A+/-；crmp1+/- mice. These defects had no genetic interaction between crmp1 and crmp2. These findings suggest that both CRMP1 and CRMP2 mediate Sema3A signaling in vivo, but through overlapping and distinct signaling pathways. | | 1D-一般-5
統合失調症患者におけるCASPR3 mRNA発現量の検索
沖田 光雄，吉野 祐太，伊賀 淳一，上野 修一
愛媛大学大学院医学系研究科精神神経科学
統合失調症は幻覚や妄想といった陽性症状と感情平板化や自閉などの陰性症状を呈する．疫学的に世界共通で，その発生率は年間1000人あたり0.2人，生涯有病率は0.3-0.7％程度とされる．危険因子としては，性差や年齢，社会階層，遺伝的背景，ライフイベントなどが挙げられ，各要素で発症との因果関係が示されている．統合失調症の発症機序については，ドパミン仮説やグルタミン酸仮説，介在ニューロン仮説，免疫系の異常など様々な説が示されておりそれらが複合的に関わりあっていると考えられている．近年，統合失調症において早期発見・早期介入の重要性が強調されている．現在，統合失調症の診断はDSM-5などの診断基準に準じると，中核症状が一定期間みられることを基準に診断を下すが，発症早期には全ての症例が診断基準を満たすことはなく，早期発見，早期治療の意味でもバイオマーカーなどの補助診断ツールの発見，標準化が望まれている．我々の研究に先立ち，統合失調症の患者に対し3か月間の投薬を行ったところ6つの遺伝子で発現量が有意に低下したことが報告された．そのうちの1つであるCASPR3（CNTNAP3）遺伝子は，2002年にSpiegelらによって発見され，前頭葉や海馬，脳梁などで特に多く発現していることが分かっている．CASPR3は，細胞認識に関わる分子であるCASPRファミリーの一つとされ，細胞間の連絡に関わっているとされる．Hirataらの報告では，1-2週齢の大脳基底核において豊富に発現しており，遺伝子欠損マウスでは運動学習機能の低下がみられると報告している．これらの情報から，我々は，CASPR3が統合失調症に関連する遺伝子であると考え，末梢血白血球を用いた遺伝子発現解析から統合失調症のマーカーとなると予想した．対象として，DSM―IVで統合失調症の診断を満たす患者群100例と健常対照群100例の末梢血白血球を回収し，白血球でのmRNA発現量を比較した．その結果，患者群でCASPR3 mRNA発現量が有意に高くなっていることを発見した（P=0.022）．しかしながら，発現量と年齢，性別，罹病期間などの因子との間には有意な相関がみられなかった．以上から，CASPR3 mRNA発現量の上昇は統合失調症の発症に関与し，バイオマーカーとして用いられる可能性があると予想した．なお、本研究は愛媛大学医学部の「人を対象とする医学的研究に関する倫理的指針」に基づいた研究倫理委員会の承認を受けている． | | | |
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