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若手道場(大学院生口演、若手研究者口演、学部学生口演)
グリア、ミエリン ストレス
2E-道場2-1
Visualization of oligodendrocyte-axon interaction with a combinational injection of attenuated rabies virus and adeno-associated virus.
長内 康幸1,2,清水 健史1,2,森 琢磨2,3,7,吉村 由美子2,3,畑中 伸彦2,4,南部 篤2,4,木森 義隆2,6,小山 慎介2,8,小林 憲太2,5,池中 一裕1,2
1生理学研究所 分子神経生理研究部門,2総合研究大学院大学,3生理学研究所 視覚情報処理研究部門,4生体システム研究部門,5ウイルスベクター開発室,6自然科学研究機構 イメージングサイエンス研究分野,7信州大学医学部 分子細胞生理学講座,8統計数理研究所 統計的機械学習研究センター

Oligodendrocytes myelinate neuronal axons during development and increase conduction velocity of neuronal impulses in the central nervous system(CNS). Neuronal axons extend from multiple brain regions and pass through the white matter;however, it is unclear whether oligodendrocytes ensheath a particular set of axons or do so randomly within the mammalian brain. We developed a novel method to visualize individual oligodendrocytes and axon extended from a particular brain region in mouse white matter using a combinational injection of viral vectors;attenuated rabies virus and adeno-associated virus. Attenuated rabies virus sparsely labeled oligodendrocytes and adeno-associated virus labeled axons from two distinct brain regions. By use of this technique, we found that some populations of oligodendrocytes predominantly ensheathed axons derived from a particular brain region, while others evenly ensheathed axons from multiple brain regions. This newly established method is a versatile tool for detecting oligodendrocyte-axon interaction in animal models in pathology as well as for addressing oligodendrocyte roles in higher brain functions.
2E-道場2-2
Analysis of neuronal responses against disruption of paranodal junction
國澤 和生1,清水 健史1,2,畑中 伸彦2,3,長内 康幸1,小林 憲太2,4,林 明子5,馬場 広子5,南部 篤2,3,久島 周6,尾崎 紀夫6,Bhat Manzoor A.7,池中 一裕1,2
1生理学研究所・分子神経生理,2総合研究大学院大学・生命科学・生理科学,3生理学研究所・生体システム,4生理学研究所・ウイルスベクター開発室,5東京薬科大学・薬・機能形態学,6名古屋大学大学院・医・精神医学,7テキサス健康科学センター大学・生理学

 The myelinated axon segregates four defined regions:the node of Ranvier, paranode, juxtaparanode and internode. Although myelin internodes are thought to have crucial roles in cognition and motor functions, the role of paranodal junction in neuronal responses remains unclear. Neurofascin155(NF155)is known to be a glial component of this region. In the previous study, oligodendrocytes-specific deletion of NF155(Plp-CreERT;NF155Flox/Flox mouse)led to disorganization of paranodal junctions. In this study, to determine whether site-directed loss of paranodal junctions affect the latency in vivo, we injected adeno-associated virus type5(AAV5)harboring EGFP-2A-Cre into the internal capsule of NF155Flox/Flox mice, which led to disruption of paranodal junctions in a portion of pyramidal tract. Electrophysiological analysis showed that the latency was significantly delayed in NF155Flox/Flox mice injected with AAV5-EGFP-2A-Cre, compared to the control mice. These results demonstrate that the motor system outputs were affected by focal ablation of the paranodal junctions. To further examine whether disruption of paranodal junctions affect neuronal gene expression, we prepared total RNA from the retina of Plp-CreERT;NF155Flox/Flox mice and control mice, and proceeded to microarray analysis. We found that expression level of various neuronal genes dramatically changed in response to the ablation of paranodal junctions. Interestingly, the expression of some of the genes were significantly higher than that of control in Plp-CreERT;NF155Flox/Flox mice, but not in the cerebroside sulfotransferase knockout(CST-KO)mice, whose paranode has not been originally formed throughout their development. These results suggest that some neuronal genes are sensitive to an early change in the myelin-axon interaction during demyelination, such as paranodal opening.
2E-道場2-3
隔離飼育が引き起こす背側縫線核GABAB受容体のエピジェネティックな変化と社会的刺激に対する異常応答
荒木 良太1,平城 陽介1,西田 将治1,倉本 展行2,松本 欣三3,矢部 武士1
1摂南大・薬・複合薬物解析,2摂南大・薬・薬効薬理,3富山大・和漢研・複合薬物薬理

【背景・目的】離乳期より他個体から隔離して飼育したマウスは成熟後に過剰な攻撃行動や多動を示す。これまでの研究から、隔離飼育マウスで観察される異常行動に背側縫線核の過剰興奮が関与することが示されており、発育期における社会的な相互作用の欠如が背側縫線核の機能を障害し精神機能の異常を引き起こすものと推測される。こうした背景より本研究では、隔離飼育環境が背側縫線核の機能に与える影響を明らかにするために、背側縫線核の興奮制御において中心的な役割を果たすGABA神経系に着目し、隔離飼育環境により生じるエピジェネティックな遺伝子発現の変動と異常行動との関連性を解析した。
【方法】隔離飼育マウスはddY系雄性マウスを3週齢から周囲の見えないケージで6週間個別飼育し作成した。対照の集団飼育群は1ケージに5匹で飼育した。作製したマウスを用いて、背側縫線核GABA神経関連分子のmRNAとタンパク質の発現解析、プロモーター領域のDNAメチル化とヒストンアセチル化の解析、ならびに行動薬理学的解析を行った。
【結果・考察】隔離飼育マウスの背側縫線核では、GABAB受容体のサブユニットの1つであるGABAB1aのmRNA発現量、ならびにタンパク質発現量が増加していた。こうした発現量の変動と相関して、GABAB1aプロモーター領域におけるDNAメチル化の減少とヒストンアセチル化の増加が観察された。GABAB受容体アンタゴニストphaclofen(0.3 nmol)の背側縫線核内投与は、隔離飼育マウスの攻撃行動や一部の多動を抑制した。一方で、強制水泳試験における無動時間の増加はphaclofenにより抑制されなかった。以上の結果から、隔離飼育環境により、DNAメチル化やヒストンアセチル化といったエピジェネティクス制御の変動と共に背側縫線核のGABAB1a発現量が増加すること、攻撃行動などの異常行動にGABAB受容体の機能変化が関与することが示唆された。本研究成果は、環境に起因する精神機能異常にGABAB1aのエピジェネティクス制御機構が関与する可能性を示している。