岡崎国立共同研究機構

生理学研究所年報
第 25巻

2004

はじめに
生理学研究所年報第 25 巻を刊行する運びとなりました。本年報は平成 15 年 4 月 1 日より平成 16 年 3月 31 日にわたる生理学研究所の事業活動、特に研究活動の報告を目的としております。
生理学研究所は平成 16 年 4 月 1 日より「大学共同利用機関法人」
として国立天文台、核融合科学研究所、基礎生物学研究所、および分子科学研究所と共に自然科学研究機構を形成することになりました。したがって、本年報は岡崎国立共同研究機構の一機関としての生理学研究所の最後の年報となるわけです。
生理学研究所の平成 15 年度はその一年後の「法人化」と「山手地区新研究棟への拡張移転計画」（生理学研究所の約 50%の研究室の移転）をひかえて、きわめて多忙でありました。年度当初はこれらの事業計
画の実行が研究活動に及ぼすであろう深刻な影響が危惧されたのでありましたが、本年報の報告からも明らかなように、生理学研究所の研究活動はこのような「危機」の間にも何ら「陰り」を見せることはありませんでした。これはまさに所員一同ひとりひとりの努力と積極的な協力が然らしめたところでありまして、生理研の「力」と「輝き」を体験できたことに深い喜びを感じている次第であります。
生理学研究所は平成 15 年度にも多くの新進気鋭の研究員を迎えることができました。特に、11 月には生体恒常機能発達機構研究部門と生殖・内分泌系発達機構研究部門にそれぞれ鍋倉淳一教授と箕越靖彦教授が、また、12 月には神経機能素子研究部門に久保義弘教授が着任されました。
「わが国の基礎科学の基盤研究所として、基礎科学を推進する」という生理研のその創設以来の使命は「法人化」後も変わりありません。
「危機」にあってもなお多くの新しい「力」を得た生理研は、その本来の使命を忘れることなく、さらに努力を重ねる覚悟であります。
平成 16 年 12 月
生理学研究所所長

水野 昇

生理学研究所年報
〔
職

目

次

〕

員（2003 年度） ......................................................................... ⅰ

研究活動報告分子生理研究系 ......................................................................... 11
細胞器官研究系 ................................................................................... 20
生体情報研究系 ......................................................................... 25
生体調節研究系 ......................................................................... 32
大脳皮質機能研究系 ...................................................................... 39
発達生理学研究系 ........................................................................ 48
脳機能計測センター ...................................................................... 57
統合バイオサイエンスセンター ............................................................. 63
動物実験センター ........................................................................ 72
計算科学研究センター .................................................................... 74
技術

課 ............................................................................. 76

研究発表
発

表

論

文 ......................................................................... 89

学

会

発

表 ........................................................................ 105

一般共同研究報告 ......................................................................... 123
計画共同研究報告 ......................................................................... 143
磁気共鳴装置共同利用実験報告 ............................................................. 151
超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告 ......................................................... 167
生体磁気計測装置共同利用実験報告 ......................................................... 179
研究会報告 ............................................................................... 187
国際シンポジウム
COE 国際シンポジウム ................................................................... 355

セミナー報告 ............................................................................. 365
山手イブニングセミナー ................................................................... 391
大学院特別講義 ........................................................................... 395

職員

職員（2003 年度）
所長

分子生理研究系

水野

昇

神経化学研究部門
教

授

久

保

義

弘

ポスドク研究員（井上財団） 中（2003.12.1～）

助

教

助

授
手

柳

川 右千夫

三

坂

ポスドク研究員（CREST） 立

山

充

一

上

松

正

〃

藤

原

祐一郎

巧

利

浩

特別共同利用研究員（2003.11.1～）

ポスドク研究員（CREST） 海老原條（2004.1.5～）

和（2004.1.5～）

〃

枝

長

友

克

広

（2004.1.5～）

博（2004.1.5～）

分子神経生理研究部門
教
助

教

授

池

中

一

裕

授

小

野

勝

彦

誠

司

〃

等

特別共同利用研究員（～2003.9.30）（2003.9.1～）

助

手

竹

リサーチ・アソシエイト

鄭

〃

田

大 学 院 生

石

林

浩

秀

佐久間 圭一朗

研

〃

田

中

久

貴

〃

政

平

訓

貴

石

橋

智

子

究

員

（～2003.9.30）

且

均

中

謙

二

〃

丁

井

章

寛

特別協力研究員

出

雷
口

章

広

（～2003.9.30）

〃

小

川

泰

弘

〃

古

性

美

記

〃

中

島

弘

文

〃

松

本

路

生

民間等特別研究員

田

辺

和

弘

〃

成

瀬

雅

衣

外国人特別研究員

馬

堅

妹

〃

渡

〃

東

辺

啓

介

幹

人

（2004.1.1～）

客 員 教 授（2004.1.1～）

Steaven Pfeiffer（2004.2.1～）

細胞内代謝研究部門
客 員 教 授助

手〃細胞器官研究系

曽我部

正

博

毛

利

達

磨

大

橋

正

人

西

春

郎

非常勤研究員平田宏

聡（2003.11.1～）

生体膜研究部門
教

授

助

手

河

非常勤研究員岸本

拓哉（2003.4.16～）

久木田

文

夫

〃

根

本

知

己

特別共同利用研究員

早

川

泰

之

〃

高

橋

倫

子

〃

大

嶋

章

裕

〃

松

崎

政

紀

〃

安

松

信

明

非常勤研究員兒島

辰哉

特別協力研究員

劉

婷

婷

i

生理学研究所年報

第 25 巻（Dec,2004）

大学院学生〃
日本学術振興会特別研究員

野

口

潤

本

蔵

直

樹

田

泰

伸

大学院学生

畠

山

裕

康

文部科学省外国人研究員

SUBRAMANYAM, Muthangi V.V.

機能協関研究部門
教
助

教

助

授

岡

授

SABIROV, Ravshan

手

清

水

貴

浩

（2003.7.7～）

科学技術振興事業団研究員

真

鍋

〃

高

橋

信

之

〃

樫

原

康

博

〃

浦

本

非常勤研究員

森

信一郎

〃

井

上

〃

真

文部科学省外国人研究員

鍋

健

一

大 学 院 生一裕

美華Lee, Elbert Lan（2003.11.1～）〃

劉GONG , Weiqin〃

沼（～2003.6.30）

健（～2003.10.31）

田

洪

涛

朋

大

研究員（科学研究） Dutta,Amal Kumar

WANG , Xiaoming〃

能動輸送研究部門
客 員 教 授
客員助教授

月

田

承一郎

鹿

川

哲

助

手

東

彦

非常勤研究員

鯉

晃

史

田

孝

和

史

（2003.7.16～）

生体情報研究系

感覚認知情報研究部門
教
助

教

助

授

小

松

授

伊

藤

南

大学院生

松

本

正

幸

手

小

川

正

〃

田

辺

裕

梨

郷

田

一

〃

安

田

正

治

〃

横

井

功

非常勤研究員

井

上

剛

〃

伊

藤

〃

英

直

（2003.9.1～）

液性情報（神経シグナル）研究部門
教
助

教

助

授

井

本

敬

授

宮

田

麻理子

手
〃
〃

二

佐

竹

伸一郎

山

肩

葉

井

上

子

英

樹

（2003.9.1～）

特別協力研究員

伊

藤

英

樹

剛

（2003.7.1～）

高次神経機構研究部門
教
助
助

教

授

八

木

健

特別協力研究員

田

仲

祐

介

授

後

藤

由季子

受託技術員

三

寶

千

秋

手

平

林

敬

浩

〃

山

内

奈央子

野

仁

雄

客員助教授

若

森

実

情報記憶研究部門
客 員 教 授

ii

西

職員

生体調節研究系

感覚運動調節研究部門
教
助

教

助

授

柿

木

隆

介

大学院学生

野

口

泰

基

授

金

桶

吉

起

〃

廣

江

総

雄

手

乾

幸

二

〃

中

田

大

貴

〃

小

山

幸

（2003.10.1～）

子

復職（2003.11.8）退職（2004.3.16）

特別共同利用研究員

田

村

洋

平

子

〃

橋

本

章

子

綾

〃

宮

成

学振 外国人特別研究員 Tran Diep Tuan

〃

岡

本

〃

渡

〃

井

邉

昌
原

退職（2003.9.30）

日本学術振興会特別研究員

軍

大学院学生

王

〃

三

司

木

敦

宏

研

作

〃

秋

云

〃

Nguyen Thi Binh秀彦（2003.10.1～）

子

暁

愛

〃

久保田 哲

夫

退職（2003.9.30）

特別協力研究員

尾

島

司

郎

（2003.9.1～）

海
〃

藤

岡

孝

子

吉

寿

生体システム研究部門
教

授

助

手

南

部

森

篤
大

畑

大脳皮質機能研究系

中手

非常勤研究員伸彦

橘（2003.11.1～）

志（～2004.1.1）

〃

助

橘

吉

寿

（～2003.10.31）

脳形態解析研究部門
教
助

教

助

授

重

本

隆

一

日本学術振興会特別研究員

篠

原

授

籾

山

俊

彦

〃

馬

杉 美和子

手

籾

山

明

子

大学院学生

納

富

（～2003.11.15）

〃

深

澤

有

吾

非常勤研究員

中

舘

和

彦

良

拓

章

也

（～2003.9.30）（～2003.8.31）

大脳神経回路論研究部門
教
助

教

助

授

川

口

泰

雄

非常勤研究員

苅

部

冬

紀

授

窪

田

芳

之

大学院学生

森

島

美絵子

手

根

東

覚

〃

関

川

明

生

弘

非常勤研究員

齋

藤

大

輔

学

研

山

本

幸

子

豊

田

浩

士

心理生理学研究部門
教
助

教

助

授

定

藤

授

本

田

岡

田

手

規

知

久

究
〃

（～2003.6.30）

〃

神

作

憲

（2004.2.1～）

司員（2003.10.1～）

〃

中

村

聡

〃

荒

牧

勇

iii

生理学研究所年報

第 25 巻（Dec,2004）

研

発達生理学研究系

究

員

田

邊

宏

樹

大 学 院 生中下悟

（2003.7.1～）

大 学 院 生

原

田

宗

子

〃

田

中

悟

志

特別共同利用研究員

宮

本

正

大学院学生

渡

邊

雅

之

和

彦

研

坂

谷

智

也

順

認知行動発達機構研究部門
教

授

伊

助

手

関

佐

員

〃

遠

藤

利

朗

〃

〃

吉

田

正

俊

産学官連携研究員

高

橋

伸

明

〃

宮

地

ま

り

（2003.6.1～）

非常勤研究員加藤究

熊谷（柴田）愁子

（2004.1.1～）

利佳子（～2003.8.31）

研

究

員

西

村

幸

男

大学院学生

山

下

哲

司

〃

竹

元

博

幸

（2004.2.16～）（～2003.9.30）

生態恒常機能発達機構研究部門
教

授

鍋

倉

淳

一

（2003.11.1～）

生殖・内分泌系発達機構研究部門
教

授

箕

越

靖

彦

助

手

（2003.11.1～）

志

内

哲

也

（2004.3.1～）

環境適応機能発達機構研究部門
客 員 教 授椛秀人

（2003.11.1～）

脳機能計測センター

形態情報解析室
助

教

授

有

井

達

夫

助

手

古

家

園

子

特別共同利用研究員

河

村

吉

信

〃

酒

谷

誠

一

日本学術振興会特別研究員

伊

藤

潤

哉

機能情報解析室
助

教

授

逵

本

徹

生態情報処理室（生態情報解析室）
助

教

授

坪

川

宏

特別協力研究員

高

木

佐和子

林

真

脳機能分子解析室
助

iv

教

授

平

澄

職員

機構共通研究施設（生理学研究所関連）
統合バイオサイエンスセンター
時系列生命現象研究領域
教
助

授
教

授

岡

村

康

司

非 常 勤研 究員

東

島

眞

一

〃

手
〃

久木田
岩

崎

文

田

喜

理

中山（鹿本）希世美（2003.11.1～）

助

村（2003.8.1～）

夫

広

英

研

究

員

中山（鹿本）希世美（～2003.7.31）

戦略的方法論研究領域
教
助

教

授

永

山

國

昭

授

村

上

政

隆

瀬

藤

光

利

〃

研

究

員

（2004.1.1～）

Christove, Diana〃（2003.11.1～）

〃

村

田

昌

（2004.1.1～2004.2.29）

之Minkov, Dorian〃（～2003.5.1）

研

究

員

Tachev Krasimir（～2004.12.31）

松

本

友

治

〃

杉

谷

正

三

〃

Hucek, Stanislav

特別協力研究員

Minkov, Dorian（2004.1.1～）

非常勤研究員Danev, Radostin

非常勤研究員原（～2003.12.31）

Hossain, Mohammado〃（2003.8.1～）

生命環境研究領域
教

授

森

泰

生

（～2003.6.1）

助

手

西

田

基

雄

二

（～2003.7.31）

宏

日本学術振興会特別研究員

清

中

茂

樹

技

山

本

友

美

山

田

神

谷

（～2003.9.16）

動物実験センター助

計算科学研究センター

助

教

授

手

尾

崎

片

岡

毅

正

典

（2003.8.1～）

技術課

課

長

大

庭

研究系技術班分子生理研究系技術係
係

長

大 河 原

技

官

高

木

明

生

浩
正

浩

正

裕

官
〃

元

細胞器官研究系技術係
係

長

小

原

技

官

絵

美

v

生理学研究所年報

第 25 巻（Dec,2004）

技

官

高

橋

直

樹

代 替 技 官鈴木恵（2003.9.1～）

生体情報研究系技術係
係

長

伊

藤

嘉

邦

主

任

戸

川

森

雄

技

官

福

田

直

美

〃

三

寶

技

官

吉

友

美

樹

（～2003.11.30）

〃

齊

藤

久美子

（～2003.11.30）

誠

生体調節研究系技術係
係

長

伊

藤

昭

技

官

高

須

千慈子

光

技

官

竹

島

康

行

（～2003.7.31）

大脳皮質機能研究系技術室（市川修）（神谷絵美）（伊藤嘉邦）

（鈴木

恵）

森

将

浩

美

樹

発達生理学研究係技術係
係

長

技

官

永

田

治

齋

藤

久美子

技

官
〃

吉

（2003.12.1～）

研究施設技術班

班

長

市

川

友

（2003.12.1～）

修

脳機能計測技術係
係

長

山

口

技

官

吉

村

伸

登
明

治

俊

幸

技

官
〃

村

田

安

永

佐

藤

茂

基

廣

江

松

永

動物実験技術係
主

任
〃

佐

小木曽

技

官

猛

昇

電子顕微鏡技術係
係

長

前

橋

寛

長

加

藤

勝

己

技術補佐員

伊

藤

磯

子

工作技術係
係

〃

土

屋

勝

〃

伊

佐

かおる

〃

vi

近

藤

千

〃

代

香

知

子

（2003.5.1～）

〃

深

澤

美津江

（2003.5.1～）

職員

技術補佐員

小

林

麻

澄

〃

〃

吉

村

公美子

〃

（～2003.9.30）

〃

深

津

恵

岩

瀬

田

小百合

竹

内

有

子

〃

恵

大

〃

小波蔵

松

澤

敬

子

〃

向

〃

浅

井

明

代

〃

梅

〃

鈴

木

理

恵

〃

杉

〃

岩

瀬

恵

〃

和

（2003.4.16～2003.9.30）

本（2003.4.16～）

眞由美

知

子

（2003.10.16～）

事務補佐員

坂

場

（2003.5.16～）（2003.10.1～）〃

香（～2003.7.31）（2003.5.16～2003.10.31）

〃

畑

愛

和

子

林

宏

江

浦

友

美

田

百

加

（2003.4.16～）

〃

小

林

裕

子

（2003.10.1～）vii

【研 究 活 動 報 告】

研究活動報告

研究活動報告〔目次〕

分子生理学研究系
神経化学研究部門...................................................................................... 11
概 要
グリシン・トランスポーター2 の遺伝子構造と選択的スプライシング（柳川右千夫，海老原利枝，山本友美，小幡邦彦）
小胞型 GABA トランスポーターのノックアウトマウスの作成（柳川右千夫，海老原利枝，有田早苗，上松正和）
GAD65 ノックアウトマウスを用いた味覚情報処理における GABA の役割（柳川右千夫，志村剛，山本隆）

イオンチャネル・受容体の構造機能連関，機能調節に関する研究（立山充博，三坂巧，中條浩一，藤原祐一郎，長友克広，山本友美，久保義弘）
ミトコンドリア分裂を引き起こす新規高分子量 G 蛋白質の細胞内動態に関する研究（三坂巧，久保義弘）

分子神経生理研究部門.................................................................................. 13
概 要
時期特異的遺伝子組み換え法を用いたオリゴデンドロサイトの系譜解析（竹林浩秀，政平訓貴，古性美紀，渡辺啓介，小野勝彦，池中一裕）
オリゴデンドロサイト前駆細胞の移動制御機構の解析（小野勝彦，渡辺啓介，池中一裕）
bHLH 型転写制御因子 Olig3 の機能解析（丁雷，竹林浩秀，小野勝彦，池中一裕）

モデルマウスを用いた脱髄の病態解明（田中久貴，松本路夫，東幹人，馬堅妹，山田元，田中謙二，竹林浩秀，等誠司，池中一裕）

アストロサイトの分化，発生様式に関する研究（小川泰弘，成瀬雅衣，竹林浩秀，等誠司，池中一裕）

アストロサイト機能不全モデルマウスの開発（田中謙二，竹林浩秀，池中一裕）
神経幹細胞の発生（等

誠司，東幹人，成瀬雅衣，池中一裕）

脳の発生と糖鎖（石井章寛，等

誠司，Stephen Pfeiffer，池中一裕）

糖蛋白質糖鎖解析方法の改良（田辺和弘，池中一裕）
新規癌遺伝子の発現様式に関する研究（中島弘文，小野勝彦，池中一裕）

細胞内代謝研究部門.................................................................................... 18
概 要
未成熟卵母細胞の Ca2+振動に対するエストロゲンの作用
（毛利

達磨，吉田

繁）

3

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

F-アクチン網目構造からの張力依存的なストレスファイバーの形成（平田宏聡，曽我部正博）

細胞器官研究系
生体膜研究部門........................................................................................ 20
概 要神経，分泌細胞の開口放出機構の研究（河西 春郎，根本 知己，高橋 倫子，岸本 拓也，兒島

辰哉，大嶋章裕，劉 婷婷，畠山裕康）

2 光子励起法を用いた大脳シナプスの研究（河西 春郎，松崎 政紀，早川 泰之，野口潤，安松信明，本蔵直樹）

機能協関部門.......................................................................................... 21
概 要
尿細管糸球体フィードバックにおける ATP 透過性アニオンチャネルと Ca2+感受性非選択性カチオンチャネルの関与（岡田泰伸，サビロブ

ラブシャン）

アストロサイトにおける ClC-1 クロライドチャネルの新規アイソフォームの発現（張暁東，高橋信之，井上華，清水貴浩，岡田泰伸，森島繁，赤塚結子，鍋倉隆）

高浸透圧刺激により活性化するカチオンチャネルの細胞容積調節における役割（清水貴浩，サビロブ

ラブシャン，岡田泰伸，Frank Wehner）

虚血による新生仔ラット心室筋細胞形質膜への CFTR の発現亢進
（浦本裕美，高橋信之，A.K. Dutta，R.Z. Sabirov，岡田泰伸，赤塚結子，森島繁）

虚血および低酸素条件下での心筋細胞からの ATP 放出における ATP 透過性アニオンチャネルの役割（A.K. Dutta，R.Z. Sabirov，浦本裕美，岡田泰伸）

生体情報研究系
感覚認知情報研究部門.................................................................................. 25
概 要
初期視覚系における輪郭線の折れ曲がりの表現（伊藤 南，小松 英彦）
視覚探索における V4 野と前頭眼野ニューロンの活動ダイナミクス（小川 正，小松 英彦）
盲点における線分の補完知覚に対応したサル１次視覚野神経活動（松本 正幸，小松 英彦）

液性情報研究部門...................................................................................... 26
概 要
神経活動活性化に伴う Ca2+カルモジュリン依存性プロテインキナーゼ II の新たな活性調節機構（山肩葉子，小幡邦彦）
2+

Ca /カルモジュリン依存性プロテインキナーゼ II の機能的ノックアウトマウスの作成（山肩葉子，井本敬二，八木健，小幡邦彦，柳川右千夫）

大脳皮質―視床フィードバック投射シナプスの解析（宮田

麻理子，井本敬二）

成熟ニューロンにおける cdk5 の機能の検索：シナプス種特異的制御の分子基盤（佐竹伸一郎，井本敬二，小西史朗）
感覚入力―視床―大脳皮質ネットワークにおける構造と機能（井上

4剛，井本 敬二）

研究活動報告

Brugada 症候群関連心筋 Na チャネル遺伝子変異の電気生理学的特徴（伊藤英樹，井本敬二，清水賢巳，高田重男，馬渕宏）
2+

Ca チャネル変異マウスにおける神経回路異常の検索（佐々木幸恵，松下かおり，児玉 貴史，井本敬二）

高次神経機構研究部門.................................................................................. 29
概 要
プロトカドヘリン β ファミリー欠損マウスの作製（金子涼輔，八木健）

クローンマウス胚由来 ES 細胞株を用いた神経細胞分化過程における核機能変換の解明（牧野初音，八木健）

ゼブラフィッシュ CNR (DrPcdh alpha) の機能解析（多田基紀，八木健）

生体調節研究系
感覚運動調節研究部門.................................................................................. 32
概 要
ヒトの視覚性運動知覚の脳磁図による生理学的研究（金桶吉起，祖父江文子，久保田哲夫）
侵害性信号の皮質処理（乾幸二，王暁宏，秋云海，Tran TD，柿木隆介）
侵害性刺激に伴う皮質活動の睡眠による影響（王暁宏，乾幸二，秋云海，宝珠山稔，柿木隆介）
マイクロニューログラプィーを用いたレーザー刺激による C 受容器選択的刺激の証明（秋云海，王暁宏，乾幸二，柿木隆介）
二点識別の中枢機構（田村洋平，宝珠山稔，乾幸二，柿木隆介）
Gating of somatosensory evoked magnetic fields during the preparatory period of self-initiated finger movement（和坂俊昭，中田大貴，柿木隆介，宝珠山稔）
随意運動に伴う痛覚関連体性感覚誘発脳磁図の変動（中田大貴，乾幸二，和坂俊昭，田村洋平，Tran TD，秋云海，王曉宏，Nguyen BT，柿木隆介）
体性感覚刺激 Go/Nogo 課題時に誘発された事象関連電位（中田大貴，乾幸二，和坂俊昭，柿木隆介，木田哲夫，坂本将基）
音声刺激が情報処理されるとき視覚情報が聴覚野の活動に及ぼす影響：脳磁図による検討（三木研作, 渡辺昌子, 柿木隆介）
脳磁図と脳波を用いた母国語および外国語の脳内処理の研究（尾島司郎，中田大貴，柿木隆介）

生体システム研究部門.................................................................................. 36
概 要
脳深部刺激療法の作用機序に関する研究
（南部

篤，橘

吉寿，高田昌彦，喜多均）

糖代謝 PET による二足歩行運動に関与する脳部位の同定（森大志，中陦克己，塚田秀夫，森茂美）

大脳皮質運動野の直立二足歩行運動に関わる機能的意義の同定（森 大志，南部篤，中陦克己，稲瀬正彦，森茂美）

5生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

上肢到達運動課題実行中の線条体ニューロンの活動様式を解明する（畑中伸彦，橘吉寿，南部篤）

顎運動に関わる多シナプス性神経回路の同定（畑中伸彦，橘吉寿，南部篤，宮地重弘，高田昌彦）

パーキンソン病における淡蒼球代謝調節型グルタミン酸受容体の動作様式
（橘

吉寿，南部

篤，金田勝幸，高田昌彦）

大脳皮質機能研究系
脳形態解析研究部門.................................................................................... 39
概 要
グルタミン酸受容体の定量的解析（田中淳一，足澤悦子，籾山明子，深澤有吾，馬杉美和子，重本隆一）
神経伝達物質放出関連蛋白質の局在（萩原明，深澤有吾，重本隆一）

海馬における長期増強現象とグルタミン酸受容体の密度変化（深澤有吾，重本隆一）
海馬 NMDA 受容体局在の左右差（篠原良章，Wu

Yue，重本隆一）

GABAB 受容体やイオンチャネルの脳内局在と機能解析（Akos Kulik，萩原明，深澤有吾，重本隆一）
前脳基底核と黒質－線条体ドーパミン系の電気生理学的および形態学的解析（籾山俊彦）

大脳神経回路論研究部門................................................................................ 41
概 要
大脳皮質ダブルブーケ細胞のシナプス出力特性
（窪田

芳之，川口

泰雄）

ラット前頭皮質における高頻度発火型介在神経細胞と線条体投射錐体細胞の神経結合
（根東

覚，川口

泰雄）

皮質介在ニューロンの軸索・シナプスブトンの表現型（苅部冬紀，川口泰雄）

心理生理学研究部門.................................................................................... 42
概 要
視覚脱失による脳の可塑的変化
（定藤

規弘）

正常成人における視覚触覚統合（形状弁別）に関与する神経活動の解析（斎藤大輔，定藤規弘）

正常成人における視覚聴覚統合（特に口唇と音声）に関与する神経活動
（定藤

規弘）

発達期における聴覚脱失による可塑的変化
（定藤

規弘）

自閉症の認知機能解明のための研究（山本幸子，定藤規弘，神尾陽子，平谷美智夫

河村佳保里）

聴覚-視覚刺激対連合学習における脳活動変化（田邊 宏樹，定藤 規弘）
視覚刺激に対する NIR,fMRI 同時計測
（豊田浩士，定藤規弘，柏倉健一，笠松眞吾，岡沢秀彦，藤林靖久，米倉義晴）

6

研究活動報告

前補足運動野が言語情報処理に果たす機能的有意性の検討
（本田

学，田中

悟志）

超可聴域超高周波成分の増強による行動制御の検討（本田学，八木玲子，仁科

エミ，大橋

力）

乗法型変調非線形自己回帰モデルをもちいた大脳皮質－筋肉間機能連関の検討（本田学，加藤比呂子）

両手協調運動における相転移現象に関わる神経基盤（荒牧勇，定藤規弘）

発達生理学研究系
認知行動発達機構研究部門.............................................................................. 48
概 要
脊髄レベルでの皮質脊髄路損傷後の手指の巧緻運動の機能代償機構（西村幸男，伊佐正，尾上浩隆，塚田秀夫）
サル上丘へのニコチン局所注入がサッケードに与える効果の解析（渡邊雅之，伊佐正，小林康）
サルを用いた盲視 (blindsight) の神経機構の解明（吉田 正俊，伊佐正）
サルにおける上丘局所神経回路の解析（Nikolay Nikitin，加藤利佳子，伊佐正）
マウスの上丘電気刺激により誘発されるサッケード運動とその制御の分子機構
（坂谷

智也，伊佐

正）

上丘出力ニューロンの樹状突起での活動電位生成とその Ih による制御（遠藤利朗，伊佐正）

ニコチン型アセチルコリン受容体 (nAChR) による GABA 性神経伝達の修飾（遠藤利朗，伊佐正）

ラット上丘中間層に対するコリン作動性入力のシナプス後作用（Thongchai Sooksawate，伊佐正）

ラット上丘中間層における GABA 作動性シナプス伝達に対するムスカリン受容体の活性化によるシナプス前抑制（李鳳霞，遠藤利朗，伊佐正）

随意運動の制御における脊髄介在ニューロンの役割
（関

和彦，武井

智彦，高橋

伸明）

生体恒常機能発達機構研究部門.......................................................................... 52
概 要
発達期における神経伝達物質のスイッチング（鍋倉淳一，石橋仁，神野尚三，松原篤）
細胞内 Cl-制御機構 KCC2 による GABA の興奮－抑制スイッチと分子機構の解明（鍋倉淳一，張一成，福田敦夫）

BDNF による大脳皮質細胞における GABA 受容体の 細胞内動態と分子機構（鍋倉淳一，溝口義人，平田雅人，兼松隆）

生殖・内分泌系発達機構................................................................................ 53
概 要
AMP キナーゼによる生体エネルギー代謝の調節機構
（箕越

靖彦）

7

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

レプチン，神経ペプチドよる糖・脂質代謝調節機構の解明
（箕越

靖彦）

環境適応機能発達研究部門.............................................................................. 54
概 要
フェロモン記憶の保持に関連した相反性シナプスの再編成（松岡勝人，車田正男，椛

秀人，Richard Costanzo，守屋敬子，吉田－松岡淳子，市川眞澄）

フェロモン記憶の電気生理学的相関
（黄

光哲，椛

秀人）

共培養下における副嗅球ニューロン－鋤鼻ニューロン間の機能的シナプス形成（村本和世，黄光哲，谷口睦男，椛

秀人）

幼若ラットにおける匂い学習と LTP との相関
（張敬姫，奥谷文乃，黄

光哲，椛

秀人）

脳機能計測センター
形態情報解析室........................................................................................ 57
概 要
小脳プルキニエ細胞のゴルジ染色と免疫染色の比較
（山口

登，古家

園子，有井

達夫）

メカノセンサーとしての小腸絨毛上皮下線維芽細胞（古家園子，古家喜四夫）

機能情報解析室........................................................................................ 58
概 要
意志に関係する脳活動の研究（逵本

徹）

生体情報処理室........................................................................................ 59
概 要
樹状突起における活動電位の発生とその制御メカニズム（坪川宏）

細胞内シグナル伝達系の活性とニューロン活動との時間的・空間的関係の解析（坪川宏）

中枢ニューロンにおける活動依存的な形態変化のメカニズムの解析（河村吉信，高木佐知子，坪川宏）

脱分極時における神経細胞内のナトリウムイオン挙動の計測（酒谷誠一，毛利達磨，坪川宏）

脳機能分子解析室...................................................................................... 61
概 要
ラットテロメレース遺伝子 (rTERT) を高発現するトランスジェニック (Tg) ラットの作製（平林真澄，金子涼輔）
ラット卵母細胞の活性化方法が円形精子細胞注入 (ROSI) 後の産仔率に及ぼす影響（平林真澄，保地眞一）

統合バイオサイエンスセンター
時系列生命現象研究領域................................................................................ 63
概 要

8

研究活動報告

中枢神経細胞の自発発火を規定する電位依存性 Nav チャネル Nav1.6 の持続性電流の制御機構（岩崎広英，岡村康司，高木正浩，白幡恵美，早坂清）

尾索動物ユウレイボヤゲノムからのイオンチャネル関連分子遺伝子の網羅的解析（岩崎広英，村田喜理，森泰生，岡田泰伸，高橋信之，中條浩一，佐藤矩行，佐藤ゆたか）

哺乳類脊髄リズム形成の神経回路の発達機構（中山希世美）
新規電位センサー分子のゲート電流解析（岩崎広英，村田喜理，佐々木真理）
筋細胞機能発達における電位依存性 Ca チャネルの役割（中條浩一，大塚幸雄）
電位センサーの支配を離れた電位依存性 K チャネルの開閉（久木田文夫）戦略的方法論研究領域.................................................................................. 65
概 要
位相差電子顕微鏡の改良（Radostin Danev，杉谷正三，永山國昭）
位相板用炭素薄膜の材料科学的研究（Dorian Minkov，Radostin Danev，伊藤俊幸，大河原 浩，永山國昭，宇理須恆雄）
DNA／RNA 塩基配列の電子顕微鏡 1 分子計測法の開発（Krassimir Tachev，高橋佳子，伊藤俊幸，大河原 浩，永山國昭，片岡正典，田坂基行）
潅流ラット顎下腺における傍細胞輸送経路-唾液糖から血糖を推定する試み-（村上政隆，篠塚直樹，中村健治，桜井健，杉谷博士，古山俊介）

潅流ラット顎下腺における水分泌調節機構（村上政隆，大河原浩，細井和雄，KwartariniMurdiastuti，Bruria Sachar-Hill，Adrian E. Hill）
灌流ラット顎下腺の細胞間分泌細管の分泌時形態変化（村上政隆，前橋寛，Alessandro Riva，Felice Loffredo，Francesca Testa-Riva）

単粒子解析による膜タンパク質 TRPM2 の立体構造解析（松本友治，永山國昭，原 雄二，森 泰生）
エンドサイトーシス選別輸送のメカニズムの解析（大橋正人）

生命環境研究領域...................................................................................... 69
概 要
酸化修飾により活性化する Ca2+透過性カチオンチャネルのメカニズム解析（吉田卓史，原雄二，西田基宏，森泰生）

免疫 B 細胞における Ca2+シグナル増幅機構（西田基宏，清中茂樹，沼賀拓郎，森泰生）
細胞内蛋白質の活動の可視化を目指した蛍光性バイオセンサーの構築（清中茂樹，西田基宏，森泰生）

細胞内酸化還元状態の変化により活性化されるチャネル TRPM2 の分子機能解析
（原

雄二，森

泰生）

多点細胞電位記録法を用いたてんかんモデルマウス海馬の神経ネットワーク活動の解析（三木崇史，下野健，清中茂樹，森泰生）

動物実験センター .................................................................................... 72
概 要

9

第 25 巻（Dec,2004）

生理学研究年報

計算科学研究センター ............................................................................... 74
概 要
核酸塩基識別子の設計と合成（片岡正典，永山國昭）
ユニバーサル核酸の創成（片岡正典）
動的速度論分割によるリン酸トリエステルの立体選択的合成（片岡正典）

技術科 ............................................................................................... 76
1．概

要
（大庭

明生）

2．施設の運営状況①生体磁気計測装置室（永田治，竹島康行）②脳機能計測センター（1）形態情報解析室（山口登）（2）機能情報解析室（佐藤茂基）（3）生体情報処理室（吉村伸明，村田安永）③動物実験センター（佐治俊幸，小木曽 昇，廣江猛，鈴木千香）④共通研究施設（1）電子顕微鏡室（前橋寛）（2）機器研究試作室（加藤勝己）

10

研究活動報告／分子生理研究系

分子生理研究系
神経化学研究部門【概要】
前年に続いて，脳機能を分子レベルで理解することをまた，新しいスタッフの着任により，イオンチャネル・

目指して，特に抑制性神経回路に着目し，特異的に発現受容体等の神経細胞の機能素子の構造と機能に関する研する遺伝子の cDNA クローニング，遺伝子改変マウスの究，ミトコンドリア分裂を引き起こす新規高分子量 G 蛋

作成，解析を行った。

白質の細胞内動態に関する研究を開始した。

グリシン・トランスポーター2 の遺伝子構造と選択的スプライシング
柳川右千夫，海老原利枝，山本友美，小幡邦彦（理化学研究所）

グリシン・トランスポーター 2 (GLYT2) は，中枢神経

アイソフォーム (GLYT2a,GLYT2b,GLYT2c) を検出した。

系ではグリシン作動性ニューロンに特異的に発現し，グいずれも 1 遺伝子からの選択的スプライシングを受けてリシン作動性シナプスにおける神経伝達の終了に関与すおり，マウス GLYT2b とマウス GLYT2c の両分子とも，る。マウス GLYT2 の発現調節機構を明らかにする目的

マウス GLYT2a より N 末端で 8 アミノ酸少ないことが予で遺伝子解析を行った結果，全長が 55 kb 以上で 18 個の測された。これらの結果は，(1) GLYT2 ノックアウトマ

エクソンから構成されていた。また，マウス脳幹と小脳ウス作成，(2) グリシン作動性ニューロンを GFP などでの mRNA を用いて 5’-RACE 法で解析した結果，3 種類の標識する遺伝子改変マウス作成の上で重要な情報となる。

小胞型 GABA トランスポーターのノックアウトマウスの作成
柳川右千夫，海老原利枝，有田早苗，上松正和

小胞型 GABA トランスポーター (VGAT) は，GABAに導入し，Southern 法で相同組み換えのおこった 11 個のをシナプス小胞に蓄積させる。脳高次機能におけるES クローンを同定した。この ES クローンを blastocyst

VGAT の役割を明らかにする目的で，誘導型 VGAT ノッに導入することでキメラマウスを作成した。今後，交配クアウトマウスの作成を目指した。最初に，VGAT 遺伝を重ねることにより,VGAT ノックアウトマウスを得る。

子のイントロン 1 およびエクソン 3 の 3' 側に loxP 配列を

そして，VGAT ノックアウトマウスについて，野生型マ

配置し，Cre Recombinase 活性のある細胞で VGAT 分子

ウスあるいは GAD ノックアウトマウスと行動解析などの機能を完全に破壊できるようにターゲティングベクタ

について比較解析する。

ーを構築した。このターゲティングベクターを ES 細胞

11生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

GAD65 ノックアウトマウスを用いた味覚情報処理における GABA の役割
柳川右千夫，志村剛（大阪大学大学院人間科学研究科），山本隆（大阪大学大学院人間科学研究科）

味覚情報処理におけるGABA の役割を明らかにする目

対する嗜好性では，GAD65 ノックアウトマウスで溶液摂的で，GAD65 ノックアウトマウスを解析した。基本味，取量の低下が観察された。また，野生型マウスで観察さ混合味に対する嗜好性について，二ビン法により GAD65

れるミダゾラム投与後のショ糖摂取量の増加が，GAD65

ノックアウトマウスと野生型マウスとを比較検討した。

ノックアウトマウスでみられなかった。これらの結果は，四基本味に対する嗜好性では，両群に有意の差は認めら

混合味のような複雑な味の情報処理に GABA が関与しれなかった。しかし，ショ糖と塩酸キニーネの混合味にていることを示唆した。

イオンチャネル・受容体の構造機能連関，機能調節に関する研究
立山充博，三坂巧，中條浩一，藤原祐一郎，長友克広，山本友美，久保義弘

イオンチャネル，受容体，G 蛋白質等の膜関連蛋白は，子生物学的手法により，神経機能素子の遺伝子の単離，神経細胞の興奮性とその調節に重要な役割を果たし，脳変異体の作成，tag の付加等を行い，卵母細胞，HEK293

機能を支えている。我々は，これらの神経機能素子を対細胞等の遺伝子発現系に再構成し，パッチクランプ等の象として，生物物理学的興味から「その精妙な分子機能

電気生理学的手法，細胞内 Ca2+ イメージング・全反射照のメカニズムと動的構造機能連関についての研究」に取明下での FRET 計測等の光生理学的手法，細胞生物学的り組み，また，神経科学的興味から「各素子の持つ特性研究手法により，その分子機能を解析している。本年度の脳神経系における機能的意義を知るための個体・スラは，本格的な研究の開始に向けて，研究室の整備と立ちイスレベルでの研究」を目指している。具体的には，分上げを行った。

ミトコンドリア分裂を引き起こす新規高分子量 G 蛋白質の細胞内動態に関する研究
三坂巧，久保義弘

我々は，これまでに，ミトコンドリアに局在する新規

ドリアの分裂を引き起こすこと，分裂したミトコンドリ

高分子量 G T P 蛋白質をコードする cDNA をサケ科魚類

アにおいては，ひだ状の構造が失われ，内外膜間部分が，脳そして，マウス脳より単離した。後に，他グループよ

片隅に押しやられている像を示すこと，そして mOPA1

り，ヒトの相同遺伝子の点変異が遺伝性視神経萎縮

蛋白は偏在した内外膜間に局在することが観察された。

(optic atrophy) の病因であることが報告されたため，マウ

さらに，GTP 結合能を失った変異体の機能解析により，スの遺伝子を mOPA1 と名付けた。mOPA1 蛋白の細胞内

ミトコンドリア分裂能自体は GTP 結合に依存しないこ

局在とその動態について，作成した特異抗体と種々のミと，膜間部分の偏在には GTP 結合能が関与していること

トコンドリアマーカーを用いて解析した。その結果，COSが明らかになった。

細胞において，この遺伝子を過剰発現させるとミトコン

12研究活動報告／分子生理研究系

分子神経生理研究部門【概要】
われわれの研究室では哺乳類神経系の発生・分化機構

えられてきたグリア細胞（アストロサイト，オリゴデンについて研究している。特に神経上皮細胞（神経幹細胞）

ドロサイト）にも性質の異なる集団が数多く存在するこからどのようにして全く機能の異なる細胞種（神経細胞，とも明らかとなってきた。そのため，他の多くの細胞種

アストロサイト，オリゴデンドロサイトなど）が分化しや組織の分化研究とは異なり，細胞株や脳細胞の分散培てくるのか，について興味を持って研究を進めている。

養系を用いた研究ではその本質に迫るには限界がある。

また，得られた新しい概念や技術はできるだけ社会の役

われわれは in vitro で得られた結果を絶えず in vivo に戻に立てるよう努めており，臨床研究への応用を視野に入して解析するだけでなく，神経系の細胞系譜の解析や移れながら，病態の解析にも努力している。脳神経系の発動様式の解析をも精力的に行っている。

生・分化を考えるとき，内因的要因（遺伝子に支配され近年，成人脳内にも神経幹細胞が存在し，神経細胞をるもの）および外因的要因（外部からの刺激・情報によ再生する能力を有することが明らかとなった。この成人り分化方向が規定されるもの）に分けて考えるのは当然における神経幹細胞数の維持機構についても研究を開始

であるが，脳神経系では他の組織の発生とは異なり特徴した。糖蛋白質糖鎖の解析法を開発し，その生理学的意的なことがある。それは多様性である。一言に神経細胞

義について検討している。ヒト正常脳においてはその発と言っても顆粒細胞，錐体細胞などいろいろな形態の細現パターンが個人間で驚くほど一定に保たれており，現胞があるし，大脳皮質の錐体細胞はどの領野の細胞かに在考えられているより，もっと重要な役割を果たしていよりその機能が異なる。また，神経伝達物質の種類も様々

ると思われる。事実各種神経変性疾患においてその発現である。大げさに言えば，神経細胞は一つ一つが個性をパターンが変化していた。また，癌の転移にも糖蛋白質持っており，そのそれぞれについて発生・分化様式を研糖鎖が関与していることを示唆するデータも得ているの究しなければならない程である。また，均一であると考で，病態時における糖鎖異常に着目して研究している。

時期特異的遺伝子組み換え法を用いたオリゴデンドロサイトの系譜解析
竹林浩秀，政平訓貴，古性美紀，渡辺啓介，小野勝彦，池中一裕

オリゴデンドロサイトは中枢神経系においてミエリン

タモキシフェンの存在下でのみ活性化し，遺伝子組み換を形成し，跳躍伝導を可能にするグリア細胞である。オえを起こす。我々は機能喪失実験の際，すでに Olig2 遺

リゴデンドロサイトは，胎生期脊髄においてはその腹側伝子座に CreERTM 遺伝子をノックインしたマウスを作成部にある pMN ドメインと呼ばれる限局した部位に由来しており，このマウスを Cre 依存的な組み換えによりする。この pMNドメインからは運動ニューロンも発生し

lacZ 遺伝子を発現するマウスと掛け合わせて，ダブルトてくることから，両者の発生には共通の前駆細胞が関与

ランスジェニックマウスを作成した。Olig2 の発現が始ましていることが予想されていた。竹林らによりオリゴデ

る胎生 9.5 日に，タモキシフェンを投与し胎生期 18.5 日

ンドロサイト特異的な転写因子として Olig2 が同定され，での lacZ 陽性細胞の細胞種を調べた。その結果，胎生 9.5

機能獲得実験および機能喪失実験から，Olig2 がオリゴ

日に Olig2 を発現している細胞からは，オリゴデンドロ

デンドロサイトと運導ニューロンの両者の発生に必須のサイトと運動ニューロンだけではなく，アストロサイト

遺伝子であることが明らかにされた。

や上衣細胞も発生してくる可能性を見出した。我々はさ

我々はさらに Olig2 の機能を詳細に解析するため，時TM

期特異的な遺伝子組み換え法である CreER /loxP シス
TM

テムを確立した。CreER

はエストロゲン拮抗薬である

らに，タモキシフェンの投与時期によって発生してくる細胞種が異なるのかどうか，また，成体での長期的な細胞系譜の追跡を行っている。

13

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

オリゴデンドロサイト前駆細胞の移動制御機構の解析
小野勝彦，渡辺啓介，池中一裕

中枢神経系の機能は，多くの神経細胞やグリア細胞がが OPC の出現部位で OPC と同局在することを示した。

正確に神経回路を形成することによって成り立っている。

この結果はネトリンが OPC の移動に対して反発的に作

そのため複雑な神経回路が形成される発生期において，用することを強く示唆するものである。

適切な神経軸索の伸長や細胞の移動はガイダンス分子とこの結果に加え，我々のネトリンノックアウトマウス

呼ばれる拡散性または細胞表面上の分子によって厳密にの解析によって，ネトリンが発生期の脊髄での背腹軸の制御されている。

ドメイン構造の形成に関わることが明らかとなった。こ中枢神経系でミエリンを形成するオリゴデンドロサの結果は，ネトリンが軸索や細胞をガイダンスする機能

イトの前駆細胞 (OPC) は腹側に限局した部位に出現し，だけではなく，神経細胞とグリア細胞の分化に関わる可その後長い距離を移動し神経系全体に広がる。我々はこ能性を示唆するものである。そこで現在は，OPC の移動の移動に関わる分子として，拡散性のガイダンス分子でに対するネトリンのガイダンス作用のみでなく，さらにあるネトリンに注目している。ニワトリ胚視神経においパターン形成などネトリンの広範な機能について解析をて，ネトリンが OPC の発生部位である第三脳室腹側部，進めている。

視神経耳側に強く発現すること，さらにそのレセプター

bHLH 型転写制御因子 Olig3 の機能解析
丁雷，竹林浩秀，小野勝彦，池中一裕

Olig 遺伝子は bHLH 型転写調節因子で，これまでに 3の系譜の解析を行なうことが可能となった。脊髄や後脳種類が同定されている。このうち，Olig1 と Olig2 は，オでは，それらの領域の最背側部の細胞から Olig3 の発現

リゴデンドロサイトや運動ニューロンの分化に重要な作が始まることが，in situ hybridization や免疫組織化学染色用をすることが明らかにされた。一方，Olig3 は当部門のにより示されていた。さらにノックインマウス脊髄を竹林によって同定され，脊髄や間脳での発現が報告され

X-gal 染色することにより，最背側部の細胞がニューロンている。しかし，その機能は全く不明のままである。Olig3に分化し脊髄の腹側部まで移動することが強く示唆されの機能を明らかにするため，Olig3-lacZ ノックインマウス

た。脊髄では，このようなダイナミックな細胞の移動はを作製した。しかし，Olig3 欠損マウスは胎生早期に致死

これまで報告されていなかった。今後は，マーカーの導を示した。一方，このノックインマウスの組織を X-gal

入やスライス培養により，この細胞移動とその動態をよ染色することにより，Olig3 発現細胞を短期的に追跡しそり詳細に解析していく。

モデルマウスを用いた脱髄の病態解明
田中久貴，松本路夫，東幹人，馬堅妹，山田元，田中謙二，竹林浩秀，等誠司，池中一裕

当研究室ではすでに脱髄モデルマウスである PLP トラに形成され，Na+ チャンネルはランビエ絞輪に，K+ チャ

ンスジェニックマウス (PLPTg) を作製し，報告している｡

ンネルは juxstaparanode にそれぞれクラスタリングする｡

このマウスは 2 ヶ月齢までにまでに一度髄鞘がほぼ正常

5 ヶ月齢頃から脱髄が始まり，K+ チャンネルのクラスタ

14研究活動報告／分子生理研究系

リングが崩れはじめる｡そして 8 ヶ月齢までに Na+ チャ

この神経幹細胞の選択的培養法として，neurosphere assay

ンネルのクラスタリングも崩壊していくことを明らかにが確立されている。この方法は，脳室周囲組織から採取した｡脱髄が生じる理由について検討するために中枢神した細胞を，成長因子を含む無血清培地で培養すること

経系でミエリンを形成する細胞であるオリゴデンドロサ

で，球状の細胞塊 neurosphere として神経幹細胞を培養，

イト前駆細胞の存在を調べたところ，野生型マウスの白増殖させる方法である。Neurosphere は継代する事で再び質よりも数多く前駆細胞が存在していることが明らかと細胞塊を形成し，また増殖因子を除いた状態で培養皿になった。現在，この前駆細胞がなぜ分化しないか検討中接着させると，神経細胞・アストロサイト・オリゴデンである。イオンチャネルクラスタリングの変化と跳躍伝

ドロサイトの 3 種類の細胞を作り出すことが可能である。

導の相関を調べるために，In vivo での中枢神経系（後索多発性硬化症を代表とするヒトの脱髄性疾患は，神経軸路，前庭・網様体脊髄路，錐体路）の伝導速度及び不応

索を覆って保護するとともに跳躍伝導を可能にしている期の解析を行う実験系を確立した。この実験系による解髄鞘が破壊され，迅速な神経伝達が失われる病態である。

析から，野生型に比べ PLPTg では，髄鞘がほぼ正常な

我々は，上述の脱髄モデルマウスを用いて，脱髄病態に

2ヶ月齢において，著明な伝導速度の低下と相対不応期のおける神経幹細胞の動態と，神経幹細胞移植による再ミ延長を認めた｡マイクロアレーを用いて，野生型と PLPTg

エリン形成のメカニズムの解明を行っている。この際，での遺伝子発現の差を解析し，これらの現象の原因につ移植した神経幹細胞からオリゴデンドロサイトへの分化

いて探索を進めている｡神経幹細胞は自己複製能と神経の動態を追うために，成熟したオリゴデンドロサイトで系の多分化能を持つ未分化な細胞である。脳の発生期に発現するプロモーター配列の下流に LacZ レポーター遺神経系の細胞を産出して脳の構築を司るだけでなく，正伝子をもつマウスから神経幹細胞を調製し，脱髄モデル

常の成体の脳においても特定の領域に存在し続け，神経動物にこのレポーター遺伝子を持つ神経幹細胞の移植を新生を行っている。最近になって，成体の脳内に存在し行っている。この結果，移植した神経幹細胞は脳内に生ている内在性の神経幹細胞が，適切な誘導によって活性着し，成熟したオリゴデンドロサイトへの分化が認めら

化されて脳の損傷を修復するという報告などから，中枢れた。今後，neurosphere assayと移植法をより詳細に検討

神経疾患に対する成体神経幹細胞の有用性は極めて高いしていき，病態での神経幹細胞の動態を解明していく予ことが示唆される。また自己複製能と多分化能を有する定である。

アストロサイトの分化，発生様式に関する研究
小川泰弘，成瀬雅衣，竹林浩秀，等誠司，池中一裕

我々は米国コネチカットヘルスセンター大学の Matt

トロサイトの分化に影響を与えることが示唆される。

Rasband と共同研究を行い，アストロサイトを認識する

中枢神経系発生過程において，神経幹細胞はまず神経多数の新規モノクローナル抗体を用いてアストロサイト細胞を産生し，その後グリア細胞を産生する。神経幹細の発生段階における多様性について検討を行った。その胞/神経前駆細胞からアストロサイト・オリゴデンドロサ

結果，発生期のマウス脊髄において，アストロサイト前

イトへの運命決定の機構に関しては，不明な点が多い。

駆細胞においても神経細胞と同様にドメイン構造に対応

われわれはプロテアーゼインヒビターであるシスタチンした多様性が存在することが示唆された。特に胎生期C に着目して研究をおこなってきた。シスタチン C は，

12.5 日齢マウス脊髄においては，それぞれ腹側／背側のアストロサイトの発生・分化を制御する因子として当研

転 写 因 子 で あ る Pax6 ／ Pax7 の 発 現 ド メイ ン に 対 し究室で独自に単離された因子である。遺伝子発現解析にGLAST および ephrin-B1が相補的に発現することが示さ

より，シスタチン C はグリア細胞の発生する時期に脳室れた。これらを発現する細胞はアストロサイト前駆細胞層周囲に産生されることが明らかになった。さらに，シであることから，前駆細胞での多様性が，その後のアス

スタチン C は，胎児期の神経幹細胞の増殖，生存に促進15

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

的に作用する機能を持つこと，アストロサイトの分化をつである可能性，またアストロサイトの発生は，オリゴ

促進し，オリゴデンドロサイトの分化を抑制する機能を

デンドロサイトの発生とも密接に関わっている可能性が有することが培養系において示された。以上の点からシ示唆された。

スタチン C がアストロサイトの発生を制御する因子の一アストロサイト機能不全モデルマウスの開発
田中謙二，竹林浩秀，池中一裕

アストロサイトの新しい機能が in vitro で次々に明らである Alexander 病の原因遺伝子であり，これまで報告かにされている。しかし，発見された機能が，脳活動にされている変異の中で最重症のもの選択した）を発現す

どのような貢献をしているのか分かっていない。脳活動

るコンストラクトを持つトランスジェニックマウスであの評価は個体を用いた解析，すなわち in vivo の解析が必る。対照には Cre による組換え後にヒト野生型 GFAP を要になる。そこで我々は，Cre-loxP システムを応用した発現するマウスを作出した。ファウンダーマウスを変異

領域特異的なアストロサイト操作可能なモデルマウスの型，野生型それぞれで 10 ライン以上作出する事が出来た。

開発に着手した。マウス GFAP プロモーターの制御下ですべてのラインでアストロサイトに EGFP を発現するこ

EGFP を発現するが，Cre 組換え酵素が発現する領域のアとが確認できた。

ストロサイトに限ってヒト変異 GFAP（致死性神経疾患

神経幹細胞の発生
等誠司，東幹人，成瀬雅衣，池中一裕

胚性幹細胞（ES 細胞）は万能細胞とも呼ばれ，我々の化能を示すことから，未分化神経幹細胞と呼んでいる。

体を形成する全ての細胞に分化する能力を秘めると考え

未分化神経幹細胞は，発生初期の胚の中にも存在する。

られている。近年，病気やケガで損傷した組織を，外かマウス胎生 5.5-7.5 日胚の epiblast/neurectoderm を leukemia

ら手を加えて再生させるという，再生医学が注目を浴び

inhibitory factor 存在下で培養することにより，浮遊細胞ており，その材料の有力候補として ES 細胞を用いた研塊を形成することで未分化神経幹細胞を検出できること究が進められている。神経組織，中でも中枢神経系は神を報告した。未分化神経幹細胞は in vitro で神経幹細胞へ

経細胞の多様さや構造の複雑さのゆえ，特に再生が困難と分化させることができ，この過程に Notch シグナルのな組織と考えられる。これまでにも，ES 細胞から神経細活性化が必須であることを解明した。今後は，未分化神

胞を分化誘導できることは示されていたが，我々は全く経幹細胞から神経幹細胞への in vitro 分化系を利用し，神新しい方法を用い，ES 細胞から神経幹細胞（さらに分化

経幹細胞の発生・分化に関わる因子の同定や，それに付させて神経細胞やグリア細胞も）を作成する技術を確立

随する領域特異性の獲得の分子機構を解明していく予定した。脳に存在する神経幹細胞に比べて，より高い多分

である。

16

研究活動報告／分子生理研究系

脳の発生と糖鎖石井章寛，等誠司，Stephen Pfeiffer，池中一裕
すべての細胞表面はタンパク質あるいは脂質を介してった。

糖鎖で覆われており，これらの細胞表面糖鎖は，細胞間我々はこれらの手法を用いてさまざまな研究を行って相互作用やシグナル伝達に深く関わっていると考えられいる。例えば，髄鞘における糖鎖の意義を解明するためている。これまでに我々は 2 種類の分析系-糖鎖構造解析に，髄鞘形成時および形成前後の正常マウスからスクロ系，糖鎖修飾遺伝子の網羅的解析系-を構築した。糖鎖構ースグラジエント法を用いて髄鞘を抽出し，糖鎖の発現造の解析は，順相カラム・逆相カラムおよび陰イオン交解析を行った。その結果，全脳に比べて髄鞘に増加ある

換カラムを用いる 3 次元 HPLC システムで行い，細胞あいは減少する糖鎖構造がある事が分かった。現在，増減

るいは組織に発現する糖タンパク質の N - 結合型糖鎖をのある糖鎖が髄鞘の形成に伴って変化するか検討しておすべて同定できるようになった。この結果，(1) マウス，

り髄鞘形成と糖鎖発現の関係を明らかにできると期待でヒト脳内に発現する糖鎖の割合は高い類似性示すこと，きる。さらに，脱髄と糖鎖発現の関係を明らかにするた(2) 脳内糖鎖発現パターンは個体発生の各時期で劇的にめに脱髄モデルマウスである PLP transgenic マウスから変化することから，脳の構築と発現糖鎖に密接な関係が同様の手法を用いて髄鞘を精製し，発現糖鎖の比較を行あると推察された。遺伝子発現解析は，マクロアレイ解

う事できるか検討している。また，糖鎖を指標とした神析システムを用い，120 以上の糖鎖生合成/分解酵素遺伝

経幹細胞の単離法を確立するために，未分化状態あるい子群の発現変化を網羅的に解析できるようになった。そは分化させた神経幹細胞の糖鎖パターンを解析し，神経の結果，神経変性疾患，細胞の分化などに伴う糖鎖パタ細胞・グリア細胞の運命決定や領域特異性付与に関わるーンの変化を遺伝子発現レベルでも理解できるようにな

糖鎖の同定を進めている。

糖蛋白質糖鎖解析方法の改良
田辺和弘，池中一裕

ヒドラジン分解法，および 2- アミノピリジン標識法は，処理を行う方法を用いると，従来の方法に比べて著しく組織に発現する N 結合型糖鎖の定性および定量において後処理工程を短縮することができ，さらに糖鎖回収率も有効な分析手段である。しかしながらこれらは煩雑な作従来法に比べ改善させることができた。また 2 次元 LC

業が伴う他，多くの時間を要することが欠点であり，多ではイオン交換カラムを順相 HPLC と逆相 HPLC の間に検体を処理する場合においてこれらは無視できない要因

挿入することにより，試料（糖鎖）を保持したまま，順相であった。われわれはこれらの問題を解決するために，から逆相溶媒に置換することができ，これまで困難とさヒドラジン分解の後処理工程のハイスループット化と，2れてきた順相 HPLC と逆相 HPLC の接続を可能とした。

次元マッピング法の自動化に着手した。「ICA」と名付け

ICAと2D-HPLC 法により，糖鎖解析に要する労力は大幅たカラム内でのヒドラジン除去と N- アセチル化の一括に軽減され，多検体同時処理がを可能とした。

17

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

新規癌遺伝子の発現様式に関する研究
中島弘文，小野勝彦，池中一裕

我々の研究室は，消化器癌の発生に orphan receptor の事，胃粘膜の腸上皮化生部に高発現していること，分化一つである G-protein coupled receptor 35 (GPR35) が関与

型胃癌においても高発現している事より，胃癌発生におしている可能性について報告している。

いて何らかの役割を担っている事が類推されている。

このGPR35の遺伝子発現形式について，正常消化管粘膜・胃癌・大腸癌を中心に検討してきたところ，正常胃

現在，この分化型胃癌発生における GPR35 の生理学的機能を解析する準備をすすめている。

粘膜には発現が弱いが細胞分裂帯には発現が認められる

細胞内代謝研究部門【概要】
細胞内代謝部門では従来，生物活性物質や細胞－細胞

客員教授として着任し，11 月より平田宏聡研究員が加わ間刺激に対する細胞の刺激受容機構，細胞内情報伝達機ったことにより，研究内容も増大した。すなわち，電気構，細胞機能発現機構を研究対象としてきた。特に受精生理学や先端バイオイメージングを用いて，イオンチャ

2+

2+

時の Ca 増加や Ca 振動機構の研究を通して受精機構，

ンネルや細胞内シグナル分子の動態を測定し，細胞応答

卵成熟機構の研究を行ってきた。毛利，吉田らはマウスに至るシグナルネットワークの時空間的統御機構の解明

2+

卵母細胞の自発的 Ca 振動機構，内分泌撹乱物質（エスを目指している。特に機械刺激に対する細胞シグナリン

トロゲン）の卵母細胞への影響について研究を行った。

グ機構の研究を展開しはじめた。

本年 2003 年 4 月より曽我部正博（名大・大学院・医）が未成熟卵母細胞の Ca2+振動に対するエストロゲンの作用
毛利達磨
吉田繁（近畿大学・理工学部・生命科学科）

卵巣から取出したマウス未成熟卵母細胞（以下卵母細Fura-2 で染色し，顕微鏡下で自発的カルシウム振動を測胞）も自発的カルシウム振動をしている。卵母細胞は卵定し，明視野での同時形態変化解析を行った。その結果，巣内でも，カルシウム振動をしており各種ホルモンの制1)単離卵母細胞だけでなくスライスした卵巣内でも卵母御を受けて成熟すると考えられる。しかし，代表的なホ細胞は自発的カルシウム振動を示した。2) エストロゲン

ルモンであるエストロゲンと卵母細胞発達との関係は不の 代 表 で あ る E2 (17β-estradiol) ，細 胞 膜 を 通 過 し な い明である。エストロゲンやエストロゲン様内分泌撹乱物

E2-BSA でも，はカルシウム振動を抑制するだけでなく，質によるカルシウム振動に及ぼす作用を調べるために，

振動パターンも乱すことがわかった。

マウス卵巣から採取した卵母細胞をカルシウム蛍光色素18研究活動報告／分子生理研究系

F-アクチン網目構造からの張力依存的なストレスファイバーの形成
平田

宏聡

曽我部

正博

内皮細胞や繊維芽細胞ではミオシンを含んだ F-アクチ

イバー形成の分子機構を調べた。その結果，セミインタ

ンの束であるストレスファイバーが形成される。ストレクト細胞において，編目状の F-アクチンがミオシン II 依

スファイバーは細胞内外の力学環境の変化に応じて解存的に細胞中心方向へ移動しながら束化されることが示

消・再構成されることから，細胞内における力学トランされた。また F-アクチン網目構造を細胞中心方向へ人為

スデューサーとして機能している可能性がある。しかし，的に引張ることによっても F-アクチンが束化することがその形成・解消の分子機構は不明である。Rho kinase 阻

観察された。F-アクチン網目構造がミオシン II 依存的に害剤によりストレスファイバーを解消させた繊維芽細胞

引張られ，張力依存的にストレスファイバーに再編されから作製したセミインタクト細胞を用い，ストレスファるものと思われる。

19

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

細胞器官研究系
生体膜研究部門【概要】
当部門では開口放出・シナプス機能につき，2 光子顕微質クラスター標本や PC12 細胞・膵外分泌標本との著し鏡法を基軸として，分子生物学的方法論，パッチクラン

い差異が同定された。また，脳スライス標本内の中枢神

プ，ケイジド試薬や電子顕微鏡を組み合わせて可視化定経細胞において，ケイジドグルタミン酸の光活性化法に量化する研究を推進している。膵臓ランゲルハンス島により，単一シナプスレベルで刺激を与え，形態可塑性のおけるインスリン開口放出様式の定量解析により，逐次誘発に成功している。この可塑性は長期増強と薬理学的開口放出の抑制されている事実が明らかとなり，副腎髄

性質が同じであることが明らかとなった。

神経，分泌細胞の開口放出機構の研究
河西 春郎，根本 知己，高橋 倫子，岸本 拓也，兒島

辰哉，大嶋章裕，劉 婷婷，畠山裕康

2 光子励起法の深部到達性を利用して，調節性開口放の融合細孔を共有する複合型の開口放出によって，分泌出をインタクトな分泌臓器内部で定量的に可視化する方の大半が起こっている事実を見出している。他方，イン法論を確立している。従来の方法とは異なり，蛍光色素

スリンを分泌する膵島においては，この種の複合型開口を細胞外液に添加し，この色素の分泌小胞への流入によ放出が著しく抑制されている特徴をもつことが判明した。

って開口放出を検知する。本法により，膵外分泌・副腎本法の同時多重染色性の併用により，開口放出現象への髄質組織および PC12 細胞などでは，複数の顆粒が単一

様々な分子の関与の調査を進めている。

2 光子励起法を用いた大脳シナプスの研究
河西 春郎，松崎 政紀，早川 泰之，野口潤，安松信明，本蔵直樹

2 光子励起法をケイジドグルタミン酸に応用して，大上のスパインで誘発することができる。そこで，この現脳皮質錐体細胞の単一の興奮性シナプス後部（スパイン）

象の薬理学的な性質を調べた。頭部増大には持続が 20を刺激することに成功している。更に，スライスを培養分程度の短期相と，1 時間常時属する長期相がある。こして，gene gun で GFP 遺伝子を導入した標本を用いるこのいずれの相も NMDA 受容体の阻害剤 (APV) 及びカルとにより，反復的なグルタミン酸投与により，スパイン

モヂュリンの阻害剤で完全に消失した。また，やや高濃の頭部が増大する現象を発見した。この頭部増大現象は度のアクチン重合阻害剤でも完全に消失した。これに対電気刺激でも誘発されたが，その場合にはまばらにしかして，カルモヂュリンキナーゼ II の阻害剤は長期相のみ

起きず，刺激されたスパインで選択的に起きていることを選択的に阻害した。同様な阻害は低濃度のアクチン重が確認できない。これに対して，2 光子励起グルタミン酸合阻害剤でも観察された。従って，スパインの頭部増大法を用いた場合には，刺激したスパイン選択的に 9 割以

は NMDA 受容体を介したカルシウム流入によりカルモ

20研究活動報告／細胞器官研究系

ヂュリンが活性化されることにより，アクチン重合が起ていると考えられる。この様にスパイン頭部増大の長期きることによると考えられた。また，長期相はカルモヂ相の薬理学的な性質は長期増強のそれと一致した。

ュリンキナーゼ II とより精巧なアクチン重合を必要とし

機能協関部門【概要】
細胞機能のすべては，細胞膜におけるチャネル（イオ②「アポトーシス，ネクローシス及び虚血性細胞死のンチャネル，水チャネル）やトランスポータ（キャリア，

誘導メカニズム」：容積調節能の破綻は細胞死（アポトー

ポンプ）の働きによって担われ，支えられている。機能

シスやネクローシス）にも深く関与する。これらの細胞協関研究部門では，容積調節や吸収・分泌機能や環境情

死誘導メカニズムを分子レベルで解明し，その破綻防御

報受容などのように最も一般的で基本的な細胞活動のメの方策を探求する。特に，脳神経細胞や心筋細胞の虚血

カニズムを，これらの機能分子の働きとして細胞生理学

性細胞死の誘導メカニズムを生理学的に解明する。

的に解明し，それらの異常と疾病や細胞死との関係につ③「イオンチャネルの多機能性のメカニズム」：イオン

いても明らかにしようとしている。主たる研究課題は次

チャネルはイオン輸送や電気信号発生のみならず，環境の通りである。

因子に対するバイオ分子センサーや，他のチャネルやト①「細胞容積調節の分子メカニズムとその生理学的役

ランスポータの制御にも関与する多機能性タンパク質で割」：細胞は（異常浸透圧環境下においても）その容積をある。特に，CFTR の他チャネル制御メカニズムや ATP

正常に維持する能力を持ち，このメカニズムには各種チチャネルの容積センサーメカニズムや NaCl センサーメ

ャネルやトランスポータやレセプターが関与している。

カニズムについての研究を行う。

これらの容積調節性膜機能分子，特に容積感受性クロラ
イドチャネル，の分子同定を行い，その活性化メカニズ④「消化管上皮細胞の分泌・吸収メカニズム」についても研究する。

ムと生理学的役割を解明する。

尿細管糸球体フィードバックにおける ATP 透過性アニオンチャネルとCa2+感受性非選択性カチオンチャネルの関与
岡田泰伸，サビロブ

ラブシャン

腎臓の傍糸球体装置では，マクラデンサ細胞が尿細管て働くことを明らかにした。また，マクラデンサ細胞に腔の NaCl 濃度を検知して，その情報を隣接するメザン

Ca2+活性化型の非選択性チャネルが存在することも見出

ギウム細胞から平滑筋に伝達し，糸球体に流入する動脈した。Ca2+活性化型カチオンチャネルとマキシアニオン

血流量を調節している（尿細管糸球体フィードバック）。

チャネルが協調的に働いて，尿細管糸球体フィードバッ

しかし NaCl センサーやその下流のシグナルの実体につクの中心的役割を果たしているものと考えられる。以上

いては不明であった。今回，私達は尿細管腔の NaCl 濃の結果は次の 2 つの論文に発表された (Bell, Lapointe,

度上昇に応答してATPを放出するマキシアニオンチャネ

Sabirov, Hayashi, Peti-Peterdi, Manabe, Kovacs & Okada

ルがマクラデンサ細胞に存在し，放出された ATP がメザ

2003 PNAS 100: 4322-4327; Lapointe, Bell, Sabirov &2+

ンギウム細胞に Ca 上昇を引き起こすシグナル分子とし

Okada 2003 Am. J. Physiol. 285: F275-F280)。

21

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

図：傍糸球体装置(A)と NaCl センサー及びシグナル伝達メカニズム(B)アストロサイトにおける ClC-1 クロライドチャネルの新規アイソフォームの発現
張暁東，高橋信之，井上森島華，清水貴浩，岡田泰伸

繁（福井医科大学医学部・薬理学講座）
赤塚結子（三重大学医学部・生理学講座）

鍋倉隆（宮崎医科大学医学部・耳鼻咽喉科学講座）

クロライドチャネルはグリア細胞において重要な役割

ClC-1 様電流が観察されないため，このアイソフォームを担っているが，
ClC-1 クロライドチャネルの機能解析は

は細胞内オルガネラで機能していることが予想された。

まだ行われていない。そこで，ラットアストロサイトグ

またアストロサイト初代培養系では，さらに二つのアイリア培養株である C6 細胞を用いて ClC-1 の機能解析を

ソフォームが発現していることが示された。以上より，行った。その結果，5 つのアイソフォームを同定し，そアストロサイトグリアでは，複数の ClC-1 アイソフォーのうち 1 つだけが機能的に発現することを確認した。こムが発現しており，細胞機能の制御に関与していると考のグリア特異的アイソフォームは，膜電位ならびに細胞えられる。本研究は次の論文に発表された(Xiao-dong

外クロライドイオン濃度に対する依存性が骨格筋 ClC-1

Zhang, et al., 2004 GLIA 47: 46-57)。

よりも弱い。またホールセル電流記録では C6 細胞に

高浸透圧刺激により活性化するカチオンチャネルの細胞容積調節における役割
清水貴浩，サビロブ

ラブシャン，岡田泰伸

Frank Wehner (Max-Planck-Institute for Molecular Physiology, Dortmund, Germany)
高浸透圧性細胞収縮後の容積回復は調節性容積増加

ついて検討した。この細胞収縮により活性化するチャネ(RVI) と呼ばれ，細胞外からの NaCl の流入によって成し

ルは整流性や時間依存的なゲーティングを示さず，イオ

遂げられる。HeLa 細胞を用いた本研究において，高浸透

ン透過性は Na+＞K+＞Cs+≫Ca2+ であった。また薬理学的圧刺激時に活性化するカチオンチャネルを見出したので，には，非選択性カチオンチャネル阻害剤である Gd3+，フそのチャネルの電気生理学的性質と RVI における役割に

ルフェナミン酸，SKF96365 に感受性があった。さらに

22

研究活動報告／細胞器官研究系

このチャネル阻害剤の細胞容積変化への影響を検討したが示唆された。本研究結果は次の論文に発表された (F.

ところ，これら阻害剤の存在下では RVI 過程が抑制されWehner, T. Shimizu, R. Sabirov & Y. Okada 2003 FEBS Lett.

た。これらの結果から，高浸透圧性細胞収縮後の RVI 過

551: 20-24) 。

程にこの非選択性カチオンチャネルが関与していること

虚血による新生仔ラット心室筋細胞形質膜への CFTR の発現亢進
浦本裕美，高橋信之，A.K. Dutta，R.Z. Sabirov，岡田泰伸
赤塚結子（三重大学医学部・生理学第一講座）
森島繁（福井医科大学医学部・薬理学講座）

CFTR は嚢胞性線維症の原因遺伝子の産物であること

CFTR の形質膜への発現が虚血 3 時間でピークとなる一から，その研究の殆どは上皮細胞で行われている。心筋過性の亢進を示し，発現した CFTR はチャネルとして機細胞にも CFTR が発現していることは以前から知られて能的であることが判明した。また，この発現亢進は転写いたがその生理的，病態生理的意義については殆ど解明

後調節によることが明らかとなった。これら結果は次のされていない。そこで私達は，最終的に虚血心室筋細胞

論文に報告された(H. Uramoto, N. Takahashi, A.K. Dutta,

での CFTR の機能を探ることを目的とし，新生仔ラット

R.Z. Sabirov, Y. Ando-Akatsuka, S. Morishima & Y. Okada

心室筋から培養した細胞を用い虚血（グルコース除去・

2003 Jpn. J. Physiol. 53: 357-365)。

無酸素）の CFTR 発現への影響を観察した。その結果，

図：虚血による CFTR タンパク質の一過性の発現亢進；A. 膜画分の western blot，B. northern blot。
（）内の数字はコントロールを 100 とした発現率を示している。

23

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

虚血および低酸素条件下での心筋細胞からのATP 放出における ATP 透過性アニオンチャネルの役割
A.K. Dutta，R.Z. Sabirov，浦本裕美，岡田泰伸
虚血や低酸素条件下では心筋細胞や他の細胞からのこれら刺激が誘導したチャネル活性は約 390pS の単一チ

ATP 放出により心臓の細胞間隙のATP濃度が上昇するがャネルコンダクタンスをもち，アニオン選択的で，ATP4-

その放出機構は分かっていない。本研究では，新生仔ラや MgATP2- にも透過性を示し，薬理学的性質は ATP 放ット初代培養心筋細胞を用い，虚血及び低酸素刺激によ出と一致した。以上の結果から，心筋細胞における虚血，る ATP 放出における ATP 透過性マキシアニオンチャネ

低酸素刺激によるATP 放出はマキシアニオンチャネルをルの関与について調べた。虚血（薬剤による代謝阻害），

介することが明らかとなった。これらの結果は次の論文

低酸素刺激により細胞外に ATP が放出され，その細胞表に報告された (A.K. Dutta, R.Z. Sabirov, H. Uramoto & Y.

面の局所 ATP 濃度はマイクロモル濃度を越えた。また，

Okada 2004 J. Physiol. 559: 799-812)。

24

研究活動報告／生体情報研究系

生体情報研究系
感覚認知情報研究部門【概要】
感覚認知情報部門は視知覚および視覚認知の神経機構るために，大脳皮質を中心とするニューロンの刺激選択を研究対象としている。我々の視覚神経系は複雑な並列性や，異なる種類の刺激への反応の分布を調べている。

分散システムである。そこでは数多くの脳部位が異なる

具体的な課題として (1) 初期視覚野における輪郭とその役割を果たしつつ，全体として統一のとれた視知覚を生

折れ曲がりの表現，(2) 選択的注意による視覚および眼球じる精巧な仕組みがあると考えられる。また二次元の網

運動関連領野ニューロン活動の変容，(3) 大脳皮質におけ膜像から世界の三次元構造を正しく理解できる仕組みもる情報の補完の仕組み，などに関する研究を行った。

そなわっている。視知覚におけるこれらの問題を解明す

初期視覚系における輪郭線の折れ曲がりの表現
伊藤 南，小松 英彦

輪郭線の表現において折れ曲がりや分岐の表現は非常激を構成する半直線成分に対する反応と折れ曲がり刺激に重要な要素であるのにも関わらず，直線成分の表現のに対する反応との関係を検討した。その結果，最適な半メカニズムくらべて折れ曲がり表現のメカニズムはあま

直線成分に対する方位選択的な興奮性の入力に加えて，

りよく研究されていない。そこで，我々は注視課題遂行

不適当な半直線成分に対して働く方位選択的な抑制性の中のサルの第二次視覚野から細胞外記録を行い，十二方作用が選択性を決める上で重要な役割を果たしているこ

位からの組み合わせにより二本の直線成分をつなぎ合わとを見出した。また，特定方位への抑制性の欠如が見かせて作った輪郭線の折れ曲がりを受容野の中心に呈示しけ上の最適な直線成分を生じるケースも存在した。このて神経細胞の反応選択性を詳細に調べ，第二次視覚野に場合には最適な折れ曲がり刺激と最適な半直線成分とのは特定の組み合わせ（輪郭線の折れ曲がり）に対して特異区別が困難であるが，第二次視覚野にはそのようなケー的な反応選択性を示す細胞が多数存在することを見いだ

スが多々見られた。以上の結果は第二次視覚野が輪郭線した。そのような選択性が形成されるメカニズムを明らの折れ曲がりや分岐を検出する最初のステップであるこかにするために，本年度も引き続いて，刺激中の半直線とを示唆する。

成分を単独で提示した際の反応をもとに，折れ曲がり刺視覚探索における V4 野と前頭眼野ニューロンの活動ダイナミクス
小川 正，小松 英彦

視覚探索では 2 つの注意機構が働いていると考えられプダウン性の注意過程である。視覚探索における 2 つのている。一方は周囲と異なるポップアウト刺激によって注意過程の役割分担が時間的にどのように変動している

受動的に引き起こされるボトムアップ性の注意過程であかを明らかにするため，多次元視覚探索課題をサルに行り，他方は知識や意思によって能動的に起動されるトッ

わせて V4 野と前頭眼野からニューロン活動を記録した。

25

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

課題では 2 種類の色と形から成る刺激が注視点の周りに析した結果，ニューロン活動には 2 種類の情報が異なる

6 個呈示され，その中には色及び形次元で異なる刺激が時間領域で表現されていることが明らかになった。刺激

1 つずつ（目標，妨害刺激）含まれる（例えば，1 つの赤

呈示後の前半期間のニューロン活動では，主として受容四角，1 つの緑丸，4 つの緑四角）。サルは色，または形

野内の刺激がどの次元でポップアウトする刺激であるか

次元で目立つ刺激に向かってサッカードを行うと報酬がの情報（ボトムアップ性注意）が表現されていた。これもらえるが，どちらの次元で目立つ刺激を目標とするかに対しサッカード直前の後半期間のニューロン活動では，

は試行ブロックごとに切り替えられる。刺激呈示からサ

主として受容野内の刺激が目標であるか否かの情報（トッカードが起動されるまでの期間のニューロン活動を解ップダウン性注意）が表現されていた。

盲点における線分の補完知覚に対応したサル 1 次視覚野神経活動
松本 正幸，小松 英彦

盲点の両側に 2 本の線分が同一直線上に呈示されると，は無関係な文脈依存的修飾によって生じている可能性に

盲点には網膜からの入力がないにも関わらず，一本のつついて検討した。そのために，非盲点条件において一方ながった線分が知覚される。このような補完知覚が生じの眼の盲点に対応する視野の両側に一組の線分刺激を呈るとき，サル大脳皮質一次視覚野 (V1) で盲点に対応する

示し，片方は受容野内に呈示し，もう片方は受容野外に視野を表現している領域（盲点表現領域）のニューロン

刺激を呈示するという条件でニューロンの反応を調べた。

が活動変化を示すことを既に見い出している。この実験

受容野内に呈示した線分刺激は反応を引き起こしたが，では線分刺激を一方の眼の盲点付近の視野に呈示し，線この反応は反対側に呈示された刺激によって修飾を受け分の一端を盲点外に固定したままもう一端を盲点の中心なかった。この結果は，V1 の盲点表現領域で線分の補完に向かって伸ばしていった時に，線分が盲点を突き抜け知覚が生じる時に観察されるニューロン活動の上昇が，て補完が生じる時に非連続な活動の上昇を示すニューロ

補完知覚とは無関係な文脈依存的修飾では説明できないンが見い出されている。この活動の上昇が補完の知覚とことを示している。

液性情報研究部門【概要】
液性情報研究部門では，これまで分子生物学的手法と的に理解することである。

生理学的手法を用いて，脳神経系における情報の伝達お2003 年度は井上助手が着任し，ダイナミッククランプ

よび統合のしくみを，分子・細胞のレベルから理解するなどの新しい研究手法の開発に取りかかった。また非常ことを目的として研究を行ってきた。しかし近年の分子勤研究員として伊藤英樹博士が加わり，不整脈疾患の原的情報の急激で莫大な増加に比較して，分子と個体を結因となるナトリウムチャネル変異の解析を行うとともに，びつける領域の研究が不十分であり，またその領域の研

計算論的アプローチを取り入れた。計算論的アプローチ

究がますます重要となって来ていることを考え，研究部

は神経科学の領域にも必須のものとなってきており，計門の方向性を変えてきた。
現在の部門としての方向性は，算論の応用が進んでいる心臓生理の分野に触れたことは，

主に電気生理学的な手法を用いてシステムの機能を総合

われわれのグループとして貴重な経験であった。

26

研究活動報告／生体情報研究系

神経活動活性化に伴う Ca2+/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼ II の新たな活性調節機構
山肩葉子，小幡邦彦（理化学研究所）
Ca2+/ カ ル モ ジ ュ リ ン 依 存 性 プ ロ テ イ ン キ ナ ー ゼとなる Thr-286 (α) / 287 (β) の自己リン酸化が上昇するに

II (CaMKII) は，中枢神経系に豊富に存在する蛋白質リンも関わらず，キナーゼ活性が低下するという新たな形の酸化酵素として，神経活動の制御やシナプス可塑性に深CaMKII が，界面活性剤に不溶性の画分で検出された。

く関わっている。生体における CaMKII の活性制御機構

けいれんから回復すると，分単位の早い時間経過で，こを明らかにするために，神経活動の活性化のモデルであのような CaMKII はもはや検出できなくなった。このこる急性けいれんを用いて，神経活動の一過性の上昇と回とは，CaMKII の自己リン酸化が可逆的な不活性化を引き復後の脳ホモジネート中の CaMKII の活性状態を検討し起こすという新たな活性調節機構の存在を示唆している。

た。その結果，けいれん中には，CaMKII の活性化の指標

Ca2+/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼ II の機能的ノックアウトマウスの作成
山肩葉子，井本敬二
八木健（大阪大学），小幡邦彦（理化学研究所），柳川右千夫（群馬大学）

Ca2+/ カ ル モ ジ ュ リ ン 依 存 性 プ ロ テ イ ン キ ナ ー ゼ

ロテインキナーゼ活性のみをなくした不活性型

II (CaMKII) の持つ三つの機能，(1) プロテインキナーゼ活

CaMKII α (K42R) 遺伝子改変マウスを，ノックインの手性，(2) カルモジュリン結合能，(3) サブユニット同士の会法を用いて作成した。このマウスでは，脳内における合による多量体形成能，のうち，いずれが神経機能の調

CaMKII α の蛋白発現は保たれていたが，CaMKII のプロ節に重要かを明らかにするためには，蛋白自体をなくす

テインキナーゼ活性のみが特異的に抑制されていた。現

単純ノックアウトではなく，特異性の高い機能的ノック在，このマウスを用いて様々な脳機能の解析を行っていアウトマウスの作成と解析が必要であると考え，(1) のプる。

大脳皮質－視床フィードバック投射シナプスの解析
宮田

麻理子，井本敬二

皮質―視床 feedback シナプスの伝達特性を明らかにすく解析する方針である。また，末梢から視床への脊髄視るため，視床―皮質スライス標本を用いて，バレル皮質

床路シナプスの入力と皮質視床シナプスの両方が同一のを刺激し視床 VPL 核投射神経細胞から EPSC を記録した。

投射細胞から記録できるスライス標本を開発し，両シナ

この EPSC は純粋な AMPA 受容体の反応より decay time

プスの解析を行う予定である。特に，これら二つのシナ

constant が遅く，薬理学的実験より 15%あまりが kainate

プス伝達特性を詳細に解析し，シナプス特性を規定する受容体による EPSC の成分であることが分かった。また，分子を明らかにするとともに，お互いのシナプスの干渉

代謝型グルタミン酸受容体一型の agonist 存在下では膜作用つまり，どのようなタイミングで二つのシナプス入電位は脱分極し，入力抵抗が大きくなることから，K力が入ると，どのような出力になるかをシナプス可塑性

channel が閉じることによる脱分極であることが明らかも含めて解析したい。

になり，今後，皮質―視床シナプスの特性をさらに詳し27

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

成熟ニューロンにおける cdk5 の機能の検索：シナプス種特異的制御の分子基盤
佐竹伸一郎，井本敬二
小西史朗（三菱化学生命科学研究所）

Cyclin-dependent kinases (cdks) は，細胞分化・増殖の制に増強した。一方，登上線維-プルキンエ細胞間の興奮性御に関わるタンパク質リン酸化酵素として知られている。

シナプス伝達に roscovitine は無効であった。薬理学実験

Cdk ファミリーの一つ cdk5 は，成熟ニューロンの軸策やや量子解析から，この阻害薬は，P/Q 型カルシウムチャ

細胞体に強く発現することから，細胞周期の制御とは別ネルの機能を増強して，神経伝達物質の放出確率を増大の機能も担うと推定される。しかし，cdk5 ノックアウト

させることが示唆された。また，roscovitine は，プルキ

マウスは周産期致死のため，成熟ニューロンにおける

ンエ細胞から記録した抑制性シナプス後電流の減衰時定cdk5 の役割は現在も明らかでない。シナプス機構におけ

数 (τ ) や，tetrodotoxin 非依存性の微小抑制性シナプス後る cdk5 の機能を検索するため，小脳スライスでパッチク

電流の振幅を増大させた。したがって，cdk5 は，抑制性

ランプ記録を行い，cdk5 特異的阻害薬 roscovitine がシナシナプスを後シナプス性に制御する役割も併せ持つと考プス伝達におよぼす作用を調べた。2 週齢ラットから作えられる。Cdk5 は，シナプス種特異的かつ複数の機構に成した小脳スライスに roscovitine を灌流投与すると，籠より，小脳皮質のシナプス伝達制御に関わることが示唆

細胞-プルキンエ細胞間の抑制性シナプス伝達および平された。

行線維-プルキンエ細胞間の興奮性シナプス伝達が顕著

感覚入力―視床―大脳皮質ネットワークにおける構造と機能
井上剛，井本 敬二

感覚情報は視床を介して大脳皮質へと運ばれる。しかの単一抑制繊維は複数のリレー細胞に幅広く発散性結合

し感覚信号が大脳皮質に至るまでに変換されていくそのを形成していることを見出した。次に今回明らかにした

全プロセスを，単一細胞・シナプスレベルで解明した報

神経回路構造の上で，どのような感覚信号変換が行われ

告はこれまでほとんどない。この問題の解明に向け，私るのかを明らかにするため，ダイナミッククランプ法のはまず感覚入力から視床神経細胞の“集団”へのシナプシステムを立ち上げた。これは神経回路の一部を人工のス配置構造を，電気生理学的手法を用いて明らかにした。

ものに置き換える手法であり，この手法を利用すること

単一の上行性興奮繊維は複数の視床リレー細胞へほとんによって従来の電気生理学的手法のみでは解明困難であど発散性の結合を持たなかったが，視床網様核細胞からった神経回路機能を明らかにできることが期待される。

Brugada 症候群関連心筋 Na チャネル遺伝子変異の電気生理学的特徴
伊藤英樹，井本敬二
清水賢巳，高田重男，馬渕宏（金沢大学医学部）

Brugada 症候群は器質的心疾患認めないにもかかわら候群の少なくとも一部は，心筋 Na チャネルαサブユニッ

ず，心電図異常（ST 上昇など）を認め，心室細動，突然トをコードする遺伝子 SCN5A の遺伝子変異が原因であ死を引き起こす。近年の遺伝子解析の結果，Brugada 症

ることが知られている。

28

研究活動報告／生体情報研究系

今回我々はピルジカイニドの投与にもかかわらず ST

ことが強く示唆された。ピルジカイニドによる tonic

上昇を認めなかった Brugada 症候群に，今までに報告のblock は N406S において変化を認めなかったが，使用頻ない新変異 (N406S) を見出し，その電気生理学的特徴を

度依存性は全く消失していた。一方，キニジンによる使HEK293 細胞を用いた発現系で解析した。

用頻度依存性はむしろ亢進していた。

N406S はドメイン I の膜貫通領域であるセグメント 6

これらの結果から，本変異による Brugada 症候群は活に位置し，種を越えて保存されている領域の変異であっ性化の電位依存性の変化と遅い不活性化の亢進が原因でた。活性化，不活性化の電位依存性はそれぞれ 16 mV, 10あると考えられた。ピルジカイニドによる使用頻度依存mV 脱分極側へ偏移していた。N406S は速い不活性化か性は本変異でほぼ完全に消失しており，provocation test

らの回復は有意に促進していたが，遅い不活性化からのの結果との因果関係を示唆した。一方キニジンに対する回復は逆に遅延していた。 Ruo-Rudy モデルを用いた心反応はむしろ亢進しており，ある特定の 1 種類のみによ

筋細胞シュミレーションでは，活性化の電位依存性の変る抗不整脈薬を用いた provocation test の結果の判定には化と遅い不活性化の亢進が本症例の病態に寄与している注意を要することが示唆された。

Ca2+チャネル変異マウスにおける神経回路異常の検索
佐々木幸恵，松下かおり，児玉 貴史，井本敬二
脳の主要な Ca2+チャネルサブタイプである P/Q 型 Ca2+

状を引き起こすのかという疑問は解決されていないため，

チャネル (CaV2.1) の遺伝子異常により，小脳変性症など

われわれは神経症状から考えて異常がありそうなシナプ神経疾患がヒト，マウスで起こる。マウスでは，tottering，

ス部位を網羅的に検索してきた。今年度は特に小脳核，

rolling，leaner，rocker などの変異が知られている。しか海馬，視床－大脳皮質投射に関しての検討を行った。

2+

し Ca チャネルの異常が，どのようにして種々の神経症

高次神経機構研究部門【概要】
本研究部門では哺乳動物の脳機能がどのような分子

似たゲノム構造と相同性を示す近縁分子，プロトカドヘ

メカニズムにより形成，制御されているかを解明するこ

リンβ，γ ファミリーが見いだされ，これらは CNR とととを目的とし，脳構造形成および神経回路網形成に関わもにさらに大きな遺伝子クラスター構造を取っているこる遺伝子を欠損させたマウスの作製を行ってきた。

とが明らかになった。これまでの研究結果から同分子群以前の研究で，Fyn 遺伝子ノックアウトマウスを作製・はシナプスでの選択的細胞接着と多様化機構を有し，神解析した結果，同遺伝子が高次脳機能の制御に関わって

経回路網形成に重要な役割を演じていることが示唆されいることを見いだした。そこで Fyn との結合活性を指標ている。そこでこれらの分子機能の解析により，神経細に新規分子をスクリーニングしたところ，新規カドヘリ胞の多様化機構の分子メカニズムが明らかになるのではン 様 細 胞 接 着 分 子 CNR (Cadherin-related neuronal

ないかと考え，現在は同遺伝子欠損マウスの作製を中心

receptor) /プロトカドヘリンαを単離する事が出来た。まに進めている。

た他のグループの研究で，CNR 遺伝子クラスターとよく29

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

CNR/プロトカドヘリンα遺伝子欠損マウスの作製
平林敬浩，八木健

CNR 分子の機能を個体レベルで解析することを目的を導入したマウスをそれぞれ作製し，これらのマウスをとして，CNR 遺伝子欠損マウスの作製を進めている。ク

交配させ共通領域の上流と下流に loxP 配列を有するマ

ラスター型遺伝子構造をもつ CNR 遺伝子には 14 個の可ウスを得た。これを組換え酵素 Cre を発現するトランス

変領域エクソンと 3 つのエクソンからなる共通領域が存

ジェニックマウスとさらに交配させることで，共通領域

在し，各 CNR ファミリーはそれぞれひとつの可変領域エを欠損したマウスを得ることができた。現在，このマウクソンと共通領域から転写される。本研究ではまず，全スの表現型について解析を進めている。また，1 種の CNRての CNR ファミリー遺伝子が欠損したマウスの作製を

分子のみを発現するマウスも同様に作製している。

試みた。共通領域エクソンの上流または下流に loxP 配列

プロトカドヘリンβファミリー欠損マウスの作製金子涼輔，八木健

マウスプロトカドヘリンはα型 14 種類，β型 22 種類，あることから，この両側にそれぞれ loxP 配列をノックイ

γ 型 22 種類が 18 番染色体にクラスター構造を取って存ンしたマウスを作製し，その後に Cre リコンビナーゼに在していることから，これらの協同性や機能分担に興味

よってβ型全領域を欠損させる計画を立てた。本年度は，が持たれる。実際，当研究部門ではアルファ型とガンマ

loxP をノックインするターゲティングベクターを上流側，型の相互作用が膜移行に不可欠であることを明らかにし

下流側それぞれ作製し，ES 細胞へ導入した。上流側ではている。そこで，β型プロトカドヘリンの生理機能を明

相同組換え ES 細胞が得られていないのだが，下流側でらかにする目的でその欠損マウスの作製を行った。β型

は相同組換え ES 細胞を取得し，そのキメラマウスも得

プロトカドヘリンは 22 種類が約 300kb にわたって存在しられている。

ているため一度のターゲティングでは全欠損が不可能でクローンマウス胚由来 ES 細胞株を用いた神経細胞分化過程における核機能変換の解明
牧野初音，八木健

分化した神経細胞核における核内情報変換を解析する

ラマウス胎仔では，分化した神経細胞核を用いた E10.5

ことを目的として生後 0-3 日齢のマウス大脳皮質由来のクローンマウス胎仔で観察されたものと同様の神経管閉神経細胞核クローンマウス胚から ES 細胞株の樹立を試鎖部における形態異常，および神経管構成細胞の異常がみた。その結果，ES 細胞株 3 株の樹立に成功した。得ら観察された。この結果は，分化した神経細胞核クローンれた ES 細胞株に GFP 遺伝子を導入し，正常マウス胚とマウス胚から樹立した ES 細胞株においても，神経細胞のキメラマウス作製を試みたところ，ES 細胞寄与率の高核の遺伝情報が維持，保存されることを示唆するものでいキメラマウスは胎生致死，もしくは出生直後に死亡にあり，今後は樹立した ES 細胞株を解析することにより，する割合が高く，また ES 細胞の寄与率の高い E10.5 キメ

核内情報変換を解明したい。

30

研究活動報告／生体情報研究系

ゼブラフィッシュ CNR (DrPcdh alpha) の機能解析
多田基紀，八木健

CNR (DrPcdh alpha) は神経細胞で発現するカドヘリン

シュにおいて利用可能なことが知られている Morpholino様受容体遺伝子群で，神経発生と維持に関わる。私はホアンチセンスオリゴヌクレオチドを用いて，CNR タンパ

ールマウント in-situ hybridization，免疫組織学を用いて，ク質発現阻害を行うことで CNR の機能解析を行った。こ

発生段階におけるゼブラフィッシュ CNR の発現パターの結果，神経細胞分化の起こる領域にアポトーシスが観ンを明らかにした。この結果，神経細胞の分化時期・領察され，かつ axon の伸長異常と，網膜視蓋経路の形成不域と一致して CNR の発現が見られ，特に軸索に CNR タ

全が見られ，神経発生，軸索形成時における CNR の関与

ンパクが局在することが分かった。また，ゼブラフィッが示唆されている。

31

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

生体調節研究系
感覚運動調節研究部門【概要】
2003 年 4 月に生理学研究所の研究系の大幅な改組があ2003 年は 20 編の英文原著論文，2 編の英文総説，7 編

り，2002 年度までは統合生理研究施設に属していた私達の邦文論文を発表し，大変実りの多い年となった。研究の研究室は，2003 年度から生体調節研究系に属すること員も 20 名を超え，大いに活気ずいている。研究内容は，になった。しかし，研究の内容には大きな変更は無く，各種（視覚，聴覚，体性感覚，痛覚など）刺激による誘発

これまでと同様に「脳波 (EEG)，脳磁図 (MEG)，機能的

脳波，脳磁図が中心であるが，徐々に背景脳波，脳磁図

磁気共鳴画像 (fMRI) などの非侵襲的機能検査法を用いの解析や fMRI を用いた研究も増加している。また国内た人間の脳機能の解明」を行っている。

外の施設との共同研究も盛んに行っており，特にカナダ，

2002 年夏に導入された新しい全頭型脳磁計は順調に

トロントの Rotman 研究所の Pantev 教授の研究室との聴稼動しており，2003 年度には 2 編の英文原著論文を発表

覚に関する共同研究により既に数編の英文原著論文を発し，さらに数編の論文が印刷中である。

表している。

ヒトの視覚性運動知覚の脳磁図による生理学的研究
金桶吉起，祖父江文子，久保田哲夫

2003 年には以下の 3 項目につき一定の成果を挙げ発表

ると考えられているが，一方その処理過程の早い時期かすることができた。1) ランダムドットによる仮現運動知ら相互に影響しあっていると考えられている。我々は，覚の神経活動の時間経過を，ドットの点滅のみ知覚する

ランダムドットの乱雑運動により，第一次と第 2 次運動

刺激条件の反応と比較，検討した。その結果，運動知覚を作成し，それぞれの脳磁図反応を比較，検討した。その段階的処理過程と，運動知覚と点滅知覚の神経機構のの結果，第 2 次運動知覚に関わるヒト MT からの反応は過程が同時平行して進められていることを示唆する結果

非常に遅く，しかしそのごく初期から第 1 次運動知覚のを得た。2) 運動知覚は，明るさ情報に基づく第 1 次とそ

神経機構と相互に連絡があるという明瞭な事実をつかん

れ以外の情報に基づく第 2 次運動知覚機構があるといわだ。

れている。それらは互いに独立した神経機構をもってい侵害性信号の皮質処理
乾幸二，王暁宏，秋云海，Tran TD，柿木隆介
皮膚に与えられた侵害性情報が大脳皮質のどの部位で(MT) に活動が認められた。SII が SI からの密な投射をどのようなタイミングで処理されるかを脳磁図を用いて受けることから，SI と SII の連続的的活動が考えられた。

検討した。刺激には表皮内電気刺激法 (ES) を用いた。最島の活動の立ち上がりは SII と比べてやや（7 ミリ秒）早初の活動は刺激と反対側の第一次体性感覚野 (SI) にあり，く，視床からの直接の連絡により活動したものと考えら

刺激後約 90 ミリ秒で生じた。続いて両側の前・中部島，れた。MT と ACC は島の活動頂点付近でその活動を開始

第二次体性感覚野 (SII)，前部帯状回および内側部側頭葉

し，これらの部位間の連続的活動を示唆するものと考え32

研究活動報告／生体調節研究系られた。従って，侵害性情報は外側部視床－SI－SII の経
路と内側部視床 －島－辺縁系の経路で独立して処理さ系および内側系に相当すると思われる。
(Inui et al., Neuroscience 2003; Eur J Neurosci 2003)

れると考えられた。これらは，いわゆる痛覚処理の外側

侵害性刺激に伴う皮質活動の睡眠による影響
王暁宏，乾幸二，秋云海，宝珠山稔，柿木隆介

痛覚認知は注意や覚醒度に大きく影響を受けるが，そことから，1) 全ての活動が痛覚認知に関わっている，2)のメカニズムはほとんど明らかにされていない。本研究睡眠中の影響は視床もしくは視床から初めの皮質活動へでは注意課題を課した際と睡眠中の皮質活動の変化を脳の連絡等のかなり早い段階で生じたものである，と考え

磁図と脳波を用いて検討した。上記論文に従ってまず安られた。動物を用いた研究では，脊髄（延髄）や視床の静覚醒時の各皮質活動を同定し，それぞれの注意・睡眠侵害性細胞の活動が，睡眠－覚醒により変化することがによる影響を検討した。第一次 (SI)，第二次 (SII) 体性感報告されており，今回の所見と一致する。

覚野，島，帯状回 (ACC)，内側部側頭葉 (MT) 全ての活(Wang et al., Cogn Brain Res 2003; Neurosci Res 2003)

動が注意課題時に増強し，睡眠中顕著に減弱した。このマイクロニューログラプィーを用いたレーザー刺激による C 受容器選択的刺激の証明
秋云海，王暁宏，乾幸二，柿木隆介

当教室では特殊な空間フィルターを用いてレーザー光の応答を調べた。5 つの C 線維が同定され (CV, 1.1 m/s)，

線を皮膚に照射することにより（極小野低出力刺激），C

全てが我々のレーザー刺激法により活動した。一方受容器を選択的に刺激することに成功し，研究をすすめ

A-delta 線維は (2 ユニット，CV, 14.1 m/s)，我々のレーザて い る 。 本 研 究 で は こ の 方 法 の 信 頼 性 を ， micro-

ー刺激法では活動しなかった。このことより，我々の開neurography を用いて検討した。膝窩部で腓骨神経より記発した空間フィルターを用いた極小野低出力刺激法は，録を行った。単一線維を同定した後，その受容野に電気C 受容器を選択的に興奮させることが確認された。

刺激を行い，伝導速度 (CV) を計算した。C あるいは

(Qiu et al., Neurosci Lett, 2003)

A-delta 線維と判定された線維について，レーザー照射へ

二点識別の中枢機構
田村洋平，宝珠山稔，乾幸二，柿木隆介

二点識別 (TPD) は，感覚識別の一種であり，臨床場面るため，本研究では電気刺激法を用いて，反応の不安定においても検査として用いられるが，患者の反応が安定性に末梢ではなく中枢機序が関与する可能性を検討した。

せず，同一刺激を用いても 1 点か 2 点かの判断が刺激毎

左手背に六つのボール電極を等間隔で配置し，その中のに異なる，ということがしばしば経験される。通常行わ二つをランダムに刺激した。被験者は刺激毎に 1 点か 2れる検査では刺激そのものを同一にすることは困難であ点かを答えた。正答率は電極間の距離が長くなるほど上33

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

昇したが，先行する刺激にも有意な影響を受けた。即ち，らず，中枢の先行提示距離との比較過程によっても影響

電極間の距離が前回のそれよりも長い場合により多く 2を受けることが明らかにされた。

点と判断された。この結果より，TPD は末梢要因のみな(Tamura et al., Neurosci Lett, 2003)

Gating of somatosensory evoked magnetic fields during the preparatory periodof self-initiated finger movement
和坂俊昭，中田大貴，柿木隆介
宝珠山稔（名古屋大学）

本研究は，随意運動の準備期における一次体性感覚野

のみであり，この成分の ECD moment を安静条件と比較の時系列的変動を検討した。被験者には右正中神経にラすると，随意運動の 500ms 前から減少していた。また筋ンダムに提示される電気刺激を無視しながら 7～10 秒間

放電前 3000～4000ms の区間における P30m と比較すると，隔で自己のペースで右第二指の伸展動作を行うよう指示

筋放電前 1500ms 前から減少していた。随意運動の準備した。随意運動の準備期は，筋放電前 4000ms まで計 6

期には筋放電がみられないことから，P30m の減少は随区間を設定した。全被験者について N20m，P30m，P60m

意運動の準備に関与する運動関連領域からの遠心性投射が確認され，これらの成分の ECD は中心溝後壁付近に同が主要な要因であることが示唆された。

定された。随意運動の準備期に変動がみられるのは P30m

随意運動に伴う痛覚関連体性感覚誘発脳磁図の変動
中田大貴，乾幸二，和坂俊昭，田村洋平，Tran TD
秋云海，王曉宏，Nguyen BT，柿木隆介
痛覚の程度は動作によって軽減する。例えば，手をぶ

SI（一次体性感覚野）と SII（二次体性感覚野）の活動がつけた時に我々は手を振ることによって痛みを軽減させ減少した。右手指の能動動作では，刺激対側半球 SII のる。本研究では，動作による痛み軽減メカニズムの一端活動が減少した。左手指の受動動作では，刺激対側半球を明らかにすべく，MEG を用いて実験を行なった。刺激SI の活動が減少した。VAS は左手指，右手指の能動動作

はレーザー刺激を用いて左手に与え，Control 条件，左手によって減少した。これらの結果から，動作によって SI，

指の能動動作，右手指の能動動作，左手指の受動動作の

SII における脳活動の変化が起こったことが示された。

4 条件を行なった。同時に主観的な痛み尺度を表す visual

VAS の変動は対側 SII の変動と類似しており，痛覚認知

analogue scale (VAS)も記録した。結果として，Control 条

における同部の重要性が示唆された。

件と比較し，左手指の能動動作によって，刺激対側半球

34(Pain, 107: 91-98)

研究活動報告／生体調節研究系

体性感覚刺激 Go/Nogo 課題時に誘発された事象関連電位
中田大貴，乾幸二，和坂俊昭，柿木隆介
木田哲夫（筑波大学人間総合科学研究科）
坂本将基（東京学芸大学連合大学院）

Nogo 電位は Go/Nogo 課題を行なった際，Nogo 試行に数え，動作条件では Go 刺激時に右手のグリップ動作を特異的に誘発され，反応抑制に関係した電位であるとさ行なった。刺激は左手の第二指を Go 刺激，第五指を Nogoれている。これまで視覚刺激を中心とした研究がなされ刺激とし，呈示確率を 50%：50%にした。結果，計数・てきたが，この電位が真に反応抑制を反映しているので動作条件での N140 振幅は，Nogo 刺激時に Go 刺激時よ

あれば，刺激のモダリティーには依存しないであろうとりも有意に増大した。これらの増大は前頭を中心とした考えられる。そこで本研究では，体性感覚刺激を用いた記録部位で認められた。体性感覚刺激 Go/Nogo 課題時にGo/Nogo 課題を行なった。実験条件は安静条件，計数条

おいても，Nogo試行時に特異的な電位が誘発されたこと

件，動作条件を行なった。計数条件では Go 刺激の数をが示唆された 。(Clinical Neurophysiol, 115: 361-368)

音声刺激が情報処理されるとき視覚情報が聴覚野の活動に及ぼす影響：脳磁図による検討
三木研作，渡辺昌子，柿木隆介

私達はヒトの顔認知機構について脳磁図を用いた研究という母音を用いた。どちらの条件とも潜時約 90 ミリ秒を進めてきた。これまでに「顔の部分の動き」を見るとに明瞭な誘発成分 (M100) が認められ，その活動源はヘきの脳活動を報告してきたが，2003 年は視覚入力と聴覚

シェル回（ヒトの聴覚野）に位置推定された。両条件間で入力が同時に起きる場合の影響について研究を始めた。

誘発脳活動の大きさ，活動源の位置に有意な違いはなか

今回「口の動きを見ると同時に音声を聴取した」場合とった。聴覚情報処理の初期段階では「口の動き」のよう「顔を見ているが口は動かず音声のみを聴取した」場合

な視覚刺激による動きの知覚に影響されずに情報が処理の聴覚野の活動を検討した。視覚刺激として仮現運動現されていることが示唆された。

象を利用した「口の動き」刺激を用い聴覚刺激には「あ」(Miki et al., Neurosci. Lett. 2004)

脳磁図と脳波を用いた母国語および外国語の脳内処理の研究
尾島司郎（生理学研究所，エセックス大学），中田大貴，柿木隆介

言葉の完全な獲得が幼少期を過ぎると不可能になると日本人でも英語母語話者に見られる特徴的な脳反応

いう「臨界期仮説」は，思春期後の第二言語の獲得が，(N400, LAN) が惹起でき，習熟度が中級から上級に上がる

思春期前の母語の獲得と質的に異なると予測する。本研に連れて，より母語話者に脳反応が近づいていくことが究では，この仮説を事象関連脳電位 (ERP) を用いて検討示された。観察された発達パターンは，先行研究で報告した。

されている子供の母語獲得のそれと酷似している。

思春期頃に英語の習得を開始し，中級または上級の習

これらの結果は，思春期後の第二言語獲得が思春期前熟度を示す日本人の 2 グループ，および英語母語話者が，の母語獲得と質的に異なるという，臨界期仮説の予測に英語の文を黙読したときの脳電位を計測した。その結果，相容れない。

35

第 25 巻（Dec,2004）

生理学研究年報

生体システム研究部門【概要】
平成 15 年度は，南部篤が赴任して 2 年目にあたり，

引き続き行い，基本的な研究体制は整ったと言える。ま

研究体制の整備に主力を置いた。4 月に畑中伸彦が助手た，喜多に着任し，橘吉寿が非常勤研究員として新たに研究チ

平成 15 年 1 月から 3 ヶ月ほど滞在し，共同研究を行った。

ームに参加した。高須千慈子技官の退職に伴い，伊藤昭

このような研究体制のもと，当研究部門は，大脳皮質・

光技官が高次液性調節研究部門から加わった。その後，

大脳基底核・小脳・脳幹などを中心に，手指を精緻に動11 月に橘かすような随意性の高い運動から，歩行や咀嚼のように吉寿非常勤研究員が助手に着任し，また平成

16 年 1 月に，森均教授（米国テネシー大学）も昨年度と同様に大志助手が山口大学農学部助教授に昇

半ば自動化されたものまで，幅広い運動の脳内機構につ任，転出した。このように平成 15 年度は，人的にも大きいて，包括的に明らかにするというテーマで研究を行っな転換期を迎え，あらたな研究体制で臨むこととなった。

ている。

一方，実験室の立ち上げ，研究環境整備も平成 14 年度に脳深部刺激療法の作用機序に関する研究
南部

篤，橘

吉寿

高田昌彦（東京都神経科学総合研究所）
喜多均（テネシー大学医学部）

近年，薬剤でコントロールが困難な重症パーキンソン

このようなパターンは基本的には変わらなかった。次に，病に対して，視床下核に慢性的に刺激電極を埋め込み高

運動野単発刺激による GPi ニューロンの反応に対する頻度電気刺激を加えるという，視床下核 — 脳深部刺激療

STN-DBS の影響を調べた。パーキンソン病の際，運動野

法 (STN-DBS)が有効であることがわかってきたが，その刺激によって GPi で誘発される興奮が増強している。こ

作用機序については不明である。本研究においては，パ

れに STN-DBS を重畳すると，皮質由来の興奮は観察さーキンソン病モデルサルの淡蒼球内節 (GPi) から単一ニれなくなった。以上の結果から，STN-DBS は皮質から

ューロン活動を記録することにより，STN-DBS の作用機

GPi に至る異常伝達を STN で阻止することにより，治療序を検討した。STN の単発刺激では，GPi ニューロンは，効果を示すと考えられる。

抑制＋興奮のパターンで応答した。刺激頻度を上げても，糖代謝 PET による二足歩行運動に関与する脳部位の同定
森大志

中陦克己（近畿大学医学部）
塚田秀夫（浜松ホトニクス（株））
森

茂美（生理研名誉教授）

サル直立二足歩行モデルは長期の運動学習により，では各種歩行課題の実行に関与する脳領域の同定を陽電

様々な外的環境下で適切に空間的，時間的歩行パラメー

子断層法 (PET) により行なった。歩行課題は障害物を設

タを選択して安定した二足歩行運動を実行する。本研究置したトレッドミルベルト面，上りおよび下り傾斜トレ

36

研究活動報告／生体調節研究系

ッドミルベルト面上での二足歩行とした．運動課題の実題と比較すると，SMA と視床に強い神経活動がみられた。

行に際しての神経活動の増強は糖代謝の亢進を指標

この結果はより複雑な歩行課題に対してサル歩行モデル

18([ F]-FDG-PET) とした。対照課題（座位姿勢）に対し前は高次脳内の様々な要素的神経制御機構を動員してこれ者では一次運動野，補足運動野 (SMA)，運動前野，小脳を解決していることが示唆された。後者の歩行課題では，の他，両側の視床にも優位な神経活動の亢進が観察され運動野以外に頭頂葉・側頭葉にも神経活動の亢進がみらた。さらに通常の水平トレッドミルベルト上二足歩行課

れており，現在詳細に解析中である。

大脳皮質運動野の直立二足歩行運動に関わる機能的意義の同定
森

大志，南部

篤

中陦克己，稲瀬正彦（近畿大学医学部）
森茂美（生理研名誉教授）

脳糖代謝 PET による研究から，サル歩行モデルは，一気刺激法でマッピングした。機能的意義の同定はムシモ

次運動野 (M1)，補足運動野 (SMA)，背側運動前野 (PMd)ル (GABAA agonist) の局所注入により歩行運動機能を一での神経活動を増強させて水平トレッドミルベルト上二時的に脱落させて行った。M1 への注入では局所的関節

足歩行課題を解決することが明らかとなった。本研究で運動障害が，SMA への注入では全身性の姿勢障害が誘発はこれらの領域が直立二足歩行運動の実行に際し，どのされた。一方，PMd への注入では運動の発動が障害されような機能的意義を有するかを同定することを試みた。

た。これらの結果から直立二足歩行運動は大脳皮質運動実験に先立ち，トレッドミルベルト上での二足歩行運動

野各領域の異なる機能を統合した運動であることが示唆

能力を獲得した成サルの大脳皮質運動野を皮質内微小電された。

上肢到達運動課題実行中の線条体ニューロンの活動様式を解明する
畑中伸彦，橘吉寿，南部篤

大脳基底核は大脳皮質とループ回路をなし，運動の遂いる。これらのインターニューロンの活動は線条体の投行，企図，運動のイメージ，習慣形成などに関わるとさ

射ニューロンに影響を与えており，基底核の機能に重要れている。大脳皮質から大脳基底核への主な投射先であな役割を担っていると考えられているが詳細は不明である線条体には 90-95%を占める投射ニューロンの他に，コる。このようなことを調べるため，サルの線条体から記リン作動性の tonically active neuron，nitric oxide synthase

録を行うことを計画し，本年度は，サルに上肢の到達運陽性 GABA 作動性ニューロン，parvalbumin 陽性 GABA

動課題のトレーニングを行った。

作動性ニューロンなどのインターニューロンが知られて37

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

顎運動に関わる多シナプス性神経回路の同定
畑中伸彦，橘吉寿，南部篤

宮地重弘，高田昌彦（東京都神経科学総合研究所）

さまざまな動物で大脳皮質一次運動野顎領域を皮質内

開口筋，閉口筋をそれぞれ特異的に再現している領域は微小刺激すると，開口運動が優位に生じ閉口運動は殆ど見出されなかった。また，大脳皮質－大脳基底核－脳幹

観察されない。このことは，一次運動野において開口筋へ間接的に投射する系においても開口筋，閉口筋それぞと閉口筋を再現する領域が均等に再現されていないこと

れへ投射するニューロンの分布にも大きな違いは認めらを示唆している。そうだとすれば，大脳皮質からの情報れなかった。以上のことから開口筋，閉口筋をコントロによって，脳のどの領域で開口運動と閉口運動に変換さールする情報は脳幹で生成されることが予想される。今れるのだろうか。狂犬病ウイルスが，神経細胞に逆行性

後は開口筋または閉口筋に投射する脳幹のインターニュに経シナプス的に感染する性質を利用することにより，ーロンがどのような特性の細胞なのか，免疫組織的に調ラットの開口筋，あるいは閉口筋に狂犬病ウイルス注入

べる予定である

し，その神経経路を同定した。その結果，大脳皮質にはパーキンソン病における淡蒼球代謝調節型グルタミン酸受容体の動作様式
橘

吉寿，南部

篤

金田勝幸，高田昌彦（東京都神経科学総合研究所）

代謝調節型グルタミン酸受容体 (mGluRs) は mGluR1－

所的に作用させることで，
mGluR1 の動作様式を解析した。

8 の 8 種類のサブタイプに分かれ，脳内に広く分布してその結果，mGluR1を介したグルタミン酸性入力は淡蒼球

い る 。 淡 蒼 球 に お い て Group I mGluRs (mGluR1 &ニューロンの自発発射増加に作用し，パーキンソン病モ

mGluR5) が数多く発現し，パーキンソン病では，とくにデルではその効果が減弱した。パーキンソン病においてmGluR1 の発現が減少していることが明らかとなっていは，視床下核からのグルタミン酸性入力増大による淡蒼る。本研究では，正常サルおよび MPTP 誘発パーキンソ

球ニューロンの過興奮を，mGluR1の発現を減少させるこン病モデルサルを用い，記録している淡蒼球ニューロンとで補償しうる可能性が本研究により示された。

に mGluR1 拮抗薬，Group I mGluRs 作動薬と拮抗薬を局

38

研究活動報告／大脳皮質機能研究系

大脳皮質機能研究系
脳形態解析研究部門【概要】
脳形態解析部門では，神経細胞やダリア細胞の細胞膜かにする。2) これらの分子の発達過程や記憶，学習の基上に存在する伝達物質受容体やチャネルなどの機能分子礎となる可塑的変化に伴う動きを可視化し，その制御メの局在や動態を観察することから，シナプス，神経回路，

カニズムと機能的意義を探る。3) 前脳基底核，黒質－線システム，個体行動の各レベルにおけるこれらの分子の条体ドーパミン系等の情動行動に関与する脳内部位のシ機能，役割を分子生物学的，形態学的および生理学的方

ナプス伝達機構および生理活性物質によるその修飾機構

法を総合して解析する。特に，各レベルや方法論のギャを電気生理学的手法を用いて解析し，それらの分子的基ップを埋めることによって脳の機能の独創的な理解を目

盤を明らかにする。4) 大脳基底核関連疾患の治療法の確指す。

立のため，神経幹細胞移植による細胞の分化，シナプス

具体的な研究テーマとしては，1) グルタミン酸受容体
および GABA 受容体と各種チャネル分子の脳における電再構築や神経回路の再建に関する形態学的および電気生理学的解析を行なっている。

子顕微鏡的局在を定量的に解析し，機能との関係を明ら

グルタミン酸受容体の定量的解析
田中淳一，足澤悦子，籾山明子，深澤有吾，馬杉美和子，重本隆一

脳内における主要な興奮性伝達物質であるグルタミンでは，小脳の登上線維―プルキンエ細胞間シナプスなど

酸には，イオンチャネル型の AMPA 受容体，NMDA 受容において平方ミクロンあたり1000個を超える金粒子の標体，Kainate 受容体とG 蛋白共役型の代謝調節型グルタミ

識を達成し，従来法に比べ桁違いの高感度と 2 次元的なン酸受容体が存在する。我々は，従来の免疫電子顕微鏡

可視化を実現した。また，ノイズ解析を用いた電気生理法や新たに開発したレプリカ標識法により，グルタミン学的計測と組合わせ，機能的な AMPA 受容体数とほぼ同酸受容体各サブタイプの局在を高解像度で定量的に解析数の金粒子の標識数が得られることを明らかにした。

している。レプリカ標識法を用いた AMPA 受容体の解析

神経伝達物質放出関連蛋白質の局在萩原明，深澤有吾，重本隆一

脳内における神経伝達物質の放出にはさまざまな機能についても，神経終末や軸索に広く分布すると同時に放分子が関与している。この中で我々は代謝調節型グルタ出部位にも同様の密度で存在することを明らかにした。

ミン酸受容体や電位依存性カルシウムチャネルなどの放またこの研究の過程でレプリカ標識法において，CAST

出部位における局在を免疫電子顕微鏡法で明らかにした。

などの CAZ 蛋白質や小胞性グルタミン酸トランスポー

またレプリカ標識法を用いることによって，従来法ではターが，放出部位や神経終末を同定するためのマーカー放出部位に検出することが困難であった tSNARE 蛋白質

として非常に有用であることを明らかにした。

39

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

海馬における長期増強現象とグルタミン酸受容体の密度変化
深澤有吾，重本隆一

海馬における長期増強現象には，イオンチャネル型のれた。シナプスの AMPA 受容体密度は大きなバラツキを

AMPA 受容体，NMDA 受容体等のグルタミン酸受容体が持って分布していたが，in vivo でテタヌス刺激により長関与している。我々は，新たに開発したレプリカ標識法

期増強現象を誘導すると，AMPA 受容体密度の低いシナにより，これらグルタミン酸受容体各サブタイプの局在

プスの数が減少する。今後受容体サプタイプによる動態を高解像度で定量的に解析している。レプリカ標識法をの違いや，シナプス外受容体プールとの間の関係などに用いた海馬 CA1 や歯状回の AMPA 受容体の解析では，

ついて，さらに検討する。

シナプスのみならずシナプス外に高密度の標識が認めら

海馬 NMDA 受容体局在の左右差篠原良章，Wu

Yue，重本隆一

脳内における左右差はよく知られているが，その分子的な解析で錐体細胞シナプスにおける NR2B 標識密度の基盤はほとんど知られていなかった。我々は九州大学の左右差を検出した。この左右差は介在神経細胞上のシナ

伊藤功助教授らとの共同研究により，海馬NMDA 受容体

プスには存在せず，同種の神経軸索が作るシナプスにおサプユニット NR2B が左右の海馬の対応するシナプスでいても，神経後細胞の種類の違いによって非対称性の有非対称に配置されていることを発見した。この左右差は無が決まることが明らかとなった。今後はこの左右非対

NR2A ノックアウト動物で増強されており，電子顕微鏡

称性の生理学的意義を解明することを目指す。

GABAB 受容体やイオンチャネルの脳内局在と機能解析
Akos Kulik，萩原明，深澤有吾，重本隆一
脳内における主要な抑制性伝達物質である GABA にGABA 作動性シナプス周囲により密度が高いことなどをは，イオンチャネル型の GABAA 受容体と G 蛋白共役型

報告した。これらの結果は，GABAB 受容体が脳の部位にの GABAB 受容体が存在する。我々は，免疫電子顕微鏡

より異なる役割を持っていることを示唆している。その法により GABAB 受容体が小脳では GABA 作動性シナプ

後，
GABAB 受容体とその効果器分子であるカルシウムチ

スではなく，興奮性のグルタミン酸作動性シナプスの周ャネルやカリウムチャネルとの位置関係を調べており，

囲により集積していることや，視床においてはいずれのさらに GABAB 受容体の機能調節機構や脳における役割

シナプスとも強い関連なく広範に分布しているが，の解明を目指す。

40

研究活動報告／大脳皮質機能研究系

前脳基底核と黒質－線条体ドーパミン系の電気生理学的および形態学的解析
籾山俊彦

前脳基底核は中枢アセチルコリン性ニューロンの起始とが関係していることが示唆されている。大脳基底核関核であり，記憶，学習，注意とうの生理的機能と密接に連疾患の治療法の一つとして神経幹細胞移植法が期待さ関係するとともに，その病的状態としてアルツハイマーれているが，移植によるシナプス結合や神経回路の再建病との関連が示唆されている。現在アセチルコリン性ニに関する基礎的知見はこれまで非常に少なかった。現在，

ューロンへの興奮性および抑制性シナプス伝達機構およEnhanced GFP遺伝子導入トランスジェニックラットからび修飾機構の生後発達変化につき，ニューロン同定の新胎生 10.5 日目ラットを摘出し，中脳胞部由来神経板組織

たな手法を導入しつつ，電気生理学的解析，形態学的解を成熟ラットの線条体内に移植して，ドナー細胞の分化，析を行なっている。

シナプス再構築について形態学的および電気生理学的解

黒質－線条体ドーパミン系は随意運動調節に関与し，析を行なっている。

この系の障害とパーキンソン病等の大脳基底核関連疾患

大脳神経回路論研究部門【概要】
大脳皮質の各領域は，基本的に同じ構成の回路を入出な原則で組み上げられているかを明らかにすることを目力の違いに応じて変えることで，柔軟で多様な情報処理

指して，各ニューロンタイプの軸索・樹状突起上におけをしている。皮質はコラムとよばれる基本単位からできるシナプス配置・スパイン分布，錐体細胞サブタイプ間ていると考えられているが，その内部回路についてはあのシナプス結合特性，非錐体細胞サブタイプから錐体細まり解明されていない。皮質の中でも前頭皮質は，それ胞への神経結合を生理学的・形態学的に定量的に解析しが投射する線条体とともに，精神活動や運動・行動にとている。これらの過程を積み重ねることで，皮質回路のって重要な場所である。私たちはこれまでに，前頭皮質

神経結合選択性，皮質ニューロンの生理的・形態的多様や線条体ニューロンを，軸索投射・発火・物質発現パタ性の意味，各ニューロンタイプの役割を理解したい。そーンからいくつかのグループに分類し，それらの生理的して前頭皮質における回路解析に基づいて，皮質から線

性質・神経結合・伝達物質作用などを解析してきた。そ条体に信号を送る錐体細胞の活動がどのように決められの結果，局所回路の基本的構成を定性的に明らかにできているのかを明らかにすることを目標にしている。

た。現在は，これらの構成要素から皮質回路がどのよう大脳皮質ダブルブーケ細胞のシナプス出力特性
窪田

芳之，川口

泰雄

大脳皮質の非錐体細胞の一つのサブタイプであるダブ

た下降軸索を持つ DB 細胞 3 個と，CRF を発現する 2 個

ルブーケ ( DB) 細胞がどのようなターゲット特性を持つの DB 細胞で 3 次元再構築法を使ってターゲットの種類

かを形態的に解析した。ラット前頭皮質のスライスを作を比較検討した。その結果，CR 陽性 DB 細胞のターゲッ

成し，ホールセル記録法で非錐体細胞を染色した。カル

トは，約1/3 のものが非錐体細胞の樹状突起の幹であった。

レチニン ( CR) を含有する事を免疫組織化学法で同定しまた，約 1/3 はそれ以外の樹状突起の幹であった。残り41

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）の終末は，棘突起の頭部に入力していた。細胞体に対すつ垂直方向に伸びる樹状突起が 2-3 割占めていた。以上

る入力は少数ではあるが存在した。また，CRF 陽性 DBの点から，
DB 細胞はさらに 2 種類のサブタイプに分かれ細胞のターゲットは，上述の種類に加えて，DB 細胞の持る事が示唆された。

ラット前頭皮質における高頻度発火型介在神経細胞と線条体投射錐体細胞の神経結合
根東

覚，川口

泰雄

前頭皮質は線条体に投射し線条体神経回路の活動を調体細胞にかけていた。これらの FS 細胞は細胞体への結合節しているが，線条体投射錐体細胞へのシナプス入力に比率からバスケット細胞と考えられた。樹状突起上へのついてはよく分かっていない。今回，逆行性標識とラッ結合は主として基底樹状突起に見られ，尖頭樹状突起にトスライス標本での 2 細胞同時記録を組み合わせて，錐は少なかった。FS 細胞の軸索は同じタイプの錐体細胞の体細胞発火の調節に重要と考えられる FS 細胞と線条体

多様なドメインにコンタクトしていたが，FS・錐体細胞

投射錐体細胞の神経結合を生理学的・形態学的に解析しペアーごとに固有のドメイン結合パターンをとった。シた。FS 細胞は連続した発火で抑圧されるタイプの抑制性

ナプス電流振幅は結合部位数とは関係がなく，結合部位

シナプス電流を生じ，結合部位近傍に限局した抑制を錐の細胞体からの最短距離とは高い相関がみられた。

皮質介在ニューロンの軸索・シナプスブトンの表現型
苅部冬紀，川口泰雄

皮質回路で軸索が分枝しシナプス後要素を選択する規布し，平均（標準偏差に等しい）は細胞ごとに異なる。

則はほとんどわかっていない。多様な介在ニューロンサ

(4)ブトン間距離も指数分布し，平均は細胞ごとに異なる。

ブタイプの軸索分枝・シナプスブトン形成を定量化した(5)ノード間距離とブトン間距離は独立に決まっており，

ところ，次のことがわかった。(1) 各タイプは，細胞体に各タイプはそれらの値の固有の組み合わせをとる。非錐シナプスする割合，軸索の分枝頻度，細胞体より白質側体細胞は，軸索に沿っての分枝・ブトン形成は同じ分布にあるブトンの割合などで同定できる。(2) 軸索分岐点型をとるが，その間隔の組み合わせはサブタイプごとに（ノード）での分枝間角度や軸索の曲がりくねりには，サ異なり，局所結合の強さ，後シナプス構造選択に関連しブタイプ間で差がみられない。(3) ノード間距離は指数分ていると考えられた。

心理生理学研究部門【概要】
PET や機能的MRI など人間を対象とした非侵襲的脳機目的としている。感覚脱失における可塑的変化から派生

能画像と，電気生理学的手法を組み合わせて，短期およ

して，異種感覚統合の脳内機構の解明を目指とともに，

び長期の学習に伴う脳の可塑的変化，高次脳機能の加齢

言語処理から認知機能にわたる幅広い研究を行った｡

変化と脳における代償機構の関連を明らかにすることを42

研究活動報告／大脳皮質機能研究系

視覚脱失による脳の可塑的変化
定藤規弘

視覚障害者の視覚野は，視覚入力を失っているために，名を対象として機能的 MRI による脳賦活検査を行った。

その本来の目的のためには用いられていないが，どのよ

16歳までに失明した被験者では一次視覚野が触覚弁別課

うな機能をはたしているかは，不明であった。視覚障害

題で賦活したが，それ以降に失明した被験者では賦活が者において点字読を遂行する神経回路網を特定するため見られなかった｡ 視覚連合野においては年齢依存性が見に，機能的 MRI を用いた脳賦活検査を行った。盲人と晴られなかった。触覚刺激における視覚野の賦活はおそら

眼者に対し，同一の非点字性触覚弁別課題を遂行させた

く視覚連合野を経由するものと推測された。さらに，最ところ，視覚障害者では，一次視覚野を含む後頭葉腹側

近失明し点字トレーニングを始める前の視覚障害者 2 名が賦活化される一方，二次体性感覚野は抑圧されていた。

に同様の触覚弁別課題による機能的 MRI を試行したと晴眼者では，これとちょうど逆のパターン即ち後頭葉腹ころ，視覚連合野の賦活がみられた。これらのことから，側が抑圧，二次体性感覚野が賦活化されていた。このよ

視覚入力遮断の結果，触覚弁別処理が，その本来の入力

うな劇的な機能再構築が，年齢に依存するかをしらべるをうける領域以外のところ（視覚野）で処理されうること

ため，さまざまな失明年齢の点字読に熟達した被験者 15が示された。（福井医科大学，福井大学との共同研究）

正常成人における視覚触覚統合（形状弁別）に関与する神経活動の解析
斎藤大輔，定藤規弘

正常成人における視覚触覚統合に関与する神経活動を感覚から入力された形状情報を弁別する際により強く活解析するために，麻雀牌をもちいた形状弁別課題を考案

動する領域は，両側後部頭葉にみられ，この領域が，異した 。麻雀牌にはさまざまなパターンが彫りこまれてい

種感覚統合に関連していると考えられた。

るため，形状を触覚，視覚のいずれでも判別できる。同種感覚からの形状情報を弁別する場合に比べて，異なる

正常成人における視覚聴覚統合（特に口唇と音声）に関与する神経活動
定藤規弘

視覚聴覚入力の統合は，対面コミュニケーションにおきた 。発話の視覚入力が発話弁別に対してどのように影いて重要な役割を果たす。特に顔の表情や唇の動きは音響するかを検証するために，発話を符号化した口の動き

声による意思疎通を向上させる。対面コミュニケーショと符号化していない口の動きに対する脳活動の違いを，

ンにおける唇の動きの視覚情報は，聴覚言語理解を高め

機能的 MRI を用いて測定した。健聴者 19 名を対象に機ることが知られており，唇の動きが，音声入力なしに聴能的 MRI を試行した。課題は，500ms ずつ連続的に提示

覚連合野を賦活することが機能的 MRI により示された。

される 4 フレームの顔の動画において，最初と最後のフ一方で発話の弁別特性が音響的でないことを示唆する知レームの動きが同じか否か判定するものである。視覚刺見があり（McGurk 効果），人の発話のメッセージは調音激のみ提示した。OPEN コンディションでは，/a/, /i/, /u/,

器官の動きの中に符号化されている可能性が示唆されて/e/, あるいは/o/と発話している唇の動きを用いており，

43

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

CLOSE コンディションでは唇を閉じた状態の動きを用活した。これらの領域は聴覚的に提示された音韻弁別にいた。対照として同じ顔面の静止画像を提示したコンデ

おいても賦活されることが知られている 。また Broca 領ィション (STILL)を設定し，以上 3 コンディションのは mirror system を形成することが示唆されており，Broca

stimulus onset asynchrony を最適化し event related fMRI を領を含む左前頭葉が CLOSE コンディションにおいても行った｡OPEN-CLOSE の比較において，両側聴覚連合野賦活されたことはこれを裏付ける。OPEN-CLOSE でさらの賦活がみられ，以前の報告に適合する所見であった｡

なる賦活を見た今回の結果は，mirror system が，視覚的さらに，ブローカ領を含む左前頭前野から運動前野，そに入力された調音器官の動きの中に符号化された発話メ

して補足運動野に賦活が見られた｡これらの領域はッセージ を取り出すことに関与していることを示唆す

CLOSE-STILL でも賦活が見られた。視覚的に入力されたる。そして，それが側頭葉における音響的聴覚的な弁別

調音器官の動きが，発話に重要な役割を果たすブローカを高めるのであろう。

領を含む左前頭前野から運動前野そして補足運動野を賦

発達期における聴覚脱失による可塑的変化
定藤規弘

健聴者においては，読唇により側頭平面の賦活が見ら動きの弁別，手話単語弁別課題遂行により，左側頭平面

れ，視聴覚統合の脳内表現と目されている。聴覚脱失ににおいてより強い賦活が見られた。さらにランダムドッ

よりこの視聴覚統合をになう神経回路に可塑的変化が起トの動きの弁別により，右側頭平面においてより強い賦

こるかを検証する目的で，聴覚障害者を対象に，機能的活が見られた。これらの領域はいずれも，健聴者におい

MRI を試行した。早期失聴者 7 名と健聴者 19 名を対象て，読唇により賦活された。このことから，聴覚脱失にに機能的 MRI を試行した。課題は，口唇の動きの弁別，

よる可塑的変化の少なくとも一部は，視聴覚統合をにな

手話単語弁別，そしてランダムドットの動きの弁別であう神経回路により担われていることが示唆された。

る。早期失聴者においては，健聴者に比較して，口唇の自閉症の認知機能解明のための研究
山本幸子，定藤規弘
神尾陽子（九州大学）
平谷美智夫，河村佳保里（平谷こども発達クリニック）

自閉症は社会性の障害を主訴とする発達障害であり，関連する機能を見ることができると考えられる課題を用

遺伝的素因による発達初期の脳機能障害が背景にあるといた。言語記憶に与える動作の効果を調べ，自閉症と定考えられる。しかし，具体的にどのようなメカニズムに型発達でその結果を比較した。定型発達では動作を行う

よって自閉症が発現するか明らかでない。本研究では自ことで言語的な記憶が促進されたが，自閉症では起こら閉症の社会性障害の背景あると考えられる，いくつかのなかった。自閉症におけるコミュニケーションに必要だ

非定型な認知機能を明らかにすることを目的としている。

と考えられる異種感覚統合過程が定型発達とは異なって

社会性の背景にある認知機能を明らかにする課題として，いることが示された。さらに，これらの課題の脳内基盤

言語と動作の異種感覚統合というコミュニケーションにについて検討している。

44

研究活動報告／大脳皮質機能研究系

聴覚-視覚刺激対連合学習における脳活動変化
田邊 宏樹（科学技術振興機構）
定藤 規弘

無関係な 2 つの情報を結びつける対連合学習課題を通に伴い増減する脳活動を全脳において網羅的に捉える

して，記憶の形成と記憶されたものの表現に関わる可塑

Whole-brain cross-trial regression analysis を開発し，解析を的な神経基盤を機能的 MRI を用いて検討した。「結びつ行った。その結果，連合の形成には上側頭溝前方部が，けること」に関係している領域は学習の初期に活動が高連合学習により形成されたペアの記憶は unimodal 領域

く学習が進むにつれて活動が下がり，一方「結びついたと polymodal 領域に分散された形で表象され，さらにものの表象」に関わる領域は，学習が進むにつれてそのpolymodal 領域がそのネットワークの結び目(node)となっ活動を増大されることが予想されので，そのような学習ていることが示唆された。

視覚刺激に対する NIR,fMRI 同時計測
豊田浩士，定藤規弘，柏倉健一（群馬県立医療短期大学），笠松眞吾（福井大学）
岡沢秀彦（福井大学），藤林靖久（福井大学），米倉義晴（福井大学）

刺激提示後の神経活動に伴う fMRI 信号変化に関して

還元型ヘモグロビンの濃度変化率は fMRI 信号とほぼは未だ正確な機序は不明である。視覚刺激に対して NIRS，同時に基線と交差し，overshoot を示した。計算により求fMRI 同時計測を行い，両者の信号の反応曲線から fMRI

めた脳血液量の増加変化は fMRI 信号が基線と交わる以信号変化の成因を検討することを本研究の目的とした。

前に基線レベルに戻ると推定され，それ以降の fMRI 信

5 名の健常人を被験者とし，チェッカーボードを視覚

号の undershoot を示す部分は酸素代謝の上昇が主成因

刺激として提示した。刺激提示時間を変化させ，それぞと推定された。

れを繰り返した。

前補足運動野が言語情報処理に果たす機能的有意性の検討
本田

学，田中

悟志

高次運動皮質である（前）補足運動野の機能は運動制御

を個人ごとに同定した。次に経頭蓋磁気刺激法をもちいに限定されるのではなく，言語のような一次元情報を逐て同部位の脳活動を一過性に干渉することによって，言次的に直列処理する際に重要な役割を果たす可能性が脳

語的表象操作課題ならびに空間的表象操作課題の成績に機能イメージングによって示唆されている。しかしその及ぼす影響を検討した。その結果，前補足運動野の活動

機能的有意性はあきらかではない。そこで機能的磁気共の干渉は言語的表象操作課題の反応時間を選択的に延長

鳴画像法と経頭蓋磁気刺激法をくみあわせてもちいるこすることを見出した。この結果は，内側運動前野が逐次とによりその機能的有意性を検討した。まず言語的表象

的連続的な操作に有意な役割を果たしていることを示唆

操作課題を実施しているときの前補足運動野の活性部位

している。

45

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

超可聴域超高周波成分の増強による行動制御の検討
本田学

八木玲子（総合研究大学院大学）
仁科

エミ（メディア教育開発センター）大橋

力（国際科学振興財団）

これまでの検討により，人間の可聴域上限を超える非される。そこで超高周波成分の増強が刺激受容行動（接定常な成分を豊富に含む音は，情動と感性を介して行動

近行動）に対して及ぼす影響を検討した。超可聴域成分制御にかかわる神経回路（中脳背側部，前頭前野眼窩部，を原音のまま呈示する条件，超可聴域成分のみを 3dB 増

前帯状回，前頭前野内側部）を活性化することが明らか

強した条件，6dB 増強した条件で，最適聴取レベルを検となっている。またこうした音成分は，人間の遺伝的進討したところ，3dB 増強条件で最大の最適聴取レベルを化の舞台となった熱帯雨林の自然環境のなかに豊富に含示した。このことは超高周波成分の増強は，刺激受容促

まれていることから，人間の環境情報把握能力ならびに進効果をもたらすものの，強度－効果の関係は非線形でそれに基づいた行動制御に密接に関連されることが予想あり，なんらかの最適値を示すことを示唆している。

乗法型変調非線形自己回帰モデルをもちいた大脳皮質－筋肉間機能連関の検討
本田学

加藤比呂子（NTT コミュニケーション科学基礎研究所）

昨今の医療技術の発達に伴い，様々な生体信号を収録て，外生変数が説明変数の振動特性の部分に直接影響をすることが可能になった。それらの信号は従来個々に分及 ぼ す モ デ ル (Multiplicatively modulated exponential

析されることが多かったが，生体内の組織は互いに相互(mmExpAR) model) を提案し，大脳皮質－筋肉間の機能関係をもって機能していることから，生体系そのものを連関解析に適用してきた。さらにその検討をすすめ，外閉じた系と考えた場合，異なる生体組織から記録された

生変数の影響のしかたに radial basis function を加えるこ

データ間の相互関係を探れれば，系のダイナミクスを数とによって，大脳皮質電位を外生変数として筋電位の自理的に示せ，臨床的知見と併せた総括的な生体系の計算

己相関係数に対して変調を加えるモデルの推定誤差が減理論へ発展し得ることが期待される。これまでに時系列少することを明らかにした。

モデルによる非線形的なデータ相互間の一解析手法とし

両手協調運動における相転移現象に関わる神経基盤荒牧勇（科学技術振興機構）
定藤規弘

周期的な両手協調リズム運動においては，同位相モーの変化がおきる（相転移現象）。本研究はこうした運動パドと反位相モードという 2 つの安定なモードがある。こターンの突然の転移に関連する脳活動を事象関連磁気共の 2 つのモードの安定性は等価ではなく，運動周波数の鳴画像法を用いて調べた。その結果，相転移現象に関連増加などにより反位相モードから同位相モードへの突然する領域は，前補足運動野，運動前野吻側，下頭頂葉と46

研究活動報告／大脳皮質機能研究系

いった，運動の計画に関与すると考えられている脳部位

この偏在は，行動データにおいて相転移時に左手の運動であった。一方，反位相モードや同位相モードの維持にが乱れる傾向があることと関係すると考えられ，両手協関連する領域は固有補足運動野，運動前野尾側，一次運調運動において半球間の相互作用が非対称である可能性

動野といった，運動の実行に関与する脳部位であった。

が示唆された。

また，相転移に関連する脳活動は右半球優位であったが，

47

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

発達生理学研究系
認知行動発達機構研究部門【概要】
2003 年度，6 月より吉田正俊君が東京大学大学院（統チン注入が眼球サッケード運動制御に与える効果（渡邊合生理）より助手として着任し，サルの眼球運動を用いら），サルの上肢運動制御の際の感覚入力の修飾機構（関た認知機能の研究プロジェクトが開始された。また 4 月ら），脊髄レベルでの皮質脊髄路損傷後の手指の巧緻運動より加藤利佳子君，西村幸男君が博士研究員として着任の機能代償機構（西村ら），霊長類上丘局所神経回路でのした。また 5 月よりタイ国チュラロンコン大学より

信号伝播機構（Nikitin，加藤ら），上丘中間層へのコリン

Thongchai Sooksawate 博士が 1 年間の予定で外国人研究

作動性入力の作用（Sooksawate ら），上丘視神経層の wide員に着任，8 月よりロシア国パブロフ生理学研究所より

field vertical cell の樹状突起における H 電流の機能（遠藤

Nikolay Nikitin 博士が外国人客員教授として赴任した。そら），マウスの上丘電気刺激によって誘発されるサッケーの後加藤君はフランスのコレージュ・ド・フランスに留ド運動の解析（坂谷ら）など，スライス標本から麻酔下動学した。研究テーマは，大脳皮質一次視覚野損傷後のサ

物，覚醒サルまで多様なレベルを組み合わせた研究が展

ルの認知・行動制御機構の研究（吉田ら），上丘へのニコ

開されるようになった。

脊髄レベルでの皮質脊髄路損傷後の手指の巧緻運動の機能代償機構
西村幸男，伊佐正尾上浩隆（東京都神経研），塚田秀夫（浜松ホトニクス中央研究所）

5 頭のマカクザル（ニホンザル 4 頭，アカゲザル 1 頭）運動ニューロンで 2 シナプス性の EPSP が記録された。

において C4/C5 髄節で側索背側部を切断した。これらの健常な動物ではこのような 2 シナプス性の EPSP はほと

うち切断が皮質脊髄路に限局していた 2 頭においてはんど記録されないことから，機能回復過程において 2 シ

precision grip は切断後 1 週間以内に出現し，運動は 1 月

ナプス性の興奮性経路ないしはそれに対する抑制系に何程度でほぼ正常に近いレベルまで回復した。切断が側索らかの変化が生じたものと考えられた。

全体に及んでいた 2 頭では precision grip の出現に 3-4 週

次にこの機能回復過程における大脳皮質など，より上間を要し，3-4ヶ月で運動の回復がほぼ正常レベルに達し

位中枢で再組織化が起きている可能性を検討するため，2た。しかしこのような行動の回復後も把持力の弱さと，頭のサルにおいて上肢の到達―把持運動遂行中のPET に把持の直前の preshaping の消失と第 2 指による接触の後よる脳賦活イメージングを行なった。すると 1 ヵ月後に第一指を閉じる運動が開始されるという所見は残存した。

は切断の両側の一次運動野，体性感覚野および補足運動

これらのサルの行動観察が終了した時点でαクロラロー

野において顕著な活動の上昇が見られた。3 ヵ月後にはスによる麻酔下で上肢筋運動ニューロンから細胞内記録

全体的に活動の減弱が見られたが，両側の一次運動野とを行い，反対側錐体路を電気刺激したところ，約半数の運動前野腹側部において活動の増大が持続した。

48

研究活動報告／発達生理学研究系

サル上丘へのニコチン局所注入がサッケードに与える効果の解析
渡邊雅之，伊佐正小林康（大阪大学生命機能研究科）

中脳の上丘はサッケードを制御する中心的な領域であ性サッケードの反応潜時は，標的が注入部位表現領域近る。上丘中間層にはサッケードのベクトルマップが存在

傍に呈示された場合に短縮した。しかし，標的が注入部

し，各サッケードに先行して対応する領域の神経細胞群

位表現領域から離れていた場合，反応潜時の遅延は生じがバースト発火を示す。上丘中間層には近接する領域間なかった。サッケードの終点，軌道は注入部位表現領域

は興奮性，離れた領域間は抑制性の内在性回路が存在す

方向にバイアスした。終点への影響と比較すると，反応

る。この内在性回路の機能的意義について検討するため，

潜時への影響はより注入部位表現領域近傍に限局してい上丘局所領域にアセチルコリンのアゴニストであるニコ

た。これらの結果は，反応潜時は上丘の限局した領域のチンを微量注入して神経細胞活動を増強し，サッケード

活動によって決定され，終点，軌道はより広い範囲の活への影響について検討した。注入後，自発サッケードは動によって決定されると想定したモデルと一致する。し注入部位の神経細胞群が表現する領域（注入部位表現領かし，反応潜時の遅延が生じなかった結果より，上丘内域）に頻繁に向かった。この結果は，ニコチンが上丘神の抑制性内在性回路は運動準備期間中の活動を制御する

経細胞活動を増強するという仮説と一致する。視覚誘導

ほど十分に強くはないと考えられた。

サルを用いた盲視 (blindsight) の神経機構の解明
吉田 正俊，伊佐正

盲視の動物モデルとして片側の第一次視覚野を外科的(1) を遂行できることを確認した。欠損半視野で弁別でに切除したニホンザルを作成して，急速眼球運動課題をきる標的刺激の閾値は手術前と比べて上昇していた。ま用いた行動実験を行った。

た，gap 条件によって express saccade が起こることを見以下の課題を第一次視覚野の除去手術の前に習得させ出した。(2) の成績が (1) よりも悪いことを見出した。(3)た。(1) 強制選択型および (2) yes-no 課題型の視覚誘導性を遅延時間 2 秒でも遂行できることを見出した。このこ

眼球運動課題，(3) 記憶誘導性眼球運動課題，(4) 視覚手掛とは，視覚手掛かりの位置情報を短期記憶として保持でかりを提示した注意課題。つづいて第一次視覚野の除去

きることを示している。さらに (4) において，視覚手掛か手術を行い，手術後の再トレーニングによって以下の結りを用いた注意の効果が見られることを見出した。

果を得た。

サルにおける上丘局所神経回路の解析
Nikolay Nikitin，加藤利佳子，伊佐正
イソフルレン麻酔下のサルにおいて視交叉の電気刺激

では電気刺激で潜時 6-8ms，光刺激で潜時 38-46ms の陰ないしはフラッシュ光に対する応答を上丘の異なる層に性電位が記録された。これらはより深い層（中間―深層

おいてフィールド電位として記録した。

深さ 1-2 ミリ）で反転した。そしてビククリン (10mM, 2µl)

すると，上丘の背側表面から深さ 1 ミリまでの浅い層を近傍に注入すると，中間―深層において電気刺激で潜49

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）時 13 ミリ秒，光刺激で 45 ミリ秒で 100-150 ミリ秒持続

覚入力が浅層を介して中間－深層を活性化すること，すする陰性波が出現した。これらの結果は中間－深層におなわち霊長類においても上丘浅層から中間－深層への線

いて GABAA 受容体を介する抑制が解除されたときに視維連絡が存在することを示唆している。

マウスの上丘電気刺激により誘発されるサッケード運動とその制御の分子機構
坂谷

智也，伊佐

正

サッケードの制御における各種神経伝達物質の役割にれ (2) サッケードの最大速度が上昇し (3) 振幅の大きなサ

ついて，これまでのところほとんど不明である。我々がッケードがみとめられなかった。以上の結果とサッケー

新たに開発したマウスのサッケード測定システム，なら

ド制御の理論モデルに基づいた計算機シミュレーション

びに上丘電流刺激によるサッケード誘発系を，抑制性神の結果を比較することにより，サッケード制御系におい経伝達物質 GABA の合成酵素である GAD65 のノックアて GAD65 由来の GABA が主としてサッケードの振幅を

ウトマウスに適用し，サッケード制御システムにおける計算するフィードバックの効率調節に関与していること

GABA の役割について解析した。その結果 GAD65KO マが示唆された。

ウスでは (1) 刺激中に眼球の不安定な振動が頻繁にみら

上丘出力ニューロンの樹状突起での活動電位生成とその Ih による制御
遠藤利朗，伊佐正

Wide field vertical (WFV) cell は上丘から視床に投射す

樹状突起に発現することを明らかにした。Ih の抑制薬のる主要な出力ニューロンの一つであり，視覚対象の動き効果から，HCN1 は樹状突起における活動電位の開始まの検出に関係すると考えられている。我々は入力線維刺

たは細胞体への伝導を促進していると考えられる結果を激への反応の解析から，このニューロンでは入力に対し得た。このような特性は WFV cell が樹状突起への入力をて活動電位が樹状突起で開始されることを示す結果を得

統合して動く視覚刺激を鋭敏に検出するのに重要である

た。また，WFV cell は hyperpolarization-activated cationと考えられる。

current (Ih) を顕著に示し，Ih チャネルのうち HCN1 を主にニコチン型アセチルコリン受容体 (nAChR) による GABA 性神経伝達の修飾
遠藤利朗，伊佐正二丘傍核から上丘浅層へのコリン作動性投射は GABA

で上丘浅層ニューロンの ACh に対する電流応答を調べ，作動性抑制を調節すると考えられていたが，機構の詳細

GABA 作動性介在ニューロンは nAChR サブタイプのうは分かっていない。一方，上丘浅層ニューロンは nAChR

ち，α7 型とα3β2 型を発現することを明らかにした。まを発現することが組織学的研究から知られていたが，機た nAChR は投射ニューロンへの GABAA 受容体を介した能はまったく不明であった。我々は GAD67-GFP マウス

抑制をシナプス前性に強力に促進することを見出した。

50

研究活動報告／発達生理学研究系

ラット上丘中間層に対するコリン作動性入力のシナプス後作用
Thongchai Sooksawate，伊佐 正
上丘中間層には中脳の脚橋被蓋核，背外側被蓋核からューロンで α 4 β 2 型ニコチン受容体の活性化を介する速コリン作動性線維が投射することが知られているが，そい内向き電流ないしは M3 型ムスカリン受容体を介するの作用は十分に解析されていない。このコリン作動性入遅い内向き電流が記録された。また一部のニューロンで力の作用機序を明らかにするため，生後 17-22 日のラッは M2 型ムスカリン受容体を介する外向き電流が記録さトの上丘中間層ニューロンから whole cell 記録を行い，れた。大多数のニューロンで内向き電流が主体であった

アセチルコリンのアゴニストであるカルバコール 30µM

ことから上丘中間層に対するコリン作動性入力の主たるを持続投与して応答を解析した。その結果，大多数のニ

効果は興奮性であると結論された。

ラット上丘中間層における GABA 作動性シナプス伝達に対するムスカリン受容体の活性化によるシナプス前抑制
李鳳霞，遠藤利朗，伊佐正

上丘中間層に対する中脳の脚橋被蓋核，背外側被蓋核

幅に変化はなかった。以上の結果から muscarine によるからのコリン作動性線維の機能を明らかにするため，生

IPSC の抑制作用はシナプス前性であると結論された。そ後 17-22 日のマウスの上丘中間層ニューロンから whole

し て こ の muscarine に よ る 抑 制 作 用 は pirenzepine,cell 記録を行い，グルタミン酸受容体の拮抗薬である

4-DAMP によって阻害されたが，methoctramine は作用がCNQX，APV 存在下で近傍を電気刺激して誘発される

見られなかった。これらの結果は muscarine によるシナ

IPSC に対するムスカリン 10µM の持続投与の効果を解析

プス前抑制作用が M1，M3 型ムスカリン受容体によるもした。その結果，IPSC は 70%にまで減弱した。この抑制のであることを示す。このようなムスカリン受容体によに際して IPSC の paired pulse ratio が増加し，coefficient ofるGABA 作動性シナプスに対する抑制作用はニコチン型

variation も増加した。また puff 投与した GABAA 受容体

受容体，M3 型受容体によるシナプス後性興奮作用ととものアゴニスト muscimol によって誘発される電流応答にに上丘からの出力を促進する方向に作用すると考えられ

対 し て muscarine は 抑 制 効 果 を 持 た な か っ た 。 ま たる。

muscarine によって miniature IPSC の頻度は減少したが振随意運動の制御における脊髄介在ニューロンの役割
関

覚醒サルの脊髄介在ニューロンの活動を記録する方法を用いた 2 種類のプロジェクトが現在進行している。

和彦，武井

智彦，高橋

伸明

行・準備に役立てているのだろうか。この点を知るため，
サルに手首の屈曲伸展運動を訓練し，その際の末梢神経

1) 脊髄介在ニューロンによる随意運動時の末梢感覚刺激に対する反応を，下位頚椎に装着したチェインバー

の制御随意運動時には末梢受容器からの感覚フィードバを介して記録している。これまで，皮膚入力の一部がシックが時々刻々と中枢神経系に伝達される。我々の中枢

ナプス前抑制によって抑圧されることが明らかになって神経系はこれらの情報をどのように処理して運動の遂

いる。

51

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

手指の繊細な運動の制御における脊髄介在ニューロンの役割

そこで我々はサルに precision grip 課題を訓練し，脊髄介在ニューロンの活動を記録している。脊髄と大脳皮質が手指の繊細な運動（例えば precision grip）の制御は主に大脳皮質を中心に行われていると考えられている一方，

どのように連携して precision grip の制御を行っているのかを知る事が目標である。

脊髄介在ニューロンの役割はほとんど知られていない。

生体恒常機能発達機構研究部門【概要】
当部門は 2003 年に新設され，同年 11 月に鍋倉淳一が教授として就任した。現座，発達の過程で一旦形成され御機構，受容体の細胞内動態やこれらに対する神経栄養
因子，環境／回路活動による制御を検討している。

た神経回路に起こる再編成のメカニズムを回路レベルでまた，傷害や虚血などの種々の障害後に一旦未熟期に解明することを目標に研究をしている。特に，発達期における回路特性が再現し，回復に伴い発達と同様な再編

おける再編のメカニズムとして，シナプスレベルにおい成過程が再現される可能性について，電気生理学的，分て，伝達物質のスイッチング，細胞内イオン環境の変化

子生物学，組織学的手法を用いて研究を行なっている。

によるGABA の興奮性から抑制性へのスイッチとその制発達期における神経伝達物質のスイッチング
鍋倉淳一
石橋仁（九州大学）
神野尚三（九州大学）
松原篤（弘前大学）
ラット聴覚系中経路核である外側上オリーブ核に内側

剰回路の除去や伝達物質受容体の変化と並ぶ大きなカテ

台形体核から入力する伝達物質自体が未熟期のGABA か

ゴリーの変化と考えられる。現在，脳の発達に対するら成熟期のグリシンに単一終末内でスイッチすることをGABA の重要性に注目が集められている。このモデル系

微小シナプス電流の特性の解析などの電気生理学的手法，において何故未熟期にはGABA である必要があるのかを，

神経終末内の GABA，GAD やグリシン免疫電顕や免疫組

GABA の未熟期における興奮性および GABAB 受容体の織学的手法を用いて明らかにした。この伝達物質のスイ発達変化と関連機能について検討している。

ッチングは，発達期における主要な再編成機構である余細胞内 Cl- 制御機構 KCC2 による GABA の興奮－抑制スイッチと分子機構の解明
鍋倉淳一
張一成（九州大学）
福田敦夫（浜松医科大学）

未熟期および虚血や傷害後早期にGABA は興奮性伝達52物質としての作用を獲得する。これは GABAA 受容体に

研究活動報告／発達生理学研究系

内蔵するチャネルを流れる Cl- イオンの向きによって決-定されるため，細胞内 Cl イオン濃度によって GABA は-

興奮性／抑制性が決定される。この細胞内 Cl イオン濃度+である KCC2 によって主に決定されている。発達期や再生期における KCC2 の発現，およびその機構を検討している。

-

は神経細胞特異的に発現する K －Cl トランスポーター

BDNF による大脳皮質細胞における GABA 受容体の 細胞内動態と分子機構
鍋倉淳一
溝口義人（九州大学）
平田雅人（九州大学）
兼松隆（九州大学）

脳由来神経成長因子である BDNF は未熟期（生後 2 週

何れも細胞内 PLCgamma，Ca2+ を介する。この部位差お目）には大脳皮質視覚野錐体細胞では，数分という短時

よび age 差のメカニズムを検討するために，GABA 受容

間 で 細 胞 膜 表 面 の GABAA 受 容 体 の 増 加 を と も な う

体のリサイクリングに関するメカニズムの解明のために

GABA 応答の長期増強を引き起こす。逆に，同時期の海GABA 受 容 体 β サ ブ ユ ニ ッ ト に 作 動 す る 蛋 白馬CA1 細胞や成熟期の大脳皮質細胞では膜表面の受容体(phospholipase C-related inactive protein)に注目し，遺伝子の減少を伴う GABA 応答長期抑制を起こす。この作用は改変動物などを用いて検討している。

生殖・内分泌系発達機構【概要】
本研究部門は，視床下部による摂食行動の調節と末梢かとなってきた。当部門では，視床下部における生体エ

組織における代謝調節機構の解明を目指して研究を行っ

ネルギー代謝の調節機構を分子レベルで解明し，その分ている。視床下部は，摂食行動（エネルギー摂取）とエネ

子機構を通して生活習慣病など様々な疾患の原因・治療

ルギー消費機構（栄養代謝）を巧みに調節することによっ法を明らかにしたいと考えている。現在実施している主て生体エネルギーを一定に保つ重要な働きを担っている。

たる研究課題は次の通りである。 1) AMP キナーゼによしかし近年，この調節機構の異常が肥満，糖尿病，高血る生体エネルギー代謝の調節機構の解明，2) レプチン，

圧など，生活習慣病の発症と密接に関連することが明ら

神経ペプチドによる糖・脂質代謝調節機構の解明｡

AMP キナーゼによる生体エネルギー代謝の調節機構
箕越靖彦

AMP キナーゼは，細胞内のエネルギーレベルが低下す

進すること，視床下部 AMP キナーゼがレプチンなど摂る危機的な環境で活性化し，エネルギー基質を動員して食調節ホルモン，グルコースによって活性を変え，その細胞内 ATP レベルを回復させる。しかし最近，我々は，作用を通して摂食行動を制御することを明らかにした

AMP キナーゼがレプチンやアディポネクチンなどホル(Minokoshi Y, et al, Nature 415: 339, 2002)。このようにモンによって活性化して骨格筋における脂肪の利用を促

AMP キナーゼは，細胞内エネルギーレベルを調節するだ53

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

けでなく，レプチンなどホルモンの働きを介して生体全を視床下部の各種神経細胞や骨格筋にレンチウイルスを体のエネルギー代謝を調節している。本研究課題では，用いて特異的に発現させ，摂食行動，栄養代謝に及ぼす

AMP キナーゼによる生体エネルギー代謝の調節機構を

影響を調べている。

明らかにするため，活性型並びに不活性型 AMP キナーゼ

レプチン，神経ペプチドよる糖・脂質代謝調節機構の解明
箕越靖彦

我々は，脂肪細胞産生ホルモン・レプチンが摂食行動

視床下部に特異的に発現する神経ペプチド・オレキシンを抑制するだけでなく，視床下部－交感神経系の働きをによっても惹起されることを見いだした。現在，骨格筋介して褐色脂肪組織や骨格筋などエネルギー消費器官ででのグルコース利用・インスリン感受性を亢進させるオのグルコースおよび脂肪酸の利用を促進することを明らレキシンの生理的意義を解析している。また，その作用かにしてきた。レプチンは，脂肪萎縮症において発症す機構を明らかにするため，カテコラミンβ受容体の（β1，る重篤な糖尿病を改善することが知られており，その作

β2，β3 受容体）ノックアウトマウスを用いて研究を行っ用の少なくとも一部は，上記調節機構が作動している可ている。

能性が高い。我々は，この作用がレプチンだけでなく，環境適応機能発達研究部門【概要】
われわれは，感受性の高い特定の時期に成立し，生存ロモン）の記憶，(2) 幼若ラットにおける匂い学習，及びに不可欠な 3 種の匂い記憶・学習のメカニズムを分子，(3) 母親による子の匂いの記憶であり，行動薬理，電気生細胞，システムレベルで解明することを目指している。

理，組織化学，遺伝子工学，バイオイメージング等の手3 種とは，(1) 雌マウスに形成される交配雄の匂い（フェ法を組み合せて解析している｡

フェロモン記憶の保持に関連した相反性シナプスの再編成
松岡勝人，車田正男（新潟大学）
椛

秀人

Richard Costanzo (Virginia Commonwealth University)
守屋敬子，吉田－松岡淳子，市川眞澄（東京都神経科学総合研究所）

電子顕微鏡を用いてシナプスの微細形態を観察するこのサイズが増大している。さらに，興奮性シナプスと抑とによって，雌マウスに形成されるフェロモン記憶は副制性シナプスの後膜肥厚のサイズを記憶形成の時点から

嗅球の僧帽細胞と顆粒細胞との間に形成されている相反

経時的に解析した。驚いたことに，興奮性シナプスの後性相互シナプスの形態学的変化によって支えられている。

膜肥厚サイズの増大は記憶形成から 5 日間維持されたが，記憶を形成していない対照群に比較して，記憶形成群でそれ以降は記憶前のレベルに戻っていた。代わって，顆

は僧帽細胞から顆粒細胞への興奮性シナプスの後膜肥厚粒細胞から僧帽細胞への抑制性シナプスの後膜肥厚のサ54

研究活動報告／発達生理学研究系

イズが遅れて増大し，その増大は記憶の保持期間の間，

りはむしろ動的な形態変化によって維持されていること維持された。この結果は，記憶の永続性が静的というよを示唆している。

フェロモン記憶の電気生理学的相関黄光哲（高知大学）
椛秀人

スライス標本を用いて，副嗅球の僧帽細胞から顆粒細位（フィールド EPSP，fEPSP）を表わしている。LOT を胞への興奮性シナプス伝達とその可塑性について解析し比較的低頻度で長時間（10Hz，20 発，3 分間隔で 4 回）た。僧帽細胞の軸索（外側嗅索，LOT）を電気刺激する

刺激すると，fEPSP の長期増強(long-term potentiation:と副嗅球の外叢状層において 2 峰性の誘発陰性フィール

LTP)が誘導された。LTP は NMDA 受容体依存性に成立

ド電位が記録された。第 2 番目の電位の発生は CNQX にし，ノルアドレナリン(NA)によってゲートされた。以上

よって抑制され，第 1 番目の電位の発生は，CNQX にもの LTP の特徴は，フェロモン記憶の特徴を再現している。

AP5 にも影響されず，TTX によって抑制されたことから，

このことは，LTP の解析を通してフェロモン記憶のメカ

第 1 番目の電位は僧帽細胞の逆行性興奮を，第 2 番目のニズムが理解されうることを示唆している。

電位は顆粒細胞樹状突起に発生した興奮性シナプス後電共培養下における副嗅球ニューロン－鋤鼻ニューロン間の機能的シナプス形成
村本和世，黄光哲，谷口睦男（高知大学）
椛秀人

嗅覚は脳の進化のごく初期に獲得された感覚で，脳の胞との共培養下で容易に識別が可能である。しかし，フ神経回路形成や機能を理解するうえで基本的なモデルとェロモンを含む尿に対する鋤鼻感覚細胞の応答は，単独なると考えられている。われわれは，フェロモン情報処

培養下では観察されない。今回，ラットの副嗅球ニュー理に関わる鋤鼻系の試験管内再構築系を用いて，神経回

ロンと鋤鼻細胞塊との共培養下で副嗅球ニューロン－鋤

路形成機構や個体識別機構等の解明を目指している。鋤

鼻ニューロン間に機能的なシナプスが形成されているこ

鼻系の感覚受容細胞である鋤鼻ニューロンは培養下で内とを認めた。

腔をもつ球塊（鋤鼻細胞塊）を形成するため，副嗅球細

幼若ラットにおける匂い学習と LTP との相関

張敬姫，奥谷文乃，黄光哲（高知大学）
椛

秀人

幼若ラットに匂いと電撃を対提示すると，この匂いに青斑核ノルアドレナリン作動性神経によって伝達される対する嫌悪学習が成立する。この学習は匂いシグナルと電撃シグナルが主嗅球において連合することによって成55

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

立する。われわれは，この学習を支えるシナプスの可塑

球の僧帽細胞から顆粒細胞への興奮性シナプス伝達を解的変化が主嗅球の僧帽細胞と顆粒細胞との間に形成され析した。僧帽細胞の軸索に高頻度刺激（100Hz，100 発，ている相反性相互シナプスに起こることを示唆してきた。

3 分間隔で 3 回）を与えても，このシナプス伝達に短期

今回，行動薬理と電気生理の両面から学習のメカニズム

増強しか誘導されないが，ノルアドレナリンを添加するを解析した。この嫌悪学習は beta 受容体アンタゴニストと強固な長期増強(LTP)が誘導された。この LTP は beta

によって阻害され，さらに NMDA 受容体アンタゴニス

受容体アンタゴニストによって阻害され，さらに AP5 でト(AP5)ではなく，L 型カルシウムチャネルブロカー

はなく nifedipine で阻害された。以上の結果は LTP と学(nifedipine)で阻害された。スライス標本を用いて，主嗅習との強い相関を示唆している。

56

研究活動報告／脳機能計測センター

脳機能計測センター
形態情報解析室
【概要】
形態情報解析室は，形態に関連する超高圧電子顕微鏡

鏡画像処理解析法の開発に取り組んでいる。電子線トモ室（別棟）と組織培養標本室（本棟 2F）から構成される。

グラフィーによる手法には，
UCSD, NCMIR による方法及超高圧電子顕微鏡室では，医学生物学用超高圧電子顕びコロラド大で開発された IMOD プログラムでの方法を

微鏡（H-1250M 型；常用 1,000kV）を，昭和 57 年 3 月に用いて解析を進めている。

導入して同年 11 月よりこれを用いての共同利用実験が本年度の超高圧電顕の利用状況の内訳は，共同利用実開始されている。平成 15 年度は共同利用実験計画が 22

験等 135 日，修理調整等 55 日である（技術課脳機能計測年目に入った。本研究所の超高圧電顕の特徴を生かしたセンター形態情報解析室報告参照）。電顕フィルム等使

応用研究の公募に対して全国から応募があり，平成 15

用枚数は 5,068 枚，フィラメン点灯時間は 417.8 時間であ

年度は最終的に 11 課題が採択され，その内 10 課題が実った。装置は，平均 71％の稼働率で利用されており，試施された。これらは，厚い生物試料の立体観察と三次元料位置で 10－６Pa 台の高い真空度のもとに，各部の劣化解析，薄い試料の高分解能観察等である。共同利用実験に伴う修理改造を伴いながらも，高い解像度を保って安の成果は，超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告の章に詳定に運転されている。

述されている。超高圧電子顕微鏡室では，上記の共同利

組織培養標本室では，通常用および P2 用の培養細胞専

用実験計画を援助するとともに，これらの課題を支える用の培養機器と，各種の光学顕微鏡標本の作製および観各種装置の維持管理及び開発，医学生物学用超高圧電子

察用機器の整備に勤めている。

顕微鏡に関連する各種基礎データの集積および電子顕微

小脳プルキニエ細胞のゴルジ染色と免疫染色の比較
山口

登，古家

園子，有井

達夫

我々は高い電子線透過能と，5µm を越える生物試料で発的に染色されるが一旦染色されるとその細胞全体にわ

も 4-5nm の解像力が期待できる 1,000kV 超高圧電子顕微

たって均等に染色されていることが分かる。免疫染色の鏡の特性を利用して，ラット小脳におけるプルキニエ細場合には抗体の分布に依存して形状が細くなる場合など

胞のゴルジ染色と免疫染色の三次元形態の比較を行ってゴルジ染色に比較して細胞の形状を正確には反映しないいる。

ことが分かる。しかし目的とする細胞を確実に同定でき

3 µm の切片について，－8 度と＋8 度でのステレオ写るので，コントラスト付加の方法をさらに工夫すること

真を撮影し比較に用いた。ゴルジ染色の結果を 1 図に，により，応用範囲はさらに拡大することが期待される。

免疫染色の結果を 2 図に示す。ゴルジ染色の場合には偶57

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

図 1．プルキニエ細胞: ゴルジ染色（±8°傾斜）

図 2．プルキニエ細胞: 免疫染色（±8°傾斜）

メカノセンサーとしての小腸絨毛上皮下線維芽細胞
古家園子，古家喜四夫（科学技術振興事業団，細胞力覚プロジェクト）

小腸絨毛上皮下線維芽細胞は消化管上皮の基底膜のれる。

下で細胞網を形成し，lamina propria を包んでいる特殊な

今回，小腸絨毛下線維芽細胞と神経細胞を co-culture

線維芽細胞である。この 1 つの細胞にタッチやストレッ

した。タッチ刺激により発生した Ca2+ 波が小腸絨毛下線

チの機械的刺激を与えると，ATP を放出し，細胞間を伝維芽細胞から神経細胞に伝播することが明らかになった。

2+

播する Ca 波を発生するとともに，細胞の収縮も波のよ

小腸絨毛上皮下線維芽細胞は食物や水の摂取による機

うに細胞間を伝播していく。絨毛上皮下線維芽細胞は血械刺激を感じるメカノセンサーであり，そのシグナルを管や神経終末，絨毛の平滑筋とも隣接しており，絨毛に知覚神経に伝達して摂食反射を引き起こしていると考えおけるシグナル伝達の要の役割をはたしていると考えらられる。

機能情報解析室
【概要】
随意運動や意志・判断などの高次機能を司る神経機構の研究が進められた。サルを検査対象として，大脳皮質

フィールド電位の直接記録や陽電子断層撮影法などを併用して解析している。

意志に関係する脳活動の研究
逵本徹「意欲」や「意志」の神経機序は不明な点が多い。これ

前野の「意欲」への関与を示唆する知見と考えられる。

までに陽電子断層撮影法を用いた研究で，前頭前野・前さらに一歩進めて，この脳領域でどのような神経活動が帯状野・海馬の脳血流量が想定される意欲の変化と一致

行われているのかを解明するために，運動課題を行うサ

した変動を示すことを明らかにした。大脳辺縁系と前頭ルの前頭前野や前帯状野の大脳皮質フィールド電位を記

58

研究活動報告／脳機能計測センター

録した。その結果，この部位のシータ波活動が「意欲」

中シータ波 (Frontal midline theta rhythms) に相当するもの

や「注意」に相関していると解釈可能な知見を得た。ヒと考えられる。両者の対応関係やサルのシータ波の発生

トの脳波で「注意の集中」に関連して観察される前頭正状況をさらに詳しく研究中である。

生体情報処理室【概要】
脳における情報処理には，ネットワークを構成する各で総合的に捉え，脳における情報処理の基本的な仕組み

ニューロンの発火パターンが意味を持つデジタル的過程を理解することを目指している。現在は，中枢ニューロと，非線形素子としてのニューロンの興奮性変化が意味

ンの興奮性調節における細胞内シグナル伝達系の役割にをもつアナログ的過程の二つがあると考えられる。後者

注目し，脳スライス標本を用いて電気生理学的記録と光には種々の細胞内シグナル伝達系の活性が密接に関与し学的記録を併用した研究を行っている。

ており，個々のニューロン機能の変化を通して，回路レ

本年度は，総研大博士課程を修了した高木佐知子が特ベルで行われているデジタル的処理にも大きな影響を及別協力研究員として，河村吉信（東京薬科大学生命科学

ぼしている。それゆえ，特定のニューロン・ネットワー部）と酒谷誠一（東京大学大学院新領域創生科学研究科）

クへの入力は同様であっても，ある条件のもとでは学の両名が特別共同利用研究員として研究に参加した。昨習・記憶の生成・保持が起こり，別の場合には成熟・老年度に引き続き，狩野方伸（金沢大学大学院医学系研究

化・細胞死が促進されるなど，多彩な結果が生じている科），酒井規雄（広島大学大学院医歯薬総合研究科）らと予想される。

と共同研究（生理学研究所一般共同研究）を行った。ま

当室では，外界からの刺激または侵襲に対する，受容た，年度半ばより Nina Wettschureck（ハイデルベルグ大体の変化－細胞内の分子の動き－生化学的変化－興奮性学薬理学研究所）と 3 量体 G タンパクを介するシグナルの変化－神経機能の変化－脳機能あるいは脳機能障害の伝達の役割に関する共同研究を開始した。

発現，という一連の過程をニューロン・ネットワーク上樹状突起における活動電位の発生とその制御メカニズム
坪川

大脳皮質や海馬の錐体細胞では，細胞体側より樹状突+起へ逆行性に伝播してくる Na スパイクや，樹状突起局
+

2+

宏

メージングを行った。放線状層に置かれた電極より電気刺激を加えると，興奮性シナプス後電位 (EPSP) と逆行性所的な Na ，Ca スパイクが，情報処理上の重要な役割に伝播された Na+ 依存性活動電位が記録された。刺激頻を担っていることが示唆されている。これらの発生メカ

度と強度を上げると，Ca2+スパイクを併発する場合があ

ニズムと調節機構を明らかにするため，イオン・イメー

ったが，細胞内 Ca2+ 濃度の上昇は細胞のほぼ全域で見らジングをはじめとした光学的手法と，パッチクランプ法れた。一方，白帯・上昇層に置かれた電極で刺激を加え等の電気生理学的手法を併用し，海馬スライス標本上のると，EPSP と逆行性活動電位の後にゆっくりした脱分

ニューロンを用いて解析を行っている。

極が見られ，しばしば Na+スパイクや Ca2+スパイクが重

今年は，樹状突起局所的な Ca2+スパイクの生理的条件

畳した。逆行性活動電位の発生に伴う一過性の細胞内下での発生要因について検討した。海馬スライス標本上Ca2+濃度上昇は細胞のほぼ全域で見られ，樹状突起ではにある錐体細胞の尖塔樹状突起よりパッチクランプ記録

その後の Ca2+スパイク時にも Ca2+ 濃度上昇が認められた。

を行うとともに，Ca2+ 感受性蛍光色素を導入して Ca2+イ

この遅い応答は，アトロピン投与により消失したことか

59

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

ら，ムスカリン性アセチルコリン受容体の活性化による
2+

考えられるシャッファー側枝・交連線維からの入力だけものと考えられた。樹状突起局所的な Ca スパイクの発でなく，アセチルコリン性の入力によるが必要であると生は，生理的条件では，錐体細胞への主な興奮性入力と考えられた。

細胞内シグナル伝達系の活性とニューロン活動との時間的・空間的関係の解析
坪川

ニューロン機能における細胞内シグナル伝達の役割を宏

ク・マウスを用いている。

より明確にして行くために，タンパク質リン酸化酵素を

今年は，昨年に引き続き，小脳プルキンエ細胞に GFP

はじめとした酵素群の活性と種々のニューロン活動との結合γ PKC を発現するトランスジェニック・マウスを用

時間的・空間的関係を解析することは必要不可欠と考えいて，PKC トランスロケーションの特性解析を行った。

られる。本研究では，中枢ニューロンのモデルとして海

その結果，プルキンエ細胞の樹状突起では，平行線維か

馬スライス標本上の錐体細胞および小脳スライス標本上

らのシナプス入力によってトランスロケーションが樹状のプルキンエ細胞を用い，3 量体 G タンパク質 Gq 及び突起の幹を伝播するように順次起こってゆく様子がリア

G11 のカスケードにつながるタンパク質リン酸化酵素，

ルタイムで捉えられた。この伝播は 1) 代謝型グルタミン

PKC の活性変化を可視化し，ニューロン活動やそれに伴酸受容体の刺激により誘発され，2) 伝播速度は，4-10μ2+

う細胞内 Ca 濃度変化と PKC の活性変化との時間・空m/秒で，タンパク質輸送の速度よりは早くカルシウム波間的関係を明らかにすることを目指している。PKC の可よりは遅く，3) 一度伝播がおこると30分以上の不応期が視化のため，PKC 結合性蛍光色素の細胞内導入や，GFP

生じるという性質を持っていた。

結合 PKC を部位特異的に発現するトランスジェニッ

中枢ニューロンにおける活動依存的な形態変化のメカニズムの解析
河村

脳では，活動に伴って細胞容積の変化が起こっている

吉信（東京薬科大学

生命科学部

生体高次機能学）

高木

坪川

佐知子，

宏

して調節因子として働いているかどうか明らかにすること予想されており，動物の脳スライス標本を用いた研究とを目標とし，以下二つの解析を進めた。

では，近赤外光の組織透過率を解析した結果から，神経

1. 単一海馬 CA1 錐体細胞の容積変化の検出

細胞やグリア細胞が神経活動依存的な容積変化を起こす

スライス標本上の神経細胞を予め蛍光色素で染色してことが示唆されている。我々は，海馬スライス標本を用おき，二光子レーザー蛍光顕微鏡を用いて，海馬 CA1

いた透過光変化の解析から，高頻度刺激後に見られる領域の単一の錐体細胞の断層撮像を行った。この蛍光画

CA1 野錐体細胞の膨張には抑制性シナプス入力による像を基に細胞の立体構築を行い，透過光変化の解析より

GABA 受容体からの Cl 流入が関与していること，透過得られた測定条件を参考に，求心性線維の電気刺激時に率の変化は細胞体層より樹状突起層において顕著である

それぞれの細胞で容積がどのように変化するか解析した。

こと等を報告した。そこで本年度は，海馬スライス標本

また，対象実験として，細胞外液の浸透圧を変化させた上の神経細胞においてシナプス入力による容積変化を単前後の錐体細胞の容積変化を解析した。細胞外液の浸透

一細胞レベルで解析し，細胞種による差があるかどうか

圧を低下させたときの細胞容積は，細胞体から近位樹上明らかにすると共に，この容積変化がシナプス伝達に対突起にかけて均一に増加することが確認できた。しかし60

研究活動報告／脳機能計測センター

ながら，求心性線維の電気刺激に対しては細胞容積の優細胞容積変化がシナプス伝達に及ぼす影響を，CA1 野

位な増加は確認できなかった。シナプス活動に伴う透過

錐体細胞のシナプス応答をモデルとして解析した。細胞光変化は，薬物によりグリア細胞の活動を選択的に抑制

外液の浸透圧を減少させ，細胞の膨張を促したときのシしてもほとんど差がないことが確認されているので，透ナプス応答の変化を確認するため，ホールセルパッチク

過光変化の主な要因は神経細胞によると考えている。今ランプ法を用いて，任意の CA1 野錐体細胞から興奮性シ

回，2 光子レーザー蛍光顕微鏡を用いた断層撮像によるナプス後電流を記録した。また，蛍光色素を細胞内に注

容積変化の観察で，シナプス活動依存的な容積変化が見入し，細胞容積変化を蛍光強度の変化として捕らえ，シられなかった理由としては，容積を測定した錐体細胞が，ナプス後電流の測定と同時にその変化を観察した。低調

比較的スライス表層にあるものに限定されており，実際液によって細胞膨張を促したところ，膨張に伴う蛍光強に細胞の膨張に必要となる興奮性と抑制性の適切なシナ度の低下と，これに伴う興奮性シナプス後電流の増強がプス入力を受けていなかった可能性が挙げられる。今後見られた。今後は，細胞膨張と抑制性シナプス応答変化

は，同時にシナプス応答の測定をする必要があると思わの解析，さらに，この細胞膨張に伴うシナプス活動の変れる。

化のメカニズムの解明が必要であると考えている。

2. 神経細胞の容積変化とシナプス伝達との関係の解析

脱分極時における神経細胞内のナトリウムイオン挙動の計測
酒谷誠一（東京大学大学院
毛利

新領域創成科学研究科

達磨（生理研

基盤情報学）

細胞内代謝），坪川宏

神経細胞の活動電位は，細胞膜の導電性を変えること

およびその立ち上がり時間に着目して計測した。その結により，その電位を瞬間的に変化することで生み出され果，SN 比が十分ではないものの，活動電位発生時に一る。しかしながら，活動電位を形成するべく流入したナ

致して膜直下（1µm 以内）でナトリウムイオン濃度が顕トリウムイオンの細胞内動態や，電位発生の際に生じる

著に立ち上がる様子が，多くの例で観測された。一方，細胞内の微視的な電位勾配が細胞内にもともと存在した細胞中心部では，立ち上がり時間が活動電位発生から約ナトリウムイオンの動きにどのように影響を与えるか等

1 秒後と極端に遅いことが観測され，これはナトリウムはいまだ明らかではない。そこで，本研究では，細胞内イオンの単純な拡散による遅れと一致することが示されナトリウムイオン濃度の時間変化を観測することにより，た。

まず神経細胞を脱分極させたときに細胞内ナトリウムイ

細胞内ナトリウムイオンは，脱分極によって細胞内に流入し，濃度勾配に従い細胞膜近傍から細胞中心方向にオンがどのような挙動を示すか解析した。
海馬錐体細胞にナトリウムイオン感受性色素 ( Sodium

移動する。細胞内では電位が均一であるため，電位勾配Green, Molecular Probes) を注入し，高速撮像の可能な共焦がなく，膜電位の影響も受けない。すなわち，細胞体領点顕微鏡を用いて，細胞体における色素蛍光強度の時空域において膜電位がイオンの挙動に影響を与えるのは，間分布の画像を取得した。得られた画像データに統計処

イオンチャネル近傍においてのみであると考えられた。

理を施して，ナトリウムイオンの場所ごとの濃度変化量，

脳機能分子解析室【概要】
脳機能に代表されるような複雑な生物反応機構の解明に，分子生物学的技術と発生工学的技術を駆使した遺伝61

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

子転換動物の作製は必要不可欠である。とくにラットの胞の細胞株樹立を目指した研究を行うとともに，核移植

遺伝子ターゲッティング技術の開発は，脳神経系遺伝子や顕微授精など，ラットにおける発生工学的技術の高度を含む数万にも及ぶ遺伝子の役割を研究するために重要化に取り組んできた。研究課題のうち下記の 2 題を具体であり，切望されている。脳機能分子解析室では，遺伝的に示す。(1) ラット未分化細胞株を樹立するため，全身

子改変動物（マウス，ラット）の作製を進めるとともに，にテロメレースを高発現するトランスジェニックラット

遺伝子ターゲッティングによってノックアウトラットをの作製を行った。(2) 円形精子細胞の顕微注入によって効作製することを究極の目的としている。これまでに，ES

率的にラット産仔を作出するため，卵母細胞の活性化誘細胞，始原生殖細胞，神経幹細胞，造血幹細胞，精原細起方法について検討した。

ラットテロメレース遺伝子 (rTERT) を高発現するトランスジェニック (Tg) ラットの作製
平林

真澄，金子

涼輔

TERT を強制発現させれば細胞が増殖停止状態に陥ら個を移植したところ計 49 匹 ( 15% ) の産仔が得られ，うず，不死化することが知られている。そこで，ラット未

ち 4 匹 ( 8% ) が Tg ラットだった。最初に生まれた Tg ラ

分化細胞株を樹立するための rTERT-Tg ラットの作製をットでは RT-PCR 法で精巣と大脳皮質に GFP 発現が確認試みた。cDNA を全身に強発現させる CAG プロモーター

され，8 コピーのトランスジーンがゲノム上に組み込まの下流に rTERT cDNA と tauGFP cDNA を ires 配列を挟れていた。この系統についてはトランスジーンのホモ化

んで導入した発現ユニット (CAG-rTERT-ires-tauGFP) をを進めている。またこれら 4 系統からG1ラットを作製し，構築し，ラット前核期卵に顕微注入した。生存卵子 323

主要臓器を中心に遺伝子発現を確認していく予定である。

ラット卵母細胞の活性化方法が円形精子細胞注入 (ROSI) 後の産仔率に及ぼす影響
平林

真澄，保地

眞一（信州大）塩化ストロンチウム (Sr2+ ) で活性化したラット卵母細細管から調製した円形精子細胞を ROSI し，偽妊娠雌ラ胞に円形精子細胞を ROSI することで個体作出できるが，ッ ト に 移 植 し て 産 仔 へ の 発 生 率 を 調 べ た 。 Sr2+ 区 とその産仔率は 1.4%と低かった。そこでラット ROSI の成

DC+DMAP 区の間で ROSI 後の生存率，二前核形成率，功率を改善するために，卵母細胞の活性化方法について

分割率に有意な差は認められず，産仔率もそれぞれ，検討した。雌ラットから採取した未受精卵子を 1.25 mM

6.5%と 7.8%で同等だった。以上，ROSI に先だって行う

2+

2+（Sr 区 ），または 100V/mm，99 µsec，2 回の Sr で 20 分間

ラ ッ ト 卵 母 細 胞 の 活 性 化 誘 起 処 理 に は ，Sr2+ 法 との直流パルス後に 2 mM 6-DMAP で 20 分間処理（DC+

DC+DMAP 法のいずれもが有効だった。

DMAP 区 ）し，活性化を誘起した。そして雄ラットの精62

研究活動報告／統合バイオサイエンスセンター

統合バイオサイエンスセンター
時系列生命現象研究領域【概要】
我々の部門は，神経発生過程における電気的活動の役た。また発生過程における電気的活動に関わる新規分子割をそれを担う分子であるイオンチャネルやトランスポの探索を行い，イオンチャネル様の電位センサーと酵素ーターの発現制御を明らかにすることを第一目標としてを兼ね備えた新規タンパクの発見に到った。更に個体レいる。中枢神経細胞の主要な Nav チャネルである Nav1.6

ベルで機能素子分子の発生過程での役割を同定するための発現制御機構を解析することを目指した研究の第一段に，尾索動物で分子機能抑制実験を行った。

階として，発現系細胞を用いた機能再構成実験に成功し中枢神経細胞の自発発火を規定する電位依存性 Nav チャネル Nav1.6 の持続性電流の制御機構
岩崎広英，岡村康司，高木正浩
白幡恵美，早坂清（山形大学医学部小児科学教室）

持続性 Nav 電流は，ニューロンの興奮性の制御に重要

PUC19にクローニングしアフリカツメガエル卵母細胞及であることが知られているがその分子実体は不明である。

び tsA201 細胞へ発現させた。 Nav1.6 単独で顕著な持続

我々は自発発火特性を規定する重要なイオン機構である性電流を生じ，その電流量は同じ神経系に発現する持続性 Nav 電流の形成機構を理解するため，中枢神経系

Nav1.2 に比較して有為に大きかった。持続性 Nav 電流のニューロンの主要な Nav チャネル成分の一つである

性質は，beta1 サブユニットの共発現によって影響を受け

Nav1.6 に注目し発現系細胞を用いて電位固定法によるなかった。持続性電流の成立機構を解析するための実験

電流解析を行った。ヒト Nav1.6 チャネルの全長 cDNA を系として有用であると考えられる。

尾索動物ユウレイボヤゲノムからのイオンチャネル関連分子遺伝子の網羅的解析
岩崎広英
村田喜理
森

泰生（京都大学大学院）
岡田泰伸
高橋信之
中條浩一

佐藤矩行（京都大学大学院）
佐藤ゆたか（京都大学大学院）

尾索動物ホヤは，ゲノムサイズが小さく，神経系を構デル生物として有望である。今回，ゲノムプロジェクト

成するニューロン種，ニューロン数が極めて少ないため，がなされたカタユウレイボヤにおいて網羅的にイオンチ

チャネル遺伝子から個体レベルの生理機能をつなげるモ

ャネル様遺伝子のリストアップとアノテーション作業を63

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

共同で行い，160 個以上のイオンチャネルについて，ヒネル群は，遺伝子数が哺乳類のそれに匹敵し，分子種もト，フグ，線虫，ショウジョウバエにおける類似遺伝子

ホヤ独自の系列において多様化していることが判明した。

との関係をアミノ酸配列の系統樹の作成によって検討し更に，チャネル機能に重要なアミノ酸配列，Est 情報にた。その結果，神経シグナル伝達に関わるチャネル群（電よる発現時期，発現細胞の同定も行った。これらのデー

位依存性チャネル及び，伝達物質受容体チャネル）は，

タベースは論文として投稿するとともに，ホームページ

脊椎動物のプロトタイプ的遺伝子が最少数存在するのに上で公開する予定である。

対し，イオン輸送などのホメオスタシスに関与するチャ

哺乳類脊髄リズム形成の神経回路の発達機構
中山希世美

神経系の発達過程において，GABAA およびグリシンを確立した。歩行運動様リズムが起こり始める時期のマ受容体を介した興奮性の入力が一過性かつ広汎に現れる

ウスの胎児脊髄に IRES-GFP ベクターを使ってエレクトことが知られている。このような GABA およびグリシン

ロポレーションを行うことにより，分裂中の脊髄ニューを介した興奮が歩行運動や脊髄反射などを司る脊髄内神

ロンに KCC2 遺伝子と GFP 遺伝子を同時に導入した。そ

経回路網の形成に重要であるかを明らかにするため，その結果，遺伝子導入の 1 日後から出生直前のマウスまで，の発現が発生初期の細胞では少ないためにこのような興脊髄後角を中心にGFP でラベルされた細胞を確認した。

+－

奮 性 が お こ る と 考 え ら れ て い る K -Cl - cotransporter

今後この標本を用いて脊髄内神経回路形成における

isoform 2 (KCC2) を発達過程の脊髄に強制発現させる系

GABA およびグリシンを介した興奮の役割を検討する。

新規電位センサー分子のゲート電流解析
岩崎広英
村田喜理
佐々木真理
発生過程での電気活動や膜電位変化の役割を担う分子分子であることが予想された。電位センサー部分のみをメカニズムを探るため，脊椎動物の始原的祖である尾索

ツメガエル卵母細胞に発現させると大きなゲート電流様動物のゲノムから網羅的に電位センサーを有する分子をの非対称性電流を生じ，その電流は S4 様セグメントの陽探索したところ，偶然にもチャネル様電位センサーを有チャージをなくした変異分子では見られなかった。このするタンパクをコードするがポアを欠く遺伝子を同定す

分子の電位センサー領域はチャネルのそれと同様なメカるに到った。この分子は PTEN と相同なホスファターゼ

ニズムで動作することが示された。

ドメインを有し，電位センサーと酵素活性の両方を示す

64

研究活動報告／統合バイオサイエンスセンター

筋細胞機能発達における電位依存性 Ca チャネルの役割
中條浩一（東京医科歯科大学大学院，現在生理学研究所）
大塚幸雄（産業技術総合研究所）

マボヤ発生過程での電位依存性 Cav チャネル活性の役

ところ正常の幼生では螺旋状の形態を示すのに対して，割を明らかにするため，Cav チャネルサブユニット遺伝

アンチセンス注入幼生ではランダムなアクチン線維の走子の同定をおこなった後，アンチセンスモルファリーノ

行を示し，また筋細胞間の接続部でアクチンが減少してオリゴヌクレオチドを合成し，受精卵に顕微注入した。

いた。同様な現象は d-ツボクラリン処理胚でも見られ，

その結果，嚢胚形成の異常，尾部伸張の異常などの形態

またアクチンミオシン相互作用を抑制するBTS 処理胚で異常を示した。しかし，形態異常を伴わない場合にも運も見られたので，神経入力による筋収縮活動そのものが動機能の異常を示した。この点を更に明らかにするため，

アクチン線維の構築形成に重要であることが明らかにな

ファロイジン染色によるアクチン筋線維走行を検討したった。

電位センサーの支配を離れた電位依存性 K チャネルの開閉
久木田文夫

イカ電位依存性 K チャネルでは，高濃度の非電解質（グ時間が長くなる。最初の成分は電位センサーの支配を離

リセリン，ソルビトールや蔗糖など）中で，膜電位変化れて開閉する成分であるが，その割合は溶液の浸透圧とに対して瞬時に応答する電流成分が見られる。それに続共に増大する。この現象の分子的機構を解析中である。

く典型的な遅延性整流 K 電流は粘性依存的に立ち上がり

戦略的方法論研究領域【概要】「構造と機能」という分子生物学のパラダイムは生物のし，ラット顎下腺における傍細胞輸送の成果を臨床応用

機能が生体高分子，特に蛋白質の独自の構造によって支に結び付けることが可能になった。また，ケンブリッジ

えられていることを明かにして来た。本部門では細胞内大学，カリアリ大学との共同研究も継続発展している。7超微小形態を高分解能，高コントラストで観察する新し

月には第 8 回 NMRマイクロイメージング研究会をカンフ

い電子顕微鏡の開発を背景に細胞の「構造と機能」を研ァレンスセンターで主催し国内外より 70 名が参加した。

究している。

大橋はエンドサイトーシス経路における選別輸送の研究

永山グループは DNA1 分子の塩基配列直読法の開発，
チャネル蛋白質の電子線構造解析の研究を行った。
物質輸送に関する研究が主眼である村上グループは，
健常者の唾液糖と血糖の関係を唾液分泌速度と共に測定

を変異細胞を用いて行った。また年度中途の 11 月より助教授として瀬藤光利が当部門に赴任した。神経系の代謝研究，特に蛋白質の翻訳後修飾の分子生物学的，生理学的研究を開始した。

65

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

位相差電子顕微鏡の改良
Radostin Danev，杉谷正三，永山國昭
電子位相顕微鏡の改良，すなわち Zernike 位相差法（ πの設計とコーディングを行った。Virtual TEM は電子顕微／ 2 位相板の利用），微分干渉法相当のヒルベルト微分鏡実験をコンピュータ内でおこなうもので，対象物質の法（ π 位相板の利用）の改良を行った。ハードウエアに構造と元素組織がわかれば電顕像を通常法，位相差法をついては電子銃を新規電界放射電子銃に交換し，輝度を問わずシミュレーションするものである。これにより，確保した。また帯電防止位相板の昇温について最適条件

事前に実験結果を予測できるようになった。

を探索した。ソフトウエアについては新しい Virtual TEM

位相板用炭素薄膜の材料科学的研究
Dorian Minkov，Radostin Danev，伊藤俊幸，大河原 浩，永山國昭
宇理須恆雄（分子研）

位相板の帯電防止は電子位相顕微鏡にとって死命を制

物汚れについては位相板を常に200～300度の高温に保つする重要な要素技術である。帯電の原因が位相板に付着ことで防止できることがわかった。しかし位相板作成工

した 3 種（有機物，酸化金属，マイカ粉）汚れによるこ程で不可避的に入るマイカ粉汚れについては種々の対策とが昨年度わかったので，その解決法を探求した。有機を行ったが解決されなかった。

DNA／RNA 塩基配列の電子顕微鏡 1 分子計測法の開発
Krassimir Tachev，高橋佳子，伊藤俊幸，大河原 浩，永山國昭
片岡正典（計算科学研究センター）
田坂基行（東大院・理）DNA／RNA の塩基配列決定の高速化を図るため，電子スター）の電顕による観察と識別，v) 識別したマーカー

顕微鏡技術を基軸に新しい方法論を開発している。この分子からの塩基配列の解読，の 5 つの要素技術により成方法は i) DNA／RNAの一本鎖の利用，ii) 完全伸長した

り立っている。マーカーの識別には 0.3nm の空間分解能

多数の一本鎖 DNA／RNA 分子の一方向整列によるアレと定量的コントラスト測定の 2 要件を満たす電子顕微鏡

イ作成，iii)アレイ化した一本鎖 DNA／RNA への単量体が必要だが，これは当部門で開発した位相差電顕を用い

A，T，G，Cの有機溶媒中での特異的水素結合，vi) 単量体

ることになる。その他の要素技術は多くの未踏技術を含塩基にあらかじめラベルしたマーカー分子（メタルクラ

んでおり，現在開発中である。

66

研究活動報告／統合バイオサイエンスセンター

潅流ラット顎下腺における傍細胞輸送経路 －唾液糖から血糖を推定する試み－
村上政隆
篠塚直樹，中村健治（札幌 IDL）
桜井健，杉谷博士，古山俊介（日本大学松戸歯学部）

原唾液は細胞の中からの分泌と傍細胞経路を通過した

一定値に収束した。唾液分泌速度が高い場合の値は灌流

成分との混合物であり，血液成分は唾液に移行しうる。

液の糖濃度に比例し変化した。唾液分泌速度が高い場合，

バイオセンサを用いた自己血糖測定器が広く普及してい唾液糖測定は非侵襲血糖測定法として可能性あることがるが，少量の血液を必要とするため，測定するには痛み示された。

や苦痛を伴う問題がある。本研究では非侵襲血糖測定法

日本大学松戸歯学部にて健常者 42 名
（男:28人 女:14 人,を開発するため，ラット摘出血管灌流顎下腺を用い分泌

年令 20～28 才）の耳下腺および顎・舌下腺唾液を刺激時

液糖と灌流液糖の関係について検討した。

および非刺激時に採取し，血糖値と比較検討した。口腔+分 泌 液 糖 は グ ル コ ー ス 脱 水 素 酵 素，NAD ，

内を殺菌剤および水でよく洗浄した後，余剰水分を拭き

1-Methoxy-5-methylphenazinium methylsulfate (1-メト

取り唾液採取，採取前後の採取具重量を計り分泌速度をキシ PMS) および 2-(4-Indophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-求めた。無刺激の耳下腺唾液において，唾液分泌速度と(2,4-disulfophenyl)-2H-tetrazolium (WST-1) から生成され(S/B-G) 比は反比例関係が認められた。甘味刺激を加え，るホルマザンを比色測定により測定した。灌流液糖濃度

唾液分泌速度を増加させると(S/B-G) 比は一定となった。

が一定でも，分泌液糖濃度は唾液分泌速度の変化に伴い

舌・顎下腺の方が耳下腺より唾液分泌速度が速く，刺激

変化し，灌流液糖濃度に対し必ずしも比例しなかった。

の有無に関わらず (S/B-G) 比は一定になった。その結果，

一方，唾液糖濃度と灌流液糖濃度の比 (S/P-G 比) は唾液唾液分泌量が最も多い刺激条件下の舌・顎下腺より採取

分泌速度に対し反比例の関係が得られた。このことは，した唾液の糖測定は，非侵襲血糖測定法として用いうる

1)唾液分泌速度が低い時，(S/P-G)比は高くなるとともに可能性が高いことを見出した。

大幅にばらつき，2)唾液分泌速度が高い場合(S/P-G)比は

潅流ラット顎下腺における水分泌調節機構
村上政隆，大河原浩
細井和雄，Kwartarini Murdiastuti（徳島大学歯学部）
Bruria Sachar-Hill, Adrian E. Hill（ケンブリッジ大学生理科学部）
原唾液は細胞の中からの分泌と傍細胞経路を通過したする水分が腺を経由する水分より多いことが示された。

成分との混合物であり，血液成分が唾液に移行するのはここに水分子を主に通過させると考えられてきた管腔側

このためである。標識デキストランをプローブとして分膜に存在する AQP5 がどのような機能を有するかが大き子径に対する分泌プローブの唾液／潅流液比を求めると，な疑問となった。Hill は AQP5 が浸透圧受容器として働フィルター特性は，水の分子半径 1.5Åでは 1 の値に外挿き，高浸透圧の唾液が細胞より分泌されると細胞間隙経され，水のほとんどが細胞間隙／tight junction を通過す

路を使う水分輸送が増加し原唾液浸透圧を低下させる仮ることを示唆した。さらに，管腔に導入した蛍光色素の説を提出した。細井らは SD ラット n において AQP5 発

希釈経過から細胞経由の水分分泌を求めると刺激初期一現と分布が不均一であることを見いだし AQP5 低発現ラ

過性分泌と持続期には低レベルとなり，灌流腺での分泌ットを開発した。我々は 2002 年度に続き，AQP5 低発現速度と比較すると持続刺激期には傍細胞輸送経路を通過

ラットの開発を待って血管灌流顎下腺の高浸透圧ショッ67

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

クに対する水分泌反応の違いを比較検討した。AQP5 低

た，AQP5を阻害する水銀の効果を比較する予備実験を行発現ラットでは通常ラットにくらべ分泌反応には大きなった結果，低濃度の水銀で AQP5 低発現ラット顎下腺の差は観察されないが，高浸透圧ショックに対する水分分反応が再現された。現在，浸透圧ショック時の傍細胞輸

泌の低下程度は少なく，調節機能低下が示唆された。ま

送能の変化を測定している。

灌流ラット顎下腺の細胞間分泌細管の分泌時形態変化
村上政隆，前橋寛

Alessandro Riva, Felice Loffredo, Francesca Testa-Riva（Cagliari 大医，細胞形態学）
灌流腺実験の利点は水分泌，蛋白分泌，酸素消費など

激では IC の変形と ATP 放出が起る。今回低濃度の CChの種々の生理機能を静止時と刺激時を明確に分離して測

and/or ISP をもちいて灌流顎下腺の開口分泌反応を高分定できることにある。ラット顎下腺において細胞間分泌

解能 SEM により形態学的に検討した。その結果，刺激試

細管 (IC)での開口分泌と腺レベルのムチン分泌が連結さ

薬の生理学的濃度範囲では，個々の開口分泌の形態変化れた。しかし1µMの carbachol (CCh) 刺激では水分泌と酸には刺激薬の濃度依存性はなかった。しかし腺レベルの素消費は刺激中維持されるが 1µM の isoproterenol (ISP)

ムチン分泌は用量依存的に増加するので微視的な開口分添加では予測されたこれらの up-regulation は観察されな泌の時間的頻度が増加すると考えられる。これは開口分かった。一方 0.1µM CCh 刺激下での 0.5µM ISP 添加は水

泌の顕微鏡レベルの単位分泌が空間的および時間的に加分泌と酸素消費を増加させた。さらに P-31NMR 観測に算されて腺レベルの巨視的な分泌を形成することを意味

より低濃度の CCh 分泌刺激でも 1µM ISP 添加により ATPする。すなわち，微視的な開口分泌は分泌の微小単位でが細胞より放出されうることが示された。これらの観察あり，生理学的刺激範囲では用量依存的な形態変化は示

は低濃度 CCh 刺激が唾液分泌調節の研究には望ましい

さず，微小単位の加算により巨視的な分泌が形成されることを示している。1µM以上の高濃度 CCh および ISP 刺可能性が支持された。

単粒子解析による膜タンパク質 TRPM2 の立体構造解析
松本友治，永山國昭
原 雄二，森 泰生（京都大院工）カルシウム透過性カチオンチャンネル TRPM2 は細胞粒径 10 nm 弱の比較的サイズの揃った多数の粒子像が確

内レドックス状態の変化によって引き起こされる細胞死認できたので，単粒子解析による立体構造モデルの構築に関連があるものと考えられている。本研究では，バキを試みた。単粒子解析では元の粒子像に含まれるノイズ

ュ ロ ウ イ ル ス －カ イ コ 系 を 用 い て 大 量 発 現 さ せ たにより各粒子像間の角度関係の推定が困難となることが

TRPM2 をアフィニティカラムならびに微量ゲル濾過に多い。本研究ではトモグラフィー的手法を適用し，一軸よって精製し，アミノ酸組成比が配列情報から予想され傾斜像シリーズから予め相互の角度関係の分かった粒子

る値とほぼ一致するサンプルを mg オーダーで得た。

像を得ることで逆投影操作の精度を高め，比較的少数の陰染色試料を作成して電子顕微鏡下で観察したところ，

68

粒子像から分解能 3.2 n m 程の立体構造モデルを得た。

研究活動報告／統合バイオサイエンスセンター

エンドサイトーシス選別輸送のメカニズムの解析
大橋正人

エンドサイトーシス経路の生理機能とメカニズムの解変異 G205S を持つ Nsdhl は LD上に局在できないことな明を目指している。これまでに，後期エンドソーム多胞どを示した。本年度は，Nsdhlが，LDの有無によりLD-小体 (MVB) からゴルジに向かう受容体の，MVB からの選

胞体間で二相的分布を示し，その局在により，コレステ

別にコレステロールが必要なこと，そこで必要なコレス

ロールの生合成系が調節されることを示すデータを得た。

テロールを供給するコレステロール合成酵素である

以上の知見より，LD 表層ドメインがコレステロール代謝

NAD (P) H ステロイド脱水素酵素様蛋白質 (Nsdhl) が，後系と細胞内膜系での細胞シグナル分子選別機能を結びつ期エンドソームでの選別機能蛋白質である TIP47 と細胞ける制御プラットフォームとして働いているという仮説

内脂肪滴 (LD) 表面で共存すること，胎児発生異常の原因を提唱した。

生命環境研究領域【概要】
イオンチャネルは，細胞内環境を外環境から隔ててい性物質をトリガーとするカルシウムイオンチャネルに焦る形質膜に存在し，イオン流入・流出等を仲介すること点を当て，どのように遺伝情報としてコードされているによって，外環境からの刺激に対する細胞応答を制御しか，さらにその活性化機構や細胞生理機能の解明を行っている。多様な環境変化に対応すべく，イオンチャネルている。またイオンチャネルを介して流入したカルシウ

群は，活性化開口させるトリガー（或いはアゴニスト）へ

ムイオンにより，様々な細胞応答が繰り広げられる。我々の応答性及び輸送物質選択性において，進化的に莫大なは遺伝学的手法や新規分子プローブを駆使し，細胞内カ

多様性を獲得している。本研究領域においては，環境へ

ルシウムシグナリングの分子メカニズム解明を目指しての生物応答の本質に迫るべく，様々な物理刺激や生理活いる。

酸化修飾により活性化する Ca2+ 透過性カチオンチャネルのメカニズム解析
吉田卓史，原雄二，西田基宏，森泰生

細胞外からの Ca2+ 流入を促す Ca2+チャネルには電位酸化が必須である。我々は分子プローブを用いた検討か

依存性型，リガンド作動性型，受容体活性化型の 3 種類にら，TRPC5 活性化に関与する標的システイン残基の同定

2+大別される。我々のグループでは受容体活性化 Ca チャに成功した。

ネルの分子的実態として考えられているTRP チャネルのまた TRPC5 はレチノイン酸誘導により血管内皮細胞

ひとつ TRPC5 が，活性酸素種であるH2O2や活性窒素種ででの発現が増強することが知られている。我々は現在ある NO により活性化することを明らかとした。これら

TRPC5の内皮細胞における生理的意義同定を試みている。

酸化剤によるTRPC5 活性化にはシステイン残基の特異的さらに TRPC5 遺伝子欠損マウスの作製を行っている。

69

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

免疫 B 細胞における Ca2+シグナル増幅機構
西田基宏，清中茂樹，沼賀拓郎，森泰生
ホスホリパーゼ C (PLC)は受容体を介した Ca2+ 動員やこすことを明らかにした。また，
PLCγ2 は恒常的に TRPC3

シグナル伝達の中枢的役割を担っている。PLC の活性化

カルシウム透過型チャネルと結合することで，受容体刺は，イノシトール 3 リン酸 (IP3) を産生し，ストアーから激による Ca2+応答を増大させていることを明らかにした。

の Ca2+ 放出や細胞外からの Ca2+ 流入を引き起こす。非興Ca2+ 流入による PLCγ2 活性化は，IP3 産生を介して Ca2+

奮性細胞において，受容体刺激は 2 相性の細胞内 Ca2+ 濃

シグナルを増幅させる一方で，ジアシルグリセロール

2+

度上昇を引き起こす。最初の Ca 応答はストアー依存的2+(DG)を産生し MAP kinase (ERK)を活性化させた。 ERKであるが，持続的な Ca 応答の分子メカニズムは未だに

は従来から細胞増殖・分化を誘導するシグナルとして位良くわかっていない。PLC γ 2 を欠損させた免疫 B 細胞株

置付けられていることから，TRP チャネルを介した Ca2+

DT40 と IP3 センサータンパクを用いて，受容体刺激やス流入によって引き起こされるシグナル増幅機構が B 細胞

2+

トアー枯渇刺激による細胞外からのCa 流入と PLCγ2 活
2+における細胞応答に必要不可欠であることを証明した。

性との関係を調べた。その結果，Ca 流入が PLCγ2 の C2

現在，欠損細胞株を用いた TRPC3 チャネル機能解析，新ドメインを介して PLCγ2 を膜近傍マイクロドメインに移規カルシウム流入阻害剤の開発およびその薬理学的解明

2+行させ，持続的な Ca 振動（オシレーション）を引き起を行っている。

細胞内蛋白質の活動の可視化を目指した蛍光性バイオセンサーの構築
清中

茂樹，西田

基宏，森

泰生

細胞内の生命現象を明らかにするために，細胞内バイ

質結合部位をそのまま蛍光性センサーに変換する手法をオセンサーに関する研究が精力的に進められている。小採用する。この手法だと細胞内で本来担う機能を損なう

2+

分子濃度を感知するセンサー構築においては，Ca に対ことなくバイオセンサーへと変換できる。標的蛋白質とする Fura2 などいくつか成功を収めているが，小分子がしてはアセチルコリン受容体 (AChR)を選択する。AChR

細胞内蛋白質に結合する段階を評価する方法論は皆無に

は神経伝達物質であるアセチルコリン(Ach)を認識し，細等しい。細胞内カスケード反応を解明するにはこの問題

胞表層から細胞内への情報伝達における第一ステップを点を克服する必要があり，次世代の細胞内バイオセンサ担っている。ACh の結合を蛍光の強度で評価可能になれーの課題だと我々は考える。そこで細胞内蛋白質の活動ば，細胞内における ACh の濃度分布だけでなく AchR の（小分子の結合）を評価可能な蛍光性バイオセンサーの構

活動を時間・空間分解的に可視化できる。現在，in vitro

築を遂行する。その方法論としては，細胞内蛋白質の基でのバイオセンサー構築を遂行している。

細胞内酸化還元状態の変化により活性化されるチャネル TRPM2 の分子機能解析
原雄二，森泰生

細胞内の酸化還元状態は定常状態を保っているが，恒げられるが，直接的な高親和性標的であるイオンチャネ

常性が破綻すると生理機能の障害を引き起こす。この破ルの分子的実体は大きな謎であった。我々は細胞内酸化

綻機序の一つに，細胞内のイオン動態の急激な変化が挙還元状態により活性化される Ca2+ 透過型カチオンチャ

70

研究活動報告／統合バイオサイエンスセンター

ネル TRPM2 を発見した。TRPM2 にはヌクレオチドが結ことをそれぞれ見い出した。現在，TRPM2 細胞質領域に合しうる Nudix モチーフが存在する。我々は Nudix モチ

結合するタンパク質の同定，TRPM2 遺伝子欠損マウスを＋ーフにβ-NAD などのヌクレオチド類が結合することに用いた，血球系細胞における生理的意義の解明を試みてより，TRPM2 チャネル活性を引き起こすこと，酸化還元いる。

＋

状態変化による活性化にはβ-NAD 含量増加が関与する

多点細胞電位記録法を用いたてんかんモデルマウス海馬の神経ネットワーク活動の解析
三木崇史（京都大学工学研究科），下野健（アルファメッドサイエンス株式会社），清中茂樹，森泰生
電位依存性 Ca2+チャネルにおける自然発生点変異マウ
2+持した組織レベルでの解析が必要不可欠である。そこで

スは，神経系での Ca チャネル生理機能解析に対する重平面型微小電極アレイを有する多点電位計測システム

要なツールの一つである。我々は，これまでてんかんの(MED64) を用い，変異マウスにおける海馬スライスでの2+

マウスモデルとして知られる P/Q 型 Ca チャネルα1A サ

可塑性及びコリン作動性リズムの変化を追跡したところ，

ブユニット点変異マウス tottering の細胞レベルでの電気変異型と野生型でコリン作動性オシレーションの有意な生理学的解析を行ってきた。しかしてんかんの発症メカ変化が見られた。今後抑制性ニューロンなどの寄与など

ニズムを明らかにするためには，神経ネットワークを保についても検討して行きたい。

71

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

動物実験センター【概要】＜山手地区動物実験センター棟の稼働＞

前年度に引き続いて山手地区への移転が予定されている

運用開始 2 年目を迎えて山手地区山手地区動物センタ

部門のもの 26 件，クリーンアップを目的とするもの 12

ー棟の利用者数は一気に上昇することとなった。このた

件，保存を目的とするもの 2 件を行った。遺伝子改変マめ利用開始早々にして一部の施設の不備を手直しする必ウスの利用も増えており，
平成 15 年度は国内からの導入

要が出てきた。山手地区動物センター棟は精度の高い動43 件，海外からの導入 14 件，国内への搬出 39 件，海外

物実験を行うために，陸生動物の飼育室の主要部分がバへの搬出 1 件となっているがこのうち約半数はクリーン

リアー区域となっているため一旦実験室に持ち込んだ動アップを必要とするものであった。なお，年 4 回の山手

物の飼育が出来ないと言う問題があり，利用者の要望を地区 SPF 飼育室における微生物モニタリング検査結果は容れてバリアー外に処置動物の一時的飼育室を用意する

これまですべて陰性であり順調に経過している。

こととした。また，水生動物室に遺伝子改変魚類の飼育水槽を設置したいとの希望が出され，水生動物用の物理的封じ込め対策を施した水槽を設置した。

＜情報公開＞
情報公開法の施行以来，動物実験計画書の情報公開請

山手地区動物センター棟における設備については初求が全国の国立大学に対して行われているが，岡崎国立

期故障が散発した。山手地区に初めて導入したケージ自共同研究機構に対しても 2 件の請求があった。請求はネ

動洗浄乾燥機は蒸気配管からの蒸気漏れ，コントローラ

コに関する実験計画書とその入手先，マカクザルバイオの焼損が起きた。また，廃蒸気による排気口の変形など

リソースプロジェクトに関するもので，前年度の内閣府のトラブルや，蒸気発生器からの蒸気漏れ，EOG 検知器

情報公開審査会の「機構が一部不開示としたことは妥当」の誤作動などを経験したが大事に至ることはなかった。

との答申を受けて，不利益を被るおそれのある第三者に関する部分を除いて全面開示された。実験に使用する動＜明大寺地区動物センター棟＞
独立行政法人化を控えて，明大寺地区動物センター棟

物の入手，搬出に関しては従来より動物種ごとに取り扱
い要領を定めており問題となるような事例は皆無である。

においては各種の設備の労働安全衛生法への対応が必要になり，ボイラー，オートクレーブ，EOG 滅菌器等につ＜明大寺地区陸生動物室の SPF 化構想＞

いてそれぞれ点検，整備を行った。また労働安全衛生コ

明大寺地区動物センター棟は建築以来 25 年を経過し，ンサルタントの指導を受けて標識やドラフトの設置など

設備の老朽化とともに飼育動物の種類や利用方法が当初

作業環境の改善を行った。このほか，動物センターにおの予想を超えて様々な問題が生じてきている。とりわけいてはエーテルや EOG などの特定化学物質や危険物，

近年有用な実験手段として多用される遺伝子改変動物の圧力容器など取扱者に資格の必要な業務が多いため，職施設間における授受に際しては微生物学的な品質が問わ員の資格の取得に努めた。ちなみに現在までに取得したれる SPF 飼育室の整備が望まれている。現在，統合バイ

資格はのべ 14 件にも上っている。

オサイエンスセンター棟の竣工により返還された陸生動

このほか，陸生動物室においては老朽化により生じたボイラーの故障が 2 件，新設した EOG 滅菌器用電磁弁物室の地階実験室部分を中心にマウス，ラットの SPF 飼
育室へ改修するべく検討しているところである。

の動作不良 1 件，空調用チラーのトラブル 1 件，自動ケージ洗浄機の蒸気漏れ 1 件，水生動物室においては加熱
冷却ユニット故障が 4 件あった。

＜今後の課題＞
統合バイオサイエンスセンターが稼働をはじめたことにより，山手地区動物センター棟における飼育室の稼＜マウス初期胚凍結事業＞
平成 13 年度より開始したマウス初期胚の凍結事業は，72

働率も上昇し業務量も増えているがセンター職員の定数に増減はみられない。このためセンターでは職員の配置

研究活動報告／動物実験センター

換えを行って対応しているが次のような問題がある。第どうしても複数の実験動物の専門家の配置が必要である。

1 に，コンベンショナル動物が中心の明大寺地区と微生

山手地区動物センター棟が本格的な稼働をはじめる平成

物学的コントロールの必要な山手地区における業務を同

16 年度以降には山手・明大寺両地区それぞれに専任教員一人が並行して行うことは時間的にも管理上からも実情が常駐することが望ましい。科学的で倫理的な動物実験に合わず，将来的にはそれぞれ専任とすべきであり，技と同時にユーザーへのサービスを保証するためには動物

術職員の適切な配置が望まれる。第 2 に，動物実験に対実験センターの組織体制の見直しと構築が望まれるとこする技術的サポートや施設の微生物学的管理のためには

ろである。

73

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

計算科学研究センター【概要】
天然生体高分子の構造と機能を基盤とした機能性生体様物質の創生を目指している。

基プローブの電子顕微鏡における応用に関して研究を進めている。人工核酸塩基の設計と評価に計算科学研究セ

なかでも核酸中の塩基対に着目し，配列に拘わらず多重鎖の形成が可能なユニバーサル核酸および天然型よりンターに設置された大型計算機とプログラムライブラリーを利用している。

も強く塩基対を形成する人工核酸塩基を利用した核酸塩

核酸塩基識別子の設計と合成
片岡正典，永山國昭

永山により開発中の透過型電子顕微鏡を用いる DNA

計画し，天然型の塩基対構造を基盤として，1,4-デヒド

配列直読法は多数の DNA 断片を増幅することなく配列

ロピラジンを水素供与体，1,4-ジオキシンを水素受容体

情報を画像化し，高速・低価格で配列解析を実現する方とする三環性複素環を認識部として設定した。指示部と法である。この塩基配列解析法では一本鎖 DNA 断片中

しては透過型電子顕微鏡において 4 種の塩基の識別に必のすべての核酸塩基を正確に特定し，電子顕微鏡へ識別

要な高い明暗差を得るために，電子密度差の大きな周期情報を提供する"核酸塩基識別子"の開発が鍵となる。核の異なる 4 種の重原子会合体を設定した。接続部にメチ

酸塩基識別子は核酸塩基を特定する認識部と識別情報を

レン鎖を採用して認識部と指示部を結合することにより提供する指示部，それらを繋ぐ接続部から構成される。

核酸塩基識別子の基本設計を完成させた。未だ全合成に認識部には高い塩基選択性や識別子同士の会合抑制，各は至っていないが，核酸塩基識別子は一本鎖 DNA 中の種溶媒に対する高い溶解性といった多くの要求が集中し，核酸塩基 1 個を識別する初めての分子であり，電子顕微

天然型核酸塩基の適用が困難であることが示唆された。

鏡観察に止まらずその応用範囲は極めて広い。

報告者は上記要求を満たす新たな人工核酸塩基の開発を

ユニバーサル核酸の創成
片岡正典

動的に構造変化することにより天然型核酸塩基 4 種すに導入することにより，ユニバーサル核酸としての展開

べてを認識するユニバーサル塩基の創出を計画した。コを図り，ペプチド核酸型の 8 量体の合成に成功した。現ンピュータモデリングにより，相対する核酸塩基に呼応

在 8 量体の詳細な構造を確認中であるが，配列を認識しして動的に構造変化しうる人工核酸塩基を設計し，全合ない人工核酸はこれまでに例のない全く新規な機能性物成に成功した。ユニバーサル塩基をオリゴヌクレオチド質であり，その波及効果は計り知れない。

74

研究活動報告／計算科学研究センター

動的速度論分割によるリン酸トリエステルの立体選択的合成
片岡正典

リン酸トリエステルはリン酸と 3 つのアルコールが縮光学活性な触媒の添加により，中間体の存在比や反応性

合することで合成できるが，3 つのアルコールがすべてにおおきな差異が生じてリン酸トリエステルを立体選択

異なる種類であればリン原子が不斉中心となり，2 つの的に合成可能となることが示唆された。種々の光学活性

鏡像異性体が存在することになる。既存のリン酸トリエ

触媒を調査したところ，ある種のビスピリジン型触媒にステル合成法はすべてこの鏡像異性体の 1:1 混合物（ラおいて立体選択的に光学活性なリン酸トリエステルが得セミ体）として得られる。オリゴヌクレオチドの合成法

られることが確認された。本反応は医農薬として広く利として知られるアミダイト法において反応機構を細査す

用されるリン酸トリエステルの立体選択的合成法としてると，反応中間体の鏡像体間で迅速な平衡が観察され，はじめての例であり，広く利用されると期待される。

75

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

技術課
大庭明生

1．概要
今年度の人事は，平成 15 年 3 月に動物実験技術係・鈴上を目指した新しい基盤に立つ研究会の立ち上げによる木千香係員の退職があった。4 月の研究所の組織再編に

技術系職員の業務の社会的開示を推し進めるために科学伴い永田治係長と森将浩係員を発達生理学研究系，戸川研究費補助金（奨励研究）の採択者による第 4 回の報告

森雄主任を生体情報研究系，竹島康行係員を生体調節研会を開催した。

究系，山田元係員を分子生理研究系へ配置換した。7 月④成茂神経科学研究助成基金申請の推進に生体調節研究系技術係・高須千慈子係員の退職があっ課員の研究支援力の強化と向上さらに組織の自立のた。9 月に大脳皮質機能研究系技術室の神谷絵美係員のためには多様な資金の確保が今後重要な課題となる。今育児休業があり，それに伴い鈴木恵を代替契約技官とし回小木曽昇技術主任が，標記の基金に申請し，海外渡航て採用した。12 月には発達生理学研究系の教官着任に伴費が採択され，米国実験動物学会（シアトル）に出張しい斉藤久美子係員と吉友美樹係員を配置換えした。またた。今後も課の企画事業を進めるために申請を推進する。

生体システム研究部門に伊藤昭光係長を配置換えした。

⑤放送大学利用による職員研修の開講

育児休業にあった福田直美係員の職場復帰（ 9 月）があった。

放送大学利用による専門研修を行った。研修科目は『認知科学』と『ベンチャー企業論』を選び，各 5 名が第 3 期技術部会（エレクトロニクス工作部会，機械工受講した。課の研修室には放送大学受信システムを整備

作部会，凍結技法部会，バイオインフォマティクス部会，したので，課の企画による専門科目の再学習としても今

安全管理部会，科学英語会話部会，技術士・特許部会，

後は企画したい。

非侵襲技術部会）の活動を引き続き行った。また本年度⑥第 4 回機械工作基礎講座の実施

も研究活動への貢献を一層進めるために下記の事業を引

生理学実験に必要な機器を題材に工作技術を研修し，き続き実施した。

その研修後の作成機器が実際の研究現場で活用できるこ①生理科学実験技術トレーニングコースでの技術指導とを目的に，第 4 回機械工作基礎講座を開講した（共通

本年（7 月 26 日－7 月 30 日）も標記の 1 コース『生理研究施設・機器研究試作室）。参加者数は 9 名，題材は学実験のための電気回路・機械工作』を担当し，8 人の一軸式簡易型マニュプレータである。

若手研究者の技術指導に当たった。

⑦生理学技術研究会の開催②科学研究費補助金（ 奨励研究 ）申請の推進

第 26 回を基礎生物学研究所技術課と合同開催した業務を展開していくための問題意識の養成とその解（ 平成 16 年 2 月 19 日－20 日）｡ 会では，口演発表が 30

決のための具体的な展開計画，方法の立案能力の養成お題，ポスター発表が 42 題，研修講演として『神経細胞急よびそのための表現力と説明力の養成を通じ，業務上の性単離法と各種穿孔パッチクランプ法を利用した抑制性

技術力の総合的な向上を図ることを目的に行っている標

神経回路機能の発達変化の検討』（ 鍋倉淳一，生理学研記の申請は，20 課題を申請し，2 課題の採択を得た。採究所）と『大規模アグロバクテリウム形質転換法と強力

択者と採択課題は下記の通りである。

なポジティブ・ネガティブ選抜法を基盤としたイネの遺(1)永田治技術係長：脳高次機能研究のための生体磁気計測における伏臥位用視覚刺激装置の作製(2)斉藤久美子技術係員：In vivo における各組織のグル
コースと脂肪酸取込速度の同時測定法の開発③課題報告型技術シンポジウムの開催

伝子ターゲティング法の開発』（寺田理枝，基礎生物学
研究所）を行った。これらの報告は『生理学技術研究会
報告』にまとめた。
⑧機構長招聘三技術課合同セミナーの開催
第 5 回を開催した（平成 15 年 12 月 9 日）。開催テーマ

研究の高度化と多様化は技術職員のスキルに大きなは『バイオテクノロジーと産学連携』で，4 題の研修講

変革を迫っている。時代要請に対応したスキル認識と向演を行った。今回も東海地区大学への案内と岡崎商工会

76

研究活動報告／技術課

議所を通じての民間企業への案内を行い，会の拡充を進ー報告書』としてまとめた。

めた。会の講演内容は 『機構長招聘三技術課合同セミナ

2．施設の運営状況①生体磁気計測装置室
永田治，竹島康行【概要】
本年度は，全頭型生体磁気計測装置の調整が終了し旧

いるが，伏臥位においてはシールドルーム天上面への投BTi システムからの移行作業もほぼ完了した。同時に刺影が必要となるため新たな機材を検討しなければならな

激システムにおいても予備実験その他調整作業が終了しい。痛覚はレーザを炭酸ガスからYAG レーザに変更した

適宜本実験が開始されているが，新規ユーザにおける操ことで，ビームの誘導が光ファイバにより容易に可能と

作トレーニングも平行して行っている。システム全体となったため，より柔軟な対応ができる。ただし，レベル

しては，すべてのチャネルはスペック以下のノイズレベ

4 クラスのレーザであるため細心の注意を要し，被験者ルで問題なく稼働しているが，チューニングにおいてはおよび実験者の安全対策を徹底させる必要がある。電気

センサ数が 306ch と多いため 30 分から場合によっては 1

刺激等においてはセンサに対して大きなノイズの混入は時間ほど必要である。また，LHe の充填は 1 週間に 100

見られず，刺激位置を考慮すれば問題なく使用できていリットルの充填が必要となっている。

る。初期不良も改善され問題なく稼働しているが，UPS

使用状況は，多くが座位による計測であるため視覚刺激の場合透過スクリーンによる刺激画像表示を使用して装置など旧機材には寿命により更新が必要な部分も出てきており検討が必要である。

77

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）②脳機能計測センター（1）形態情報解析室
山口

登

【概要】
今年度における超高圧電子顕微鏡共同利用実験は，合利用日数と使用可能日数より求めている。本年度の主な

計 11 課題が採択され，その内 10 課題が実施された。こ超高圧電子顕微鏡の改良・修理としては，Condenser

れらの共同実験の成果は，超高圧電子顕微鏡共同利用実Stigmator の修理，真空バルブ開閉用エアーバルブおよび

験報告の章に詳述されている。超高圧電子顕微鏡の年間

エアーバルブ駆動用コンプレッサー の 交換作業などがの利用状況を表にまとめたので下記に示す。稼動率は，行われた。

2003 年度
年

月

総日数

休 日

調整日

超高圧電顕月別稼動率

使用可能
日

数

所内利用

所外利用

計

稼働率

備

考

2003 年 4 月

30

9

4

17

4

0

4

24%

5月

31

10

4

17

2

2

4

24%

6月

30

9

11

10

4

0

4

40%

修理

8日

7月

31

9

1

21

8

13

21

100%

修理

1日

8月

31

10

4

17

9

4

13

76%

9月

30

10

5

15

8

2

10

67%

10 月

31

9

9

13

13

0

13

100%

修理

6日

11 月

30

12

4

14

9

3

12

86%

12 月

31

12

4

15

6

6

12

80%

2004 年 1 月

31

12

4

15

3

11

14

93%

2月

29

10

1

18

1

17

18

100%

3月

31

8

4

19

8

2

10

53%

366

120

55

191

75

60

135

71%

計

フィラメント点灯時間

417.8 時間

使用フィルム枚数

5,068 枚（2）機能情報解析室
佐藤茂基
【概要】
今年度におけるリアルタイム装置の利用状況は，採択
研究課題数 4 題で，全ての研究課題は実施された。
今年度の装置整備状況は，主な事項として次の通りである。今年度は長期間の修理を要する故障は起きず，比較的安定した稼働状態であった。9 月にデータ解析用コ78

ンピュータのハードディスクが故障し修理交換を行った。
11 月には画像印刷用カラービデオプリンターが故障した為，修理を行い対応した。
共通機器であるフィルム自動現像機の整備点検を行った。

生理研年報 （研究部門用）

平成 15 年度の MR 装置利用実績を別表に記す。
【機器利用率】

平成 15 年度リアルタイム装置月別稼働率
年月

総日数 保守 使用可能

所内利用

所外利用

計

利用率

備考

2003 年 4 月

30

1

29

0

11

11

38%

5月

31

1

30

0

5

5

17%

6月

30

1

29

0

8

8

28%

7月

31

1

30

0

4

4

13%

8月

31

1

30

0

5

5

17%

9月

30

3

27

0

6

6

22%

ハード故障，停電

10 月

31

3

28

0

5

5

18%

停電

11 月

30

1

29

0

5

5

17%

プリンター故障

12 月

31

1

30

0

5

5

17%

2004 年 1 月

31

1

30

0

7

7

23%

2月

29

1

28

0

7

7

25%

3月

31

3

28

0

5

5

18%

366

18

348

0

73

73

21%

計

定期点検

*保守以外の祝祭日は，使用可能日に含めた。

（3）生体情報処理室
吉村伸明，村田安永【概要】
生理学研究所における当施設の利用形態は，生体情報
解析システム（高機能ワークステーション＋アプリケーの利用も可能である。登録者は 78 名で，研究推進のための積極的な利用がある。

ション，高画質フルカラープリンタ等），情報サービス

本年度は「岡崎国立共同研究機構情報セキュリティポ

（e-mail，WWW 等），プログラム開発及びメディア変換

リシー」等が施行され，情報ネットワーク利用者はセキなどに分類することができる。また，これらを円滑に運ュリティ確保の為の義務を負うこととなった。その啓蒙用していくためには，所内LAN の管理，整備や情報セキを行うと共に，ウィルス除去ソフトの供用を開始した。

ュリティの維持も重要である。このような現状をふまえ生理学研究所のネットワーク利用状況は，メール登録

たうえで，情報ネットワーク管理室とも連携しながら，者が 414 名。 WWW 登録者が 48 名。 LAN の端末数が施設整備を進めている。

1264 台。 所外からのメール受信数は 12,000 通／週。所

生体情報解析システムは，データ解析・可視化，信号処理，画像処理，数式演算，統計処理，電子回路設計な外へのメール発信数は 3,300 通／週。検出したウィルス
メールは 400 通／週。

どの多くのアプリケーションを備え，これらは高機能ワ

WWW は一年間に 17 万台の端末からアクセスがあり，ークステーション上での利用のみならず，各部門施設の総アクセス数は 750 万回。所内向けのダイヤルアップサ

PC に直接導入し，ライセンスサーバで認証を行うことでービスは 74 回／週，7 時間／週の利用があった。

79

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）③動物実験センター
佐治俊幸，小木曽昇，廣江猛，鈴木千香【概要】
平成 13 年度 3 月末に竣工した山手地区分室も順調に稼働し，全飼育室での実験動物の飼育が開始された。
山手地区分室増築に対しての運営経費増額が認められ置希望が出され，統合バイオサイエンスセンターの予算にて設置した。
【山手地区

動物実験センター分室】

なかったため，運営経費の不足分を補うために受益者負平成 15 年度の利用部門数は 14 研究部門（機構 1 施設，担の原則にのっとり，飼料代とは別に飼育費の徴収を実

生理研 6 部門，基生研 2 部門，統合バイオサイエンスセ

施した。しかし，飼料代及び飼育費共に予算振替は校費

ンター5 部門）で利用者は，利用講習会及び実務講習会（現 運営費交付金）からしか行えず，外部より取得したを行い，受講者総数は 93 名であった。

予算（科研費，委任経理金等）からの支出が出来ない。

マウスの SPF 化には，受精卵の融解・移植，微生物学

これにより，予算振替が出来ない問題が発生した。今後，的検査などの手続きがあり，系統維持動物の繁殖，実験

外部資金導入が進む研究環境において，解決しなければへの使用までに期間を要することから，動物飼育数は緩ならない課題である。

やかな増加傾向となっている。

【明大寺地区

陸生動物室】

平成 15 年度の飼育室利用部門数は，23 研究部門（生理研 15 部門，基生研 5 部門，統合バイオサイエンスセン
ター3 部門）であった。
動物飼育数の増加傾向は頭打ちの傾向を示しているがSPF 区域で飼育中のマウスについては，定期微生物モ
ニタリングを行い，全室で病原性微生物がネガティブであることを確認した。
センターより研究室へ持ち出した動物を再搬入する飼育室として，1F にマウス，ラット用飼育室各 1 室を用意

山手地区 SPF エリアでの飼育が本格化しだしたため，飼した。

育数増が予想される。

【その他】

山手地区分室へ移動する飼育動物の受精卵凍結は順調

平成 16 年度からの法人化が決定され，労働安全衛生にに進行し 49 件を完了させた。また，一般の受精卵凍結及関する所轄が人事院から労働基準監督署へ移行する。こびクリーンアップも 35 件を実施した。

のために必要な機器の点検改修等が行われた。

動物の授受に関しては，国内相手では，43 件の搬入，・明大寺地区エチレンオキサイド配管の改修

39 件の搬出。海外相手では，14 件の搬入，1 件の搬出が・明大寺地区あった。57 件の搬入動物に関して，当センターの搬入基

・明大寺地区準に合致し，そのまま飼育室へ搬入出来たのは約半数で・オートクレーブ（ 第一種圧力容器 ）の点検及び登録あり，残りはクリーンアップ等の作業が必要となった。

・向精神薬試験研究施設設置者登録証の変更

設備機器の故障が目立ち，EOG 滅菌器の故障では，長期間にわたりガス滅菌が行えない状態が続いた。今後も機器の老朽化による故障は多発すると思われる。
【両地区

水生動物室】

平成 15 年度の水生動物室利用状況は，生理研・基生研
両研究所あわせて 6 部門・施設，36 件の利用があった。
主なトラブルとしては，加熱冷却ユニットの動作不良
が 4 件あり修理及び更新を行った。
明大寺地区水生動物室内に恒温室及び多架水槽の設置希望があり，使用部門予算にて設置をした。この設置に伴い，5 基の水槽の移設を行った。内 3 基は，山手地区
へ移設した。
山手地区水生動物室内に遺伝子操作魚の飼育エリア設

80

・サル

〃

屋外ボンベ庫の設置

検査室ドラフトチャンバの設置

飼養登録票の変更

その他，必要と思われる特定化学物質，第一種圧力容器取扱，有機溶剤作業主任者講習の受講を実施した。

研究活動報告／技術課

陸生動物

部門別・動物種別搬入数（平成 15 年度）
動物種

部門

神経化学
超微小形態生理
細胞内代謝
生体膜
機能協関
分子神経生理液性情報
高次神経機構感覚認知情報生体システム
認知行動発達機構
脳形態解析
大脳神経回路論
形態情報解析室
生体情報処理室
生殖内分泌系

マウス
363

細胞機構
細胞内ｴﾈﾙｷﾞｰ変換
細胞分化
感覚情報
種分化第一
細胞器官培養形質転換生物

40
140
84
881
240
93
44

分子発生
神経分化
ナノ形態生理
生命環境
細胞生理
脳機能分子解析室

1,566
754
20
2,276
343
81
7,742

月

コイ
メダカ
キンギョ
ハゼ
ゼノパス
ウニ
ヒトデ
ホヤ
海水 （ｔ）

124
254
2
86
14

ウサギ

サル

79
5

2
66
290
59
2
9
5

87
284
4
4
39

1,586

種

モルモット
14

132
240
745
2,864
173
3,875

動物実験センター

水生動物

ラット

5
9
10
3

44

4
3

5
31

6
2

23
207

831
1,125

132

9

29

月別・動物種別搬入数（平成 15 年度）
４月

５月
8

500
50

６月
6

７月

50

100

８月

９月

１０月

１１月

１２月

1,000

１月

２月

1,000

３月
500

3
40
57
180

130

60

150
10

12

100
90

8

8

8

8

8

合計
14
3,000
200
3
40
57
470
240
0
62
0

81

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）④共通研究施設（1）電子顕微鏡室
前橋

寛ース（平成 16 年 1 月 20～22 日，3 名参加）が実施され，【概要】
平成 15 年末に山手 2 号館の西館が建設され，その 3 階

3 日コースの第 2 日目には永山

國昭 教授から講義としに電子顕微鏡室が増設された。それにともない，透過型電て「電子位相顕微鏡の原理と実践」があり，その後に「電子顕微鏡が 3 台移転され，平成 16 年 1 月末に日立 H-7000

子位相顕微鏡の実習」（5 名参加，講師 Radostin Danev 氏）（125kv，平成 13 年 10 月に理化学研究所から移設）2 月があった。

に フ ィ リ ッ プ Tecnai 12 (120kV) と 日 本 電 子 JEM-1010（100kV，平成 12 年 2 月，東京大学医学部より移設）が【研究内容一覧表】

移転された。山手地区電子顕微鏡室には，上記 3 台の他

本年度，当室を利用してなされた研究の総件数は 40 件に，新たに3台の透過型電子顕微鏡（フィリップス EM208S，であった。機構内では 30 件あり，機構外は，国内で 7 件，

Tecnai10，日立 H-7000）が設置された。

国外ではイギリス，ドイツ，中国の研究者による利用が 3

今年度，電子顕微鏡講習会は 1 日コース「電子顕微鏡の取り扱い」（平成 16 年 1 月 19 日，2 名参加）と 3 日コ件あった。下記の表はその研究部門・施設，大学，研究所と研究内容の一覧表である。

利用内容一覧表
二研究所
研究所
生理研

部門・施設

研究内容

液性情報

・イオンチャネル（Na チャネル）の膜輸送解析

分子神経生理・蛍光免疫染色を行ったマウス脊髄の軸索上でのイオンチャネルの分布解析及びマウス脊髄での髄鞘・軸索の形態解析
・ニワトリ胚の脳における神経前駆細胞の移動の解析
・ネトリン欠損マウスを用いたオリゴデンドロサイトの発生の解析

大脳神経回路論・大脳皮質の神経回路の研究
・皮質－線状体・視床投射系錐体細胞と抑制性介在神経細胞の皮質内局所回路の解析
・げっ歯類大脳皮質のシナプス連絡の研究

脳形態解析

・NMDA 受容体の脳内での分布

左右非対称性・AMPA 受容体のフリーズフラクチャー レプリカ ラベリングによる定量的解析
・NMDA 受容体の海馬における分布の解析
・小脳片葉のシナプス形態変化の同定
統合バイオセンター・細胞，DNA タンパク質の電顕観察手法に関する研究

ナノ形態生理・タンパク質の二次元展開に関する研究
・複素電子顕微鏡の研究開発
・エンドサイトーシス経路の生理機能とメカニズム

機能協関

・運動神経細胞の生存機能維持機構の形態学的研究

形態情報解析室

・消化管における水チャネルの分布に関する研究

技術課

・コメツキムシの走査像微細構造観察
・脊髄前角ニューロン細胞体の 3 次元解析

82

研究活動報告／技術課

研究所

部門・施設

研究内容

生殖
基生研

・生殖細胞の分化の分子機構の解析

細胞機構

・高等植物の遺伝子産物の細胞内局在性の解析

種分化機構第二・植物細胞における表層微小管の構築機構
・地衣類の微細構造観察
・ヒメツリガネゴケのプロトプラスト再生時における細胞内の極性観察

細胞増殖・ショウジョウバエ脳における神経細胞の微細形態の観察

計時機構

・生体膜，特に藍藻類の光合成膜の発達の微細構造的研究

情報制御・シロイヌナズナにおける葉緑体光定位運動の解析

感覚情報処理・遺伝子改変マウスを用いた網膜及び神経系の発生に関する形態学的研究

細胞内エネルギ－変換機構

・酵母オートファジー機構の解明

発生生物系個別研究

・動物組織細胞の超微形態観察

所外（国内）
大学・研究所

研究代表者名

研究内容

琉球大学

中村 將

魚類生殖腺分化過程の観察及びウニ精子の観察

東京大学

棚橋

貴子

ヒメツリガネゴケ FLO/LFY 相同遺伝子 PPLFY1，PPLFY2 の機能解析

東京大学

井川

絢子

ヒメツリガネゴケの PIN タンパク質の局在観察

東北大学

稲葉 一男

精子べん毛タンパク質の網等的解析

大阪府立大学加藤

塩基配列依存の DNA 高次構造多様性の可視化

東京歯科大学橋本 貞光

唾液腺傍細胞輸送経路の検討

獨協医科大学中館 和彦

小脳片葉における平行線維シナプスの超微形態学的解析

幹男

所外（国外）
国名，大学，研究所
イギリス
オックスフォード大学
イギリス
オックスフォード大学
ドイツ
フライブルク大学
中国
K.Kleung Brain Research Centre

研究者名

研究内容

SOMOGYI,Peter

レプリカの観察ROBERTS,David

レプリカの観察KULIK, Akos

膜上機能分子の局在解析

WEN ,Wang

グルタミン酸受容体の小脳と海馬の分布の解析（2）機器研究試作室
加藤勝巳
【概要】
機器研究試作室は多種多様な医学・生物学用実験機器や器具を題材にして，機械工作の基礎的知識を実習主体の開発と改良，それに関わる技術指導，技術相談を室ので行う機械工作基礎講座を開講し，2004年度は，レンズ役割としている。今，我々の周りには便利な物品があふ及びフィルターホルダーの製作を題材にした応用コース

れ，自分で工夫して作ったり，改良する機会が少なくなと汎用工作機械の使用方法を主体に実習する初級コース

り，新しい研究には新しい研究機器を作るという『ものの二コースを開講した。参加希望者は，二コース合わせづくり』が希薄になり，一方で，最近の研究の多様化は

生理研 11 名，基生研 2 名で，ガイダンスの後，マンツー

室に新たな役割の模索を迫っている。そうした認識のもマンで 3～4 回の講習を行い，一人のけが人も無く無事にと，『ものづくり』能力の重要性の理解と機械工作ニー

講習を終了する事が出来た。

ズの新たな発掘と展開を目指すために，室では，2000年
度から，医学・生物学の実験研究に使用される実験装置

なお，機器研究試作室の平成 15 年度の利用状況は，以下の通りである。

83

第 25 巻（Dec,2004）

生理学研究年報

機器研究試作室利用機器表 （件数）

切断機 NCﾌﾗｲｽ盤

月

ﾎﾞｰﾙ盤

ﾌﾗｲｽ盤

ｺﾝﾀｰﾏｼﾝ

旋盤

横切盤

ｸﾞﾗｲﾝﾀﾞｰ

その他

計

4

22

6

19

4

20

18

12

0

32

133

5

15

13

14

6

8

3

0

0

22

81

6

17

12

14

18

4

2

3

1

29

100

7

31

35

25

16

14

4

16

2

42

185

8

17

12

9

10

6

7

2

1

13

77

9

12

18

16

20

6

8

0

0

25

105

10

20

22

22

9

9

8

3

1

18

112

11

19

25

16

8

4

8

1

0

22

103

12

11

10

10

7

5

3

1

0

13

60

1

14

13

15

4

5

9

0

2

12

74

2

8

5

9

3

7

4

3

0

18

57

3

8

6

4

3

11

3

0

2

9

46

合計

194

177

173

108

99

77

44

9

255

1133

機器研究試作室利用人数表

月

生理研

基生研

その他

合計

延べ時間

4

67

8

0

75

69

5

41

1

0

42

81

6

50

5

0

55

75

7

100

1

4

105

221

8

35

5

3

43

88

9

48

1

3

52

96

10

43

3

0

46

95

11

49

2

1

52

86

12

24

6

2

32

56

1

36

0

0

36

57

2

36

1

1

38

35

3

34

3

0

37

78

合計

563

36

14

613

1037

認知行動発達機構

110 名

感覚認知情報100 名

ナノ形態生理83 名

生体システム

51 名

心理生理学

43 名

生体膜

29 名

機能情報解析室

29 名

動物実験センター

28 名

脳形態解析

25 名

大脳神経回路論

15 名

液性情報

14 名

感覚運動調節

10 名

神経分化

10 名

形態情報解析室

9 名

神経化学

5 名

機能協関

2 名

高次液性調節

2 名

名誉教授

2 名

生体情報処理室

1 名

生殖・内分泌系発達機構

1 名

江橋研究室

1 名

84

研究活動報告／技術課--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------感覚情報処理

9 名

技術課

5 名

植物発生

3 名

RI 実験センター

3 名

分析室

3 名

遺伝子発現統御第一

2 名

細胞機構

2 名

生殖

1 名

大型スペクトロ

2 名

所長室付

2 名

エネルギー変換

1 名

形態形成

1 名

計時機構

1 名

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------分子研その他

14 名

85

【研

究

発

a. 発表論文
b. 学会発表

表】

研究発表会／発表論文

a. 発表論文〔

目

次〕神経化学研究部門...................................................................................... 90
分子神経生理研究部門.................................................................................. 90
生体膜研究部門........................................................................................ 91
機能協関研究部門...................................................................................... 92
感覚認知情報研究部門.................................................................................. 92
液性情報研究部門...................................................................................... 93
高次神経機構研究部門.................................................................................. 93
感覚運動調節研究部門.................................................................................. 94
生体システム研究部門.................................................................................. 95
脳形態解析研究部門.................................................................................... 96
大脳神経回路論研究部門................................................................................ 97
心理生理学研究部門.................................................................................... 97
認知行動発達機構研究部門.............................................................................. 98
生体恒常機能発達機構研究部門.......................................................................... 98
生殖・内分泌系発達機構研究部門........................................................................ 98
環境適応機能発達研究部門.............................................................................. 99
形態情報解析室........................................................................................ 99
機能情報解析室....................................................................................... 100
生体情報処理室....................................................................................... 100
脳機能分子解析室..................................................................................... 100
時系列生命現象研究領域
戦略的方法論研究領域
生命環境研究領域

神経分化..................................................................... 100
ナノ形態生理................................................................... 101

細胞生理........................................................................... 102

動物実験センター..................................................................................... 103
計算科学研究センター................................................................................. 103

89

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

発

表

論

文

《神経化学研究部門》
1)

parvalbumin, and somatostatin in the GAD67-GFP

英文原著論文1. Endo T, Yanagawa Y, Obata K, Isa T(2003) Characteristics
of GABAergic Neurons in the Superficial Superior

knock-in mouse. J Comp Neurol 467: 60-79.
8. Nagano T, Yanagawa Y, Obata K, Narisawa-Saito M,
Namba H, Otsu Y, Takei N, Nawa H (2003) Brain-

Colliculus. Neurosci Lett., 346: 81-84.
2. Stork O, Yamanaka H, Stork S, Kume N, Obata K

Derived Neurotrophic Factor Upregulates and Maintains(2003) Altered conditioned fear behavior in glutamate

AMPA Receptor Currents in Neocortical GABAergic

decarboxylase 65 null mutant mice. Genes Brain Behav

Neurons. Mol Cell Neurosci 24: 340-356.
9. Tanaka D, Nakaya Y, Yanagawa Y, Obata K, Murakami

2: 65-70.
3. Ebihara S, Obata K, Yanagawa Y (2003) Mouse

F (2003) Multimodal tangential migration of neocortical

vesicular GABA transporter gene: genomic organization,

GABAergic neurons independent of GPI-anchoredtranscriptional regulation and chromosomal localization.

proteins. Development 130: 5803-5813.
10. Yamamoto T, Yamamoto E, Tashiro F, Sato T, Noso

Mol Brain Res 110: 126-139.
4. Iwai Y, Fagiolini M, Obata K, Hensch TK (2003)

S, Tamura S, Yanagawa Y, Miyazaki J (2004)

Rapid critical period induction by tonic inhibition in

Development of autoimmune diabetes in glutamic acidvisual cortex. J Neurosci 23: 6695-702.

decarboxylase 65 (GAD65) knockout NOD mice.

5. Kuwana S, Okada Y, Sugawara Y, Tsunekawa N, Obata

Diabetologia 47: 221-224.

K (2003) Disturbance of neural respiratory control in

11. Shimura T, Watanabe U, Yanagawa Y, Yamamoto T

neonatal mice lacking GABA synthesizing enzyme(2004) Altered taste function in mice deficient in the

67-kDa isoform of glutamic acid decarboxylase.

65-kDa isoform of glutamate decarboxylase. Neurosci

Neuroscience 120: 861-70.

Lett 356: 171-174.

6. Kobayashi T, Ebihara S, Ishii K, Kobayashi T,

12. Furuta T, Koyano K, Tomioka R, Yanagawa Y, Kaneko

Nishijima M, Endo S, Takasu A, Sakagami H, Kondo H,

T (2004) GABAergic basal forebrain neurons thatTashiro F, Miyazaki J, Obata K, Tamura S, Yanagawa Y

express receptor for neurokinin B and send axons to the(2003) Structural and functional characterization of

cerebral cortex. J. Comp Neurol 473: 43-58.

mouse glutamate decarboxylase 67 gene promoter.
Biochim Biophys Acta 1628: 156-168.

13. Ebihara S, Yamamoto T, Obata K, Yanagawa Y (2004)
Gene structure and alternative splicing of the mouse

7. Tamamaki N, Yanagawa Y, Tomioka R, Miyazaki J,
Obata K, Kaneko T (2003) Green fluorescentglycine transporter type-2. Biochem Biophys Res
Commun 317: 857-864.

protein expression and colocalization with calretinin,《分子神経生理研究部門》
1)

英文原著論文2. Matsukawa N, Ikenaka K, Nanmoku K, Yuasa H,

1. Suzuki R, Arata S, Nakajo S, Ikenaka K, Kikuyama S &Hattori M, Kawano M, Nakazawa H, Fujimori O,

Shioda S (2003) Expression of the receptor for pituitary

Ueda R & Ojika K (2003) Brain malformations byadenylate cyclase-activating polypeptide (PAC-R) in

retroviral vector-mediated gene transfer of hippocampal

reactive astrocytes. Mol Brain Res 115: 10-20.

cholinergic neurostimulation peptide precursor protein

90

研究発表会／発表論文

into the CNS via embryonic mice ventricles. Dev

and mammalian glial cells missing (gcm) genes.

Neurosci 25: 349-356.

Development 130: 6027-6035.

3. Ivanova A, Nakahira E, Kagawa T, Oba A, Wada T,

9. Ishibashi T, Ding L, Ikenaka K, Inoue Y, Miyado K,

Takebayashi H, Spassky N, Levine J, Zalc B &Mekada E & Baba H (2003) Tetraspanin protein CD9 is

Ikenaka K (2003) Evidence for a second wave of

a novel paranodal component regulating paranodal

oligodendrogenesis in the postnatal cerebral cortex ofjunctional formation. J Neurosci (in press).
10. Katakura H, Harada A, Kataoka K, Furusho M, Tanaka

the mouse. J Neurosci Res 73: 581-592.
4. Nanmoku K, Kawano M, Iwasaki Y & Ikenaka K

F, Wada H & Ikenaka K (2003) Improvement of(2003) Highly Efficient Gene Transduction into theretroviral vectors by coating with poly (ethylene glycol)

Brain Using High-titer Retroviral Vectors. Dev Neurosci-poly (L-lysine) block copolymer (PEG-PLL). J Gene

25: 152-161.

Med (in press).

5. Rasband M, Kagawa T, Park E, Ikenaka K & Trimmer

11. Hirahara Y, Bansal R, Honke K, Ikenaka K &J (2003) Dysregulation of Axonal Sodium Channel

Wada Y (2003) Sulfatide Is A Negative Regulator

Isoforms After Adult-Onset Chronic Demyelination. J

Of Oligodendrocyte Differentiation: Development In

Neurosci Res 73: 465-470.

Sulfatide-Null Mice. Glia (in press).

6. Ishibashi T, Ikenaka K, Shimizu T, Kagawa T & Baba
H (2003) Initiation of sodium channel clustering at the

2)

その他

1. 石橋智子，馬場広子，池中一裕 (2003) 6．ミエリン

node of Ranvier in the mouse optic nerve. Neurochemとミエリン形成Res 28: 117-125.

一，廣川信隆，御子柴克彦，宮下保司編）「脳神経科

7. Yamada H, Fukushima M, Koizumi K, Katakura H,

第2章

細胞（金澤一郎，篠田義学」，三輪書店，pp117-127

Nakanishi H, Teshima S, Kamiyama Y. & Ikenaka K.

2. 竹林浩秀，池中一裕 (2003) オリゴデンドロサイトと(2003) Regulation of dihydropyrimidine dehydrogenase

運動ニューロンの発生を制御する Olig2 遺伝子

特gene expression in regenerating mouse liver. Intl J Oncol

集

解明が進むグリア細胞の役割－分子機構 1

細22: 359-364.

胞工学 22: 406-411

8. Iwasaki Y, Hosoya T, Takebayashi H, Ogawa Y, Hotta

3. 清水健史，中平英子，鹿川哲史，池中一裕，(2003)

Y & Ikenaka K (2003) The potential to induce glial

オリゴデンドロサイトの発生と分化制御

differentiation is conserved between Drosophila

Neuropsychopharmacol, 23, 129-134

Jpn.J.

《生体膜研究部門》
1)

3. 河西春郎，伊集院良祐 (2003) 2 光子励起法をケイジ

英文原著論文1. Kasai H., Matsuzaki M., Noguchi J., YasumatsuN., Nakahara H. (2003) Structure-stability-function
relationships of dendritic spines. Trends Neurosci 26,
2)

ドグルタミン酸に用いた新しい神経機能の解析法。
ファーマシア 39: 128-132.
4. 高橋倫子，河西春郎 (2003) インスリン開口放出を担360-368.

う融合細孔の動態と分子組成。糖尿病学 2003（岡芳その他

知，谷澤幸生編）pp.32-41, 診断と治療社, 東京

1. 高橋倫子，河西春郎 (2003) 2 光子励起断層画像法を用いた分泌現象の可視化。細胞 35: 197-200.
2. 河西春郎，松崎政紀，伊集院良祐 (2003) 新しいケイ
ジドグルタミン酸と 2 光子励起法を用いた神経機能の解析。細胞工学

22: 161-164.

5. 河西春郎，松崎政紀，野口潤，安松信明 (2003) 樹状突起機能の 2 光子励起ケイジドグルタミン酸法を用いた解析。生体の科学 54: 125-129.
6. 高橋倫子，河西春郎 (2003) インスリン開口放出過程の解析。内分泌・糖尿病科 16: 554-560.

91

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

7. 河西春郎，松崎政紀，野口潤，安松信明 (2003) 2 光(2003) 樹状突起スパインの形態・安定性・機能連関。
蛋白質核酸酵素 49: 276-281.

子励起法を用いた中枢シナプスの機能解析。動くシ
ナプスと神経ネットワーク 3-14.

9. 根本知己 (2003) 2 光子顕微鏡。ナノテクノロジー大8. 河西春郎，松崎政紀，野口潤，安松信明，本蔵直樹

辞典 pp.781-785, 工業調査会出版部，東京《機能協関研究部門》
1)

conductance in HeLa cells and its contribution to cell

英文原著論文volume regulation. FEBS Lett 551: 20-24.

1. Lapointe J-Y, Bell PD, Sabirov RZ & Okada Y (2003)
Calcium-activated non-selective cation channel in

8. Kurbannazarova RS, Tashmukhamedov BA & Sabirov

macula densa cells. Am J Physiol 285 : F275-F280.

RZ (2003) Osmotic water permeability and regulatory

2. Abdullaev IF, Sabirov RZ & Okada Y (2003) Upregulation

volume decrease of rat thymocytes. Gen Physiol
Biophys 22: 221-232.

of swelling-activated Cl (channel sensitivity to cellvolume by activation of EGF receptors in murine

9. Ohtaki H, Mori S, Nakamachi T, Dohi K, Yin L, Endomammary cells. J Physiol (London) 549 : 749-758.

S, Okada Y & Shioda S (2003) Evaluation of neuronal

3. Barros LF, Kanaseki T, Sabirov R, Morishima S, Castro

cell death after a new global ischemia model in infantmice. Acta Neurochir Suppl 86: 97-100.

J, Bittner CX, Maeno E, Ando-Akatsuka Y & Okada Y(2003) Apoptotic and necrotic blebs in epithelial cells

10. Uramoto H, Takahashi N, Dutta AK, Sabirov RZ,

display similar neck diameters but different kinaseAndo-Akatsuka Y, Morishima S & Okada Y (2003)

dependency. Cell Death Differ 10: 687-697.

Ischemia-induced enhancement of CFTR expression on
the plasma membrane in neonatal rat ventricular

4. Bell PD, Lapointe J-Y, Sabirov RZ, Hayashi S,

myocytes. Jpn J Physiol 53:357-365.

Peti-Peterdi J, Manabe K, Kovacs G & Okada Y (2003)
Macula densa cell signaling involves ATP release2)

through a maxi anion channel. Proc Natl Acad Sci USA

1. サビロブ ラブシャン，岡田泰伸 (2003) クロライド

その他

チャネルの構造と機能。神経研究の進歩 47: 192-203

100: 4322-4327.
5. Nabekura T, Morishima S, Cover TL, Mori S, Kannan
H, Komune S & Okada Y (2003) Recovery fromlactacidosis-induced glial cell swelling with the aid ofexogenous anion channels. Glia 41: 247-259.
6. Wang J, Morishima S & Okada Y (2003) IK channels

2. 岡田泰伸 (2003) “医学書院 医学大辞典”第 1 版（一部項目分担執筆），医学書院，東京
3. 岡田泰伸 (2003)“分子生物学・免疫学キーワード辞典”第 2 版（一部項目分担執筆），医学書院，東京
4. 森

泰生，稲垣千代子，久野みゆき，井上隆司，岡are involved in the regulatory volume decrease in human

田泰伸，今泉祐治 (2003) 細胞増殖・分化・死を制

epithelial cells. Am J Physiol 284: C77-C84.

御するイオンメカニズムと創薬。日本薬理学雑誌

7. Wehner F, Shimizu T, Sabirov R & Okada Y (2003)

122: 201-214

Hypertonic activation of a non-selective cation《感覚認知情報研究部門》
1)

英文原著論文

1. Tani T, Yokoi I, Ito M, Tanaka S & Komatsu H(2003) Functional organization of the cat visual92

cortex in relation to the representation of uniform
surface. J Neurophysiol 89: 1112-1125.
2. Saito A, Mikami A, Hasegawa T, Koida K, Terao K,

研究発表会／発表論文

Koike S, Onishi A, Takenaka O, Teramoto M & Mori Y

cortex. "Neural Basis of Early Vision" (Eds. Kaneko K)(2003) Behavioral evidence of color vision deficiency in

Springer-Verlag, Tokyo, pp.74.

a protanomalia chmpanzee (Pan troglodytes). Primates2)

3. Tani T, Yokoi I, Ito M, Tanaka S & Komatsu H (2003)

44: 171-176.

Neural responses to the uniform surface stimuli in theその他

visual cortex of the cat. "Neural Basis of Early Vision"

1. Komatsu

H&

KinoshitaM(2003)(Eds. Kaneko K) Springer-Verlag, Tokyo, pp.236-237.

Surface

representation in the monkey primary visual cortex (V1).

4. 小松英彦 (2003) マルチニューロン記録とその意義。

In: "Cognition and Emotion in the Brain" (Eds. by Ono

脳の科学 25: 9-17

T, Matumoto G, Llinas RR, Berthoz A, Norgren R,

5. 小松英彦 (2003) 主観的知覚としての視覚。脳神経科

Nishijo H, Tamura R) Elsevier, Amsterdam, pp. 53-61.

学（伊藤正男監修）pp.669-676，三輪書店，東京

2. Komatsu H & Kinoshita M (2003) Representation of

6. 小松英彦 (2003) 大脳皮質で見る色。
脳216 : 394 - 399.

surface luminance and brightness in macaque visual《液性情報研究部門》
1)

D, Suzuki T, Watanabe M & Kawakami Y (2003)

英文原著論文

1. Huda K & Matsunami K (2003) Influence of dopamine

Contribution of thalamic phospholipase C β-4 via theon ventrolateral thalamic inputs in cat motor cortex.

metabotropic glutamate receptor type 1 to inflammatory

Brain Res 963: 178-189.

pain in mice. J Neurosci 23: 8098-8108.

2. Ikeda K, Onaka T, Yamakado M, Nakai J, Ishikawa TO,

5. Akiba I, Seki T, Mori M, Iizuka M, Nishimura S,

Taketo MM & Kawakami K (2003) Degeneration of the

Sasaki S, Imoto K & Barsoumian EL (2003) Stable

amygdala/piriform cortex and enhanced fear/anxiety

expression and characterization of human PN1 andbehaviors in sodium pump α2 subunit (Atp1a2)

PN3 sodiumchannels. Receptors Channels. 9: 291-299.

-deficient mice. J Neurosci 23: 4667-4676.

2)

その他

3. Mori M, Konno T, Morii T, Nagayama K & Imoto K

1. Yamagata Y (2003) New aspects of neurotransmitter(2003) Regulatory interaction of sodium channel

release and exocytosis: Dynamic and differential

IQ-motif with calmodulin C-terminal lobe. Biochem

regulation of synapsin I phosphorylation by acute

Biophys Res Comm 307: 290-296.

neuronal excitation in vivo. J Pharmacol Sci 93:22-29.

4. Miyata M, Kashiwadani H, Fukaya M, Hayashi T, Wu《高次神経機構研究部門》
1)

英文原著論文

1. Cowen MS, Schumann G, Yagi T, Spanagel R (2003)
Role of Fyn tyrosine kinase in ethanol consumption by
mice. Alcohol Clin Exp Res 27: 1213-9.

odor maps in the olfactory bulb of semaphorin
3A-deficient mice. J Neurosci 23: 1390-7.
4. Masuda T, Tsuji H, Taniguchi M, Yagi T, TessierLavigne M, Fujisawa H, Okado N, Shiga T (2003)

2. Yokoi S, Ikeya M, Yagi T, Nagai K (2003) Mouse

Differential non-target-derived repulsive signals play acircadian rhythm before the Kobe earthquake in 1995.

critical role in shaping initial axonal growth of dorsal

Bioelectromagnetics 24: 289-91.

root ganglion neurons. Dev Biol 254: 289-302.

3. Taniguchi M, Nagao H, Takahashi YK, Yamaguchi M,

5. Fukumoto E, Sakai H, Fukumoto S, Yagi T, Takagi O,

Mitsui S, Yagi T, Mori K, Shimizu T (2003) Distorted

Kato Y (2003) Cadherin-related neuronal receptors in93

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

Takai T, Asou H (2003) Signaling via Immunoglobulin

incisor development. J Dent Res 82: 17-22.

Fc Receptors Induces Oligodendrocyte Precursor Cell

6. Hamaguchi-Hamada K, Sanbo C, Hamada S, Yagi T

Differentiation. Dev Cell 4: 841-852(2003) Expose to hexanal odor influences maternal
behavior and induces neonatal death in Fyn tyrosine

2)

kinase-deficient mice. Neurosci Res 48: 259-267

1. Yagi T (2003) Diversity of the cadherin-related neuronal

7. Nakahara J, Tan-Takeuchi K, Seiwa C, Gotoh M,
Kaifu T, Ujike A, Inui M, Yagi T, Ogawa M, Aiso S,

その他

receptor /protocadherin family and possible DNA
rearrangement in the brain. Genes Cells 8:1-8.

《感覚運動調節研究部門》
1)

英文原著論文1. Wang X, Inui K, Qiu Y, Hoshiyama M, Tran TD &subconscious recognition of faces. Neurosci Res 46:
435-442.

Kakigi R (2003) Effects of sleep on pain-related

9. Wang X, Inui K, Qiu Y, Hoshiyama M, Tran TD,

somatosensory evoked potentials in humans. Neurosci

Nguyen BT & Kakigi R (2003) Effects of sleep on

Res 45: 53-57.

pain-related somatosensory evoked magnetic fields in

2. Watanabe S, Kakigi R & Puce A (2003) The

humans. Brain Res Cogn Brain Res 17: 388-399.

spatiotemporal dynamics of the face inversion effect:

10. Gunji A, Kakigi R & Hoshiyama M (2003) Corticala magneto- and electro-encephalographic study.

activities relating to modulation of sound frequency:

Neuroscience 116: 879-895.

how to vocalize? Brain Res Cogn Brain Res 17:

3. Koyama S, Akahane-YR, Gunji A, Kubo R, Roberts TP,

495-506.

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of

18

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PET

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67

Ga

10. Saito DN, Okada T, Morita Y, Yonekura Y, Sadato N

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6. Kitagawa Y, Sano K, Nishizawa S, Nakamura M,

2)

その他

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4 月号

正 (2003)「サルを用いた脳研究」学術月報
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1)

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英文原著論文1. Nabekura J, Katsurabayashi S, Kakazu Y, Matsubara A,

terminals. Nat Neurosci (in press).

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1)

英文原著論文1. Minokoshi Y, Kahn CR, Kahn BB (2003) Tissue-

98

specific ablation of the GLUT4 glucose transporter andthe insulin receptor challenge assumptions about insulin

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4. 箕越

その他

1. 箕越

靖彦 (2003) レプチンと AMP キナーゼ

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栄養・食糧学会監修，斉藤昌之他編集）pp.183-214, 建

123-132.

帛社

2. 箕越
特集

靖彦 (2003) 白色脂肪組織と褐色脂肪組織。

5. 箕越

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靖彦 (2003) AMPK (5’AMP-activated protein

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3. Minokoshi Y (2003) Role of AMP-activated protein

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1)

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英文原著論文intrabulbar GABAB receptors. Eur J Neurosci 18:

1. Zhang J-J, Okutani F, Inoue S, Kaba H (2003)
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required for the acquisition of olfactory aversive

1. 椛

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2. Zhang, J-J, Okutani F, Inoue S, Kaba H (2003)
Activation of the mitogen-activated protein kinase/extracellular signal-regulated kinase signaling pathway
leading to cyclic AMP response element-binding protein
phosphorylation is required for the long-term facilitation

その他
秀人 (2003) 副嗅球における識別機構。アロマ

サイエンス シリーズ 21「においと脳・行動」外池光雄，渋谷逹明編

pp.41-54, フレグランスジャーナ

ル社，東京
2. 椛

秀人 (2003) 鋤鼻系の機能。アニテックス 15:

116-122.
3. 椛

秀人 (2003) フェロモン情報処理と学習制御。

process of aversive olfactory learning in young rats.

実験医学増刊「脳・神経研究 2004」御子柴克彦，真Neurosicence 121: 9-16.

鍋俊也，三浦正幸編 pp.139-145，羊土社

3. Okutani F, Zhang J-J, Otsuka T, Yagi F, Kaba H (2003)《形態情報解析室》
1)

英文原著論文

圧電子顕微鏡によるグリア細胞の CT 画像解析。電

2)

その他

子顕微鏡 38, Suppl.1, 62.

1. Katagiri N, Shimatani Y, Arii T, Katagiri Y (2003)

3. 古家園子，古家喜四夫 (2003) ATP 放出による小腸絨

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毛上皮下線維芽細胞の細胞間コミュニケーション

Onchidium: Three-dimensional analysis on the axons ofの制御。電子顕微鏡 38, Suppl.1, 82.

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4. Katagiri N, Shigematsu Y, Arii T, Katagiri Y (2003)

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Three-

2. 有井達夫，濱 清，伊藤嘉邦，山田直子 (2003) 超高

99

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）《機能情報解析室》
1)

movements triggered by warning and imperative stimuli

英文原著論文1. Tsujimoto T, Shimazu H, Isomura Y & Sasaki K (2003)

in the monkey. Neurosci Lett 351: 103-106.

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《生体情報処理室》
1)

Neurosci 18: 109-116.

英文原著論文1. Ohno-Shosaku T, Matsui M, Fukudome Y, Shosaku J,
Tsubokawa H, Taketo MM, Manabe T & Kano M

2)

その他

1. 坪川

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ング法を用いた海馬 CA1 野錐体細胞の虚血後病態

responsible for the muscarinic enhancement of retrogradeの解析。虚血性神経細胞死の分子機構とその制御

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1)

2. Hirabayashi M, Kato M, Takeuchi A, Ishikawa A &英文原著論文1. Hirabayashi M, Kato M, Ishikawa A & Hochi S (2003)

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1)

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英文原著論文1. Izumi-Nakaseko H, Yamaguchi S, Ohtsuka Y, Ebihara

2)

その他

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1. Okamura Y, Izumi-Nakaseko H, Nakajo K, Ohtsuka

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Y & Ebihara T (2003) The ascidian dihydropyridine-sensitivity to DHP with single amino acid change inresistant calcium channel as the prototype of chordite

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100

研究発表会／発表論文《戦略的方法論研究領域》
1)

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Morinaga G, Okuhira K, Ikeda Y, Kano F, Matuo

1. Kotsev NS, Dushkin DC, Ilev IK & Nagayama K (2003)
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7. 永山國昭 (2003) 生物物理学の研究と教育－新科学101

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

学大辞典，医学書院

論と実践的学問のすすめ。シリーズバイオフィジッ
クス II-10 第 2 章-4「生物物理学とは何か」（共立出

10. 村田昌之，加納ふみ (2003) 細胞分裂時におけるオルガネラの分配則。実験医学 21:2580-2581

版）191-210
8. Nagayama K (2003) Three years in Zurich and seven

11. 山内忍，村田昌之 (2003) タンパク質の一生の可視

years in Okazaki. Magn Reson Chem 41: S16-S25化，細胞におけるタンパク質の一生。蛋白質，核酸，9. 村上政隆 (2003) 最終唾液，消化腺，唾液 (1) ，唾液

酵素増刊 （印刷中）

消化，唾液分泌，唾液分泌 中枢の項目を執筆，医《生命環境研究領域》
1)and extracellular signal-regulated kinase activation.

英文原著論文1. Erxleben C, Allegria-Gomez C, Darden, Mori Y,

Mol Pharmacol 63: 478-488.

Birnbaumer L & Armstrong DL (2003) Modulation

7. Arikkath J, Felix R, Ahern C, Chen C, Mori Y, Songof cardiac CaV2.1 channels by dihydropyridine andI, Shin H-S, Coronado R & Campbell KP (2003)

phosphatase inhibitor requires Ser-1142 in the domain

Molecular characterization of a two-domain form of the

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neuronal voltage-gated P/Q-type calcium channel α12.1

2934

subunit. FEBS Lett 532: 300-308.

2. Shimizu S, Shiota K, Yamamoto S, Miyasaka Y, Ishii

2)

その他

M, Watabe T, Nishida M, Mori Y, Yamamoto T &1. Inoue R & Mori Y (2003) New target molecules in

Kiuchi Y (2003) Hydrogen peroxide stimulates

the drug control of blood pressure and circulation.

tetrahydrobiopterin synthesis through the induction

Current Drug Targets Cardiovascular & HematologicalofGTP-cyclohydrolase I and increases nitric oxide
synthase activity in vascular endothelial cells. Free
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Kluwer Academic/ Plenum Publishers) : 303-330.

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Kurosaki T & Mori Y (2003) Amplification of receptor
signaling by Ca2+entry-mediated translocation andactivation of phospholipase Cγ2 in B lymphocytes.
EMBO J 22: 4677-4688.
6. Arai K, Maruyama Y, Nishida M, Tanabe S, Takagahara

常性を維持する TRP チャネル ファルマシア 39:
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5. 西田基宏，原雄二，井上隆司，森泰生 (2003) TRP チ
ャネルを中心としたシグナル複合体形成と細胞の増殖・死の制御 日本薬理学雑誌 121: 223-232.
6. 森泰生，稲垣千代子，久野みゆき，井上隆司，岡田泰伸，今泉祐治 (2003) 細胞増殖・分化・死を制御す

S, Kozasa T, Mori Y, Nagao T & Kurose H (2003)

るイオンメカニズムと創薬

Differential requirement of Gα12, Gα13, Gαq, and Gβγ

201-214.

for endothelin-1-induced c-Jun NH2-terminal kinase102

4. 原雄二，森泰生 (2003) 外的環境を感知し，生体の恒日本薬理学雑誌 122:

7. 原雄二，森泰生 (2003) TRP channel 生体の科学 54:

研究発表会／発表論文

576.

分子生物学・免疫学キーワード辞典第 2 版 243-244.

8. 森泰生，西田基宏 (2003) カルシウムチャネル 分子

10. 西田基宏，森泰生 (2003) ナトリウムポンプ 分子生

生物学・免疫学キーワード辞典第 2 版 242-243.

物学・免疫学キーワード辞典第 2 版 605-606.

9. 西田基宏，森泰生 (2003) カルシウムチャネル拮抗剤《動物実験センター》
1)

has a nitric oxide-dependent hypotensive effect in rats.

英文原著論文1. Hayashida K., Takeuchi T., Ozaki T., Shimizu H., AndoK., Miyamoto A. & Harada E. (2004) Bovine lactoferrin

Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 286:
R359-R3651.

《計算科学研究センター》
1)

英文原著論文

1. Yoshihiro Hayakawa, Mamoru Hyodo, Kazutaka Kimura,
Masanori Kataoka (2003) The Fiest Asymmetric

Dynamic Kinetic Resolution in the Phosphatite Method
Using a Chiral Source in a Catalytic Manner. Chem.
Comm. 1704-1705.

Synthesis of Trialkyl Phosphates on the Basis of103研究発表／学会発表

b.

学会発表

〔

目

次

〕

神経化学研究部門..................................................................................... 106
分子神経生理研究部門................................................................................. 107
細胞内代謝研究部門................................................................................... 108
生体膜研究部門....................................................................................... 108
機能協関研究部門..................................................................................... 109
感覚認知情報研究部門................................................................................. 110
液性情報研究部門..................................................................................... 110
高次神経機構研究部門................................................................................. 111
感覚運動調節研究部門................................................................................. 111
生体システム研究部門................................................................................. 112
脳形態解析研究部門................................................................................... 114
大脳神経回路論研究部門............................................................................... 114
心理生理学研究部門................................................................................... 115
認知行動発達機構研究部門............................................................................. 117
生体恒常機能発達機構研究部門......................................................................... 117
環境適応機能発達研究部門............................................................................. 117
形態情報解析室....................................................................................... 118
生体情報処理室....................................................................................... 118
脳機能分子解析室..................................................................................... 119
時系列生命現象研究領域

神経分化..................................................................... 119

戦略的方法論研究領域

ナノ形態生理................................................................... 120

生命環境研究領域

細胞生理........................................................................... 121

動物実験センター..................................................................................... 122

105

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

学

会

発

表

《神経化学研究部門》
1. 富岡良平，柳川右千夫，小幡邦彦，岩里琢治，金子神経科学大会（名古屋）

武嗣，玉巻伸章 (2003.7) 大脳皮質の領域を越えて投10. 山中創，柳川右千夫，小幡邦彦 (2003.7) 小脳皮質

射するソマトスタチン陽性 GABA 作動性神経細胞，

GABA 性介在ニューロンの発生：GAD67-GFP ノッ

第 26 回日本神経科学大会（名古屋）

クインマウスにおける解析，第 26 回日本神経科学

2. 兼子幸一，小幡邦彦，柳川右千夫 (2003.7) カルシウ

大会（名古屋）ム依存性非選択性カチオンチャネルの活性化によ11. 桑名俊一，柳川右千夫，岡田泰昌，菅原美子，小幡る扁桃体基底外側核 Regular-spiking 細胞に対するノ

邦彦 (2003.7) Firing patterns of GABAergic neurons in

ルアドレナリンの興奮性作用: GAD67-GFP ノック

the pre-Boetzinger complex of GAD67-GFP knock-in

インマウスを用いた研究，第 26 回日本神経科学大mice. 第 26 回日本神経科学大会（名古屋）会（名古屋）
3. 中村和弘，中村公一，米谷耕平，柳川右千夫，小幡
邦 彦 ， 湊 長 博 ， 金 子 武 嗣 ， 玉 巻 伸 章 (2003.7)

12. 柳川右千夫，海老原利枝，常川直子，小幡邦彦(2003.7) GABA ニューロンの発生・分化と遺伝子発現，第 26 回日本神経科学大会（名古屋）

GABAergic neuron progenitor in the subependymal

13. 柳川右千夫 (2004.3) 遺伝子改変マウスを利用した

layer of the mouse neocortex，第 26 回日本神経科学大GABA ニューロンへのアプローチ，東海実験動物研会（名古屋）究会（岡崎）

4. 繁冨英治，山崎弘二，柳川右千夫，加藤総夫 (2003.7)

14. Yanagawa, Y., Kaneko, K., Tamamaki, N., Minami, H.,

GAD67-GFP マウス孤束核におけるシナプス前 P2X

Yawo, H., Kanbara, Totsuka, M., Yagi, T., & Obata, K.

受容体活性化グルタミン酸放出促進のシナプス後(2003.7) Characterization of GABAergic neurons in the

ニューロン依存性，第 26 回日本神経科学大会（名basolateral amygdala using GAD67-GFP knock-in

古屋）mouse. 6th IBRO Congress (Prague, Czech)

5. 太城康良，柳川右千夫，小幡邦彦，村上富士夫

15. Xiong, W., Zhou1, Z.S., Yanagawa, Y., Obata, K.,(2003.7) 髄脳 GABA 作動性ニューロンの発生起源，

Kobayashi, K., Okano, H., & Chen, W.R. (2003.11)

第 26 回日本神経科学大会（名古屋）Comparative electrophysiology of chemically-defined

6. 勝丸博信，出來本秀行，柳川右千夫，小幡邦彦，村neurons surrounding olfactory glomerulus. 33th Annual

上富士夫 (2003.7) 胎生期大脳皮質 GABA 作動性ニ

Meeting of Society for Neuroscience (NewOrleans,ューロンの微細形態－細胞移動との関連，第 26 回

USA)

日本神経科学大会（名古屋）

16. Jiang, B., Yasuda, H. Huang, Y., Yanagawa, Y., Obata,7. 中村公一，中村和弘，米谷耕平，柳川右千夫，岩里K., & Tsumoto, T. (2003.11) BDNF depresses

琢治，小幡邦彦，湊長博，金子武嗣，玉巻伸章 (2003.7)

excitatory synaptic transmission to GABAergic

大脳基底核原基から新皮質 GABA 作動性ニューロ

neurons in visual cortical slices of GAD67-GFP

ン前駆細胞の移入，第 26 回日本神経科学大会（名knock-in mice. 33th Annual Meeting of Society for

古屋）

Neuroscience (NewOrleans, USA)8. 海老原利枝，小幡邦彦，北村邦夫，柳川右千夫

17. Endo, T., Yanagawa, Y., Obata, K., & Isa, T. (2003.11)(2003.7) マウス・ヴェシクル型 GABA トランスポー

Pharmacological properties of nicotinic acetylcholine

ターとグルタミン酸脱炭酸酵素の発現調節機構に

receptors and nicotinic facilitation of GABAergic

ついての研究，第 26 回日本神経科学大会（名古屋）

inhibition in the superficial superior colliculus.

9. 常川直子，柳川右千夫，小幡邦彦 (2003.7) マウス上33th Annual Meeting of Society for Neuroscience

丘における GABA ニューロンの発生，第 26 回日本

106(NewOrleans, USA)研究発表／学会発表

18. Nakamura, K., Nakamura, K., Kometani, K., Yanagawa,progenitors for GABAergic neurons from the ganglionicY., Iwasato, T., Obata, K., Minato, N., Kaneko, T., &eminence of the cortex. 33th Annual Meeting of Society

Tamamaki, N. (2003.11) Immigration of the proliferative

for Neuroscience (NewOrleans, USA)《分子神経生理研究部門》
麗，細野知彦，池中一裕，James Trimer，池中一裕 (2003.9) Distinct characteristics

榮，塩田清二 (2003.4) GFAP プロモーター依of astrocyte precursors according to the domain structure

存性 EGFP 発現トランスジェニックマウスにおけるin the spinal cord，第 46 回日本神経化学会（新潟）

反応性アストロサイトの可視化，第 108 回日本解剖10. 鹿川哲史，井上俊洋，荒木喜美，中平英子，池中一

1. 鈴木隆介，荒田
菊山悟，尹裕，田賀哲也 (2003.9) A new strategy for brain cell fate

学会総会・全国学術集会（福岡）
2. Kazuhiro Ikenaka, Yasuno Iwasaki, Toshihiko Hosoya,

mapping by in utero DNA electroporarionA new

Yasuhiro Ogawa, Yoshiki Hotta. (2003.5) The potential

strategy for brain cell fate mapping bay in utero DNA

to induce glial differentiation is conserved between

electroporation，第 46 回日本神経化学会（新潟）drosophila and mammalian gcm genes. The American

11. 竹林浩秀，政平訓貴，田中謙二，清水恵司，池中一裕

thSociety for Neurochemistry 34

Annual Meeting(Newport Beach, USA)

(2003.9) Lineage analysis on forebrain oligodendrocyte，
第 46 回日本神経化学会（新潟）3. 佐久間圭一郎，藤本一朗，池田武史，田中文啓，和12. 石井章寛，藤本一朗，佐久間圭一朗，出口章広，池田洋巳，三嶋理晃，池中一裕 (2003.5) がん転移にお田武史，池中一裕 (2003.10) The gene expression and

ける N-結合型糖鎖の役割，第 67 回日本生化学会中

structural analysis of N-linked sugar analysis by cDNA

部支部例会（津）macroarray and 2D-HPLC，第 76 回日本生化学会大会

4. 石井章寛，藤本一朗，佐久間圭一郎，出口章広，池（横浜）

田武史，池中一裕 (2003.5) 神経系培養細胞の N-結合

13. 出口章広，藤本一朗，池田武史，石井章寛，栗山茂

型糖鎖構造解析，第 67 回日本生化学会中部支部例樹，池中一裕 (2003.10) Structure analysis of N-linked

会（津）sugar chains of regenerating liver and liver cancer cell5. 鄭且均，飛田秀樹，中平健祐，池中一裕，金恵亭，

lines，第 76 回日本生化学会大会（横浜）西野仁雄 (2003.7) Implantation of embryonic stem (ES)

14. 中北慎一，永津俊治，池中一裕，長谷純宏 (2003.10)

cells-derived neurons into the striatum of Parkinson

Substrate specificities of mouse”brain-type” β (1,4)

model rat. 第 26 回神経科学大会（名古屋）galacto-syltransferase，第 76 回日本生化学会大会（横6. 田中久貴，池中一裕，伊佐正 (2003.7) In vivo における，PLP トランスジェニックマウスの中枢神経伝導浜）
15. 佐久間圭一朗，藤本一朗，池田武史，田中文啓，和速度の検討，第 26 回神経科学大会（名古屋）

田洋巳，三嶋理晃，池中一裕 (2003.10) Analysis of

7. 藤本一朗，池田武史，石井章寛，佐久間圭一朗，出structures of N-linked sugar chains in cancer metastasis，

口章広，中島弘文，長谷純宏，高橋均，辻省次，池第 76 回日本生化学会大会（横浜）中一裕 (2003.7) 神経変性疾患および脳発生時の網16. 清水健史，鹿川哲史，高田慎治，池中一裕，田賀哲

羅的 N 結合型糖鎖解析，第 26 回神経科学大会（名也 (2003.12) Wnt シグナリングによるオリゴデンド

古屋）

ロサイト分化抑制，第 26 回日本分子生物学会年会

8. 政平訓貴，竹林浩秀，清水恵司，池中一裕 (2003.9)
Screening of the downstream targets of olig2 by
PCR-based cDNA subtraction analysis，第 46 回日本神経化学会（新潟）
9. 小川泰弘，Matthew Rasband，竹林浩秀，岩崎靖乃，（神戸）
17. 中平健祐，柴崎貢志，池中一裕，渡辺修一 (2004.3)
Regulation

of

the

localizationofvoltagegated+

K channels mediated by glutamate receptors，第 80 回
日本生理学会大会（福岡）107生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）《細胞内代謝研究部門》
1. 毛利達磨, 須谷康一, 吉田繁 (2003.1) マウス未成熟
2+

卵 Ca 振動に対するエストロゲンの抑制効果。平成14 年度特定領域研究「内分泌撹乱物質の環境リス用。平成 14 年度特定領域研究「内分泌撹乱物質の環境リスク」研究成果報告会（札幌）
3. Mohri T, Yoshida S (2003.12) Inhibitory Effect ofEstrogen on the Spontaneous Ca2+ Oscillations inク」研究成果報告会（松山）2. 毛利達磨, 吉田繁 (2003.7) マウス卵母細胞自発性カImmature Mouse Oocytes. 43rd Annual Meeting of The

ルシウム振動に対するエストロゲン(estradiol)の作

American Society for Cell Biology (San Francisco, USA)

《生体膜研究部門》
1. 河西春郎 (2003.1) フェムト秒レーザーで中枢シナ10. Kasai H (2003.4) Two-photon excitation microscope in

プス機能と分泌現象を観る。第 5 回コヒーレント科

physiology. 第11回基礎医学学術大会（ソウル，韓国）

学 理研シンポジウム（和光）
2. Kasai H (2003.2) Regulation of acinar exocytosis.
Gordon research conference on salivary glands andexocrine secretion (Ventura, USA)
3. Nemoto T, Kojima T, Ohshima A, Kasai H (2003.2)
Dynamic Role of Actin in Zymogen Granule Exocytosis
in Pancreatic Acini. Gordon research conference on
salivary glands and exocrine secretion (Ventura, USA)
4. Kasai H (2003.3) Fusion-pore dynamics studied with

11. 高橋倫子，河西春郎 (2003.5) インスリン開口放出制
御機構の 2 光子励起解析。第 46 回日本糖尿病学会
年次学術集会シンポジウム（富山）12. Kasai H (2003.7) Two-photon nano physiology. Gordon
Research Conference on Calcium Signaling (Mount
Holyocle, USA)13. 高橋倫子 (2003.7) インスリン開口放出過程の可視化解析。
第 1 回日本内分泌学会 Young Endocrinologist
Conference（箱根）the two-photon excitation imaging. Japan-US Brain

14. 劉婷婷，岸本拓哉，河西春郎 (2003.7) シナプス様小Research Cooperative Program “Neural signalplexes and胞の融合細孔動態の 2 光子励起法による解析。第 26

ion channel regulation” (Okazaki)

回日本神経科学学術集会（名古屋）

5. 河西春郎 (2003.3) 外分泌腺アクチン動態の 2 光子励

15. 高橋倫子 (2003.9) 2 光子励起法を用いた膵内分泌機起法による可視化解析。特定領域研究 B 合同公開シ

構の可視化解析。第 3 回 Osaka Bay Diabetes Forum

ンポジウム（大阪）（大阪）

6. 岸本拓哉，木村良一，劉婷婷，河西春郎 (2003.3)

16. 河西春郎，松崎政紀, Graham Ellis-Davies (2003.9)

2 光子励起法を用いた副腎髄質における逐次開口放Structural plasticity of dendritic spines associated with

出機構の解析。第 124 回日本薬学会年会（大阪）

short and long-term potentiation in hippocampal CA1

7. 河西春郎，松崎政紀，野口潤，安松信明 (2003.3)

pyramidal neurons. 第 46 回日本神経化学会シンポジ

海馬錐体細胞樹状突起スパインの形態可塑性とグ
ルタミン酸受容体。第80回日本生理・薬理学会大会
シンポジウム（博多）8. 根本知己，兒島辰哉，大嶋章裕，河西春郎 (2003.3)

ウム（新潟）
17. 根本知己 (2003.9) 2 光子顕微鏡による Ca2+依存性開
口放出の解析。第 41 回日本生物物理学会年会シンポジウム（新潟）

膵臓外分泌腺の酵素原顆粒の開口放出における F ア

18. 根本知己，兒島辰哉，大嶋章裕，河西春郎 (2003.9)

クチンの動的役割。第80 回日本生理学会大会（博多）2 光子励起断層イメージングを用いた開口放出にお9. 高橋倫子，岸本拓哉，根本知己，河西春郎 (2003.3)

ける Rho による顆粒膜の高速なアクチン被覆の解2 光子励起法によるインスリン分泌過程の解析。第
80 回日本生理・薬理学会大会シンポジウム（博多）108析。第 41 回日本生物物理学会年会（新潟）19. 岸本拓哉，木村良一，河西春郎 (2003.10) 2 光子励起

研究発表／学会発表

法を用いた副腎髄質細胞の開口放出の解析。生理研

hippocampal CA1 pyramidal neurons studied by

研究会（岡崎）dual-scanning two-photon microscopy. 33rd Annual

20. 高橋倫子 (2003.10) 膵島におけるインスリン開口放出過程の二光子励起解析。第 86 回朝日生命成人病
21. 高橋倫子 (2003.10) 膵内分泌組織における開口放出
関連蛋白の作用機序。第34 回病態代謝研究会（東京）22. Matsuzaki M, Ellis-Davies GCR, Kasai H (2003.11)
plasticity

USA)
24. Kasai H (2003.11) Two-photon excitation imaging of研究所分泌セミナー（東京）Structure-function

Meeting of Society for Neuroscience (New Orleans,ofsinglespinesofhippocampal CA1 pyramidal neurons induced byexocytosis and endocytosis. First COE International
Symposium, University of Gunma (Gunma)
25. 河西春郎 (2003.12) 2 光子励起顕微鏡の生理学応用。
第 26 回日本分子生物学会バイオテクノロジーセミ
ナー（神戸）

two-photon uncaging of a caged-glutamate compound.

26. Nemoto T, Kojima T, Oshima A, Kasai H (2003.12)

33rd Annual Meeting of Society for Neuroscience (NewDynamic Actin Reorganization in zymogen granuleOrleans, USA)

exocytosis in pancreatic acini mediated by Rhoc. 43rd

23. Noguchi J, Matsuzaki M, Ellis-Davies GCR, Kasai H(2003.11) Distribution of functional NMDA- andannual meeting of the American society of cell biology(San Francisco, USA)

AMPA-type glutamate receptors in the dendrites of《機能協関研究部門》
信

Sabirov R & Okada Y (2003.3) Ischemic stress-induced

華 (2003.1) 細胞死誘導におenhancement of CFTR expression on the plasma

けるアニオンチャネルの役割。第 14 回日本病態生

membrane in neonatal rat ventricular myocytes. 第 80

理学大会

回日本生理学会大会・第76 回日本薬理学会年会合同1. 岡田泰伸，清水貴浩，前野恵美，鍋倉一郎，真鍋健一，井上隆，森特別講演（東京）

2. Okada Y, Shimizu T, Maeno E & Tanabe S (2003.3)−

大会（福岡）

Role of Cl channel in apoptosis induction. 第 80 回日

7. Okada Y, Kanaseki T, Hayashi S, Furukawa T, Inagaki

本生理学会大会・第76 回日本薬理学会年会合同大会

N, Sabirov R, Morishima S (2003) Swelling-induced「細胞増殖・分化・死を制御するイオンメカニズム

ATP release via exocytosis from human Intestine 407と創薬」シンポジウム（福岡）cells and normal rat kidney cells. 第 80 回日本生理学

3. Katsuragi R & Okada Y (2003.3) ATP transport system:会大会・第 76 回日本薬理学会年会合同大会（福岡）Updata. 第 80 回日本生理学会大会・第 76 回日本薬

8. Sabirov R & Okada Y (2003.3) The size of VDACL

理学会年会合同大会「ATP のオートクリン／パラク

anion channel pore fits its function as ATP-releasing

リン放出研究の最近の動向」シンポジウム（福岡）channel. 第 80 回日本生理学会大会・第 76 回日本薬

4. Sabirov R & Okada Y (2003.3) ATP releasing channel.

理学会年会合同大会（福岡）第 80 回日本生理学会大会・第 76 回日本薬理学会年

9. Dutta A.K, Sabirov R, Uramoto H & Okada Y (2003.3)

会合同大会「ATP のオートクリン／パラクリン放出

ATP release and activation of VDACL anion channels in

研究の最近の動向」シンポジウム（福岡）neonatal rat cardiomyocytes under ischemic conditions.

5. Shimizu T & Okada Y (2003.3) Electrophysiologicalcharacteristics of Cl−

channel currents activated by

apoptosis inducers. 第 80 回日本生理学会大会・第 76回日本薬理学会年会合同大会（福岡）
6. Uramoto H, Morishima S, Ando-Akatsuka Y, Dutta A.K,

第 80 回日本生理学会大会・第 76 回日本薬理学会年会合同大会（福岡）
10. Manabe K, Morishima S & Okada Y (2003.3) Secretory
volume decrease (SVD) and regulatory volume increase(RVI) of enterocytes in crypt glands isolated from109

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

guinea pig distal colon. 第 80 回日本生理学会大会・第伸 (2003.10) 高浸透圧刺激により活性化される非選

76 回日本薬理学会年会合同大会（福岡）

択性カチオンチャネル。第 50 回中部日本生理学会

11. Okada Y (2003.9) Anion channels involved in induction（犬山）of apoptosis and necrosis. Dayton 2003 International

13. Okada Y (2003.10) Volume regulatory dysfunction in

Symposium on Cell Volume & Signal Transduction

apoptotic and necrotic cells. Vth Ibero-American(Dayton, USA)

Congress of Biophysics (Rio de Janeiro, Brasil)

12. 清水貴浩，Wehner Frank，Sabirov Ravshan，岡田泰《感覚認知情報研究部門》
1. 伊藤南，小松英彦 (2003.7) サル第二次視覚野におけ7. Matsumoto M, Komatsu H (2003.11) Correlation

る線成分の組み合わせによる折れ曲がりの表現。第between perceptual completion at the blind spot and26 回日本神経科学大会（名古屋）

neural responses in monkey V1. 33th Society for2. 小川正，田辺裕梨，小松英彦 (2003.7) サル V4 野おNeuroscience Meeting (New Orleans, U.S.A.)

よび前頭眼野の神経活動におけるトップダウン性

8. Ito M，Komatsu H (2003.11) Interaction among line

注意によるボトムアップ性注意の制御機構。第 26

components to represent angles in V2 of the macaque

回日本神経科学大会（名古屋）

monkey. 33th Society for Neuroscience Meeting (New

3. 松本正幸，小松英彦 (2003.7) Neural responses in V1 ofthe monkey during perceptual completion of a bar at theOrleans, U.S.A.)9. Ogawa T，Komatsu H (2003.11) Dynamics of visual

blind spot. 第 26 回日本神経科学大会（名古屋）

selection in V4 and FEF during a multidimensional

4. Komatsu H, Ogawa T (2003.9) Top-down control ofsearch task. 33th Society for Neuroscience Meeting

pop-out in area V4 of the monkey. LSR 25th Anniverary(New Orleans, U.S.A.).
10. Komatsu H (2004.1) Color signal transformation in the

Meeting (Bethesda, USA)5. 松本正幸，小松英彦 (2003.10) サル 1 次視覚野盲点

primary visual cortex (V1) of the monkey. "Neuroscience

表現領域における線分の補完知覚に対応した神経- from Molecules to Human"symposium (Seoul, Korea)
11. 小松英彦 (2004.3) 目と脳－視覚神経系研究の現場活動。第 50 回中部生理学会（犬山）6. 小松英彦 (2003.10) 脳における色情報処理。平成 15
年度情報処理学会関西支部支部大会（大阪）から。動的画像処理実利用化ワークショップ 2004（岐阜）

《液性情報研究部門》
1. 井本敬二 (2003.6) イオンチャネルと神経疾患。第21 回神経治療学会総会（福島県郡山市）
2. Miyata M (2003.6) Contribution of thalamic phospholipase

The 6th IBRO World Congress of Neuroscience(Prague, Czech)

Cβ4 mediated by metabotropic glutamate receptor

4. Yamagata Y, Obata K (2003.7) Hyperphosphorylated,

type 1 to inflammatory pain in mice. Pfizer 1st

inactivated and sedimentable Ca2+/calmodulin-dependent

Science Research Symposium 'Central Mechanism ofprotein kinase II induced by prolonged seizure activity

Neuropathic Pain'（名古屋）

in rats in vivo. The 6th IBRO World Congress of

3. Satake S, Imoto K, Konishi S (2003.7) Effects ofroscovitine, a cyclin-dependent kinase 5 inhibitor,

110

on synaptic transmission in the cerebellar cortex.

Neuroscience (Prague, Czech )5. 佐竹伸一郎，小西史朗 (2003.7) 小脳皮質のシナプス

研究発表／学会発表

伝達に対する cdk5 阻害薬 roscovitine の影響。第 26

9. Yamagata Y, Obata K (2003.11) Autophosphorylated,inactivated and sedimentable Ca2+/calmodulin-dependent回日本神経科学大会（名古屋）
6. Yamagata Y, Obata K (2003.7) Hyperphosphorylated,
2+

protein kinase II induced by seizure activity in rats

inactivated and sedimentable Ca /calmodulin-dependent

in vivo. The 33rd Annual Meeting, Society forprotein kinase II induced by status epilepticus in rats

Neuroscience (New Orleans, LA, USA)10. 伊藤英樹，清水賢巳，高田重男，馬渕宏，井本敬二

in vivo. 第 26 回日本神経科学大会（名古屋）
7. 佐竹伸一郎，小西史朗，井本敬二 (2003.9) Cdk5 阻害(2003.11) Brugada 症候群関連心筋 Na チャネル遺伝薬 roscovitine がラット小脳皮質のシナプス伝達にお子変異 (N406S) の電気生理学的特徴と抗不整脈薬

よぼす影響。日本動物学会第 74 回大会（函館）の効果。日本循環器学会 第 122 回東海・第 107 回

8. Yamagata Y, Obata K (2003.9) Autophosphorylated,2+

北陸合同地方会（名古屋）

inactivated and sedimentable Ca /calmodulin-dependent

11. Miyata M (2003.11) Phospholipase Cβ4 mediated signal

protein kinase II during acute brief seizure activity inin synaptic and brain functions. Second JSPS Forum inrats in vivo. 第 46 回日本神経化学会大会（新潟）France 'Post genome' (Strasbourg, France)《高次神経機構研究部門》
1. 八 木健 (2003.9) Diversity of cadherin-related

neuronal receptor (CNR) genes in the brain. 第 46 回神
健 (2003.10) Diversity of CNR/protocadherin

genes in the brain. 第 76 回日本生化学会大会（横浜）3. 八木

第 26 回日

本分子生物学会（神戸）4. 雲出佑，平山晃斉，金子涼輔，佐々木綾子，八木

経化学会大会（新潟）2. 八 木

群：CNR/プロトカドヘリンファミリー

健 (2003.12) 脳神経系における多様化分子健(2003.12) マウス大脳皮質の局所神経回路における
CNR/プロトカドヘリンファミリーの発現

第 26 回

日本分子生物学会（神戸）《感覚運動調節研究部門》
1. Kakigi R (2003.9) Pain processing in humans traced byth

EEG/MEG. The 4

International Conference on

Noninvasive Functional Source Imaging (Chieti, Italy).
5. Kakigi R, Inui K (2003.9) Pain-Related Somatosensory
Evoked Potentials. The 27th International Congress ofNoninvasive Functional Source Imaging (Chieti, Italy).
2. Tamura Y, Hoshiyama M, Inui K, Kakigi R (2003.9)
Cognitive processes for two-point discrimination assessedthClinical Neurophysiology. (San Francisco, USA)
6. Nguyen BT, Tran TD, Hoshiyama M, Inui K, Kakigi Rby event-related potentials. The 4 International Conference(2003.9) Face representation in the human primaryon Noninvasive Functional Source Imaging (Chieti, Italy).

somatosensory cortex. The 27th International Congress

3. Wang X, Inui K, Qiu Y, Kakigi R (2003.9) Corticalof Clinical Neurophysiology (San Francisco, USA)

responses to noxious stimuli during sleep. Conference

7. Qiu Y, Inui K, Wang X, Nguyen BT, Tran TD,

thon Noninvasive Functional Source Imaging. The 4

KakigiInternational Conference on Noninvasive Functional

magnetoencephalographic responses ascending throughSource Imaging (Chieti, Italy).

C-fibers in humans. The 27th International Congress of

4. Nakata H, Inui K, Kakigi R (2003.9) Movements
modulate cortical activities evoked by noxious
stimulation.

The

th

4

International

ConferenceonR(2003.9)

Effectofdistractionon

Clinical Neurophysiology (San Francisco, USA)
8. Wang X, Inui K, Qiu Y, Kakigi R (2003.9) Corticalresponses to noxious stimuli during sleep. The 27th111

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

International Congress of Clinical Neurophysiology(San Francisco, USA)本ペインクリニック学会大会 （仙台）
16. 柿木隆介 (2003.8) 末梢神経の刺激と大脳誘発電位9. Kubota T, Kaneoke Y, Maruyama K, Kakigi R (2003.11)
Two global motions with different speeds on the samerd

第 14 回日本末梢神経学会（東京）17. 柿木隆介 (2003.10) 痛覚認知のメカニズム：抹消神

visual scene: A magnetoencephalography study. 33経，脊髄から大脳皮質まで

Annual meeting of Society for Neuroscience (New松）

Orleans, USA)18. 金桶吉起，柿木隆介 (2003.10) 視覚性運動刺激によ10. 柿 木 隆 介 ， 渡 邉 昌 子 ， 三 木 研 作 (2003.7) The

る脳磁場反応：新しい視覚刺激による高次視覚性誘spatiotemporal dynamics of the face inversion effect: A

発反応

magneto-and electroencephalographic study 脳波・脳磁（旭川）

図による顔認知機構の解明：特に「倒立顔効果」について第101 回学術集会（浜第 26 回日本神経科学大会（名古屋）

11. 乾幸二，Tran Diep Tuan，王暁宏，秋云海，Nguyen
Thi Binh ， 柿 木 隆 介(2003.7) A comparative

magnetoencephalographic study of cortical activations

第 33 回日本臨床神経生理学会学術大会

19. 軍司敦子，柿木隆介 (2003.10) 認知科学における神経生理学の役割：音声生成に関わる感覚・運動の中第 33 回日本臨床神経生理学会学術大

枢処理過程
会（旭川）

20. 寳珠山稔，渡邉昌子，三木研作，柿木隆介 (2003.10)

evoked by noxious and innocuous somatosensory

認識閾値以下の視覚刺激による顔認知反応

stimulations. 脳磁図を用いた侵害性，非侵害性刺激回日本臨床神経生理学会学術大会（旭川）による大脳活動の比較

第 26 回日本神経科学大会

第 33

21. 寳珠山稔，柿木隆介 (2003.10) 微小磁場計測装置を用いた末梢神経活動磁場の計測 第 33 回日本臨床神（名古屋）
12. 渡邉昌子，柿木隆介，三木研作，Puce Aina (2003.7)

経生理学会学術大会（旭川）

MEG responses by viewing eye movements to various

22. 田村洋平，寳珠山稔，乾幸二，柿木隆介 (2003.10) 二

directions. 方向の異なる「目の動き」を見る時の脳点識別に関連する脳活動－事象関連電位による検活動

第 26 回日本神経科学大会（名古屋）

13. 久保田哲夫，金桶吉起，丸山幸一，柿木隆介 (2003.7)

討第 33 回日本臨床神経生理学会学術大会（旭川）

23. 金桶吉起，柿木隆介 (2003.10) 視覚性運動刺激によMotion trasparency without global direction differences.

る脳磁場反応第 26 回日本神経科学大会（名古屋）

大会（旭川）

14. 二橋尚志，柿木隆介，岡田知久，定藤規弘 (2003.7)

第 33 回日本臨床神経生理学会学術24. 中村みほ，渡邉昌子，金桶吉起，柿木隆介，渡邊一

Representation of the ear in human primary

功 (2003.10) ウィリアムズ症候群の認知機能

somatosensory cortex using fMRI and MEG. 耳の第一回日本臨床神経生理学会学術大会（旭川）

次体性感覚野における局在をもちいて脳磁図と機能的 MIR

第 26 回日本神経科学大会（名古屋）

15. 柿木隆介 (2003.7) 痛覚認知のメカニズム 第 37 回日

第 33

25. 中田大貴，柿木隆介 (2003.2) 体性感覚刺激 Go/Nogo
課題時に誘発された事象関連電位

第 25 回事象関連電位 (ERP) 研究会（東京）《生体システム研究部門》
1. 中陦克巳，森

大志，橘

篤導，森

茂美 (2003.3) 中

枢無傷・覚醒ネコにおける小脳歩行誘発野の微少刺
激・選択的破壊により誘発された姿勢および歩行の変化。第 80 回日本生理学会大会（福岡）

2nd International Symposium on Adaptive Motion ofAnimal and Machines (Kyoto, Japan)
3. Mori F, Nakajima K, Takasu C, Tachibana A, Tsukada
H, Nambu A, Mori S (2003.3) Multiple and parallel CNS

2. Mori F, Mori S (2003.3) Higher nervous control systemmechanisms involved in the elaboration of bipedal

in bipedally walking Japanese monkey, Macaca fuscata.

locomotion by M. fuscata. 16th International Society for

112

研究発表／学会発表

Postural and Gait Research (Sydney, Australia)

関連領野への神経連絡様式。第 26 回日本神経科学

4. Mori F, Nakajima K, Tsukada H, Mori S (2003.5)
Multi-parallel CNS control mechanisms in bipedal
walkingmonkey,M.

fuscata.

16. 陸

暁峰，宮地重弘，南部

篤，小池

智，井上

智，

24th

高田昌彦 (2003.7) Organization of cerebellar inputs toGravitational Physiology Meeting (Santa Monica, USA)proximal and distal forelimb representations of the

5. 南部Japanese

大会（名古屋）篤 (2003.6) 大脳基底核と随意運動。第 3 回統合知能メカトロシステム講演会・見学会（岡崎）6. 南部

篤 (2003.6) Zonisamide の抗パーキンソン作

primary motor cortex. 第 26 回日本神経科学大会（名古屋）
17. 金田勝幸，今西美知子，南部篤，重本隆一，高田

用：パーキンソン病モデルサルによる検討。第 18

昌彦 (2003.7) サル黒質における代謝調節型グルタ回日本大脳基底核研究会（裾野）

ミン酸受容体サブタイプ 1αの発現様式。第 26 回日

7. Nambu A (2003.7) Dynamic model of the cortico-basal
ganglia loop and Parkinson’s disease. Sixth IBRO World本神経科学大会（名古屋）
18. 湯本直杉，小島

淳，南部

篤，岡本

洋，深井朋

Congress of Neuroscience. (Prague, Czech, Republic)樹，高田昌彦 (2003.7) 時間認知課題遂行中のサル前

8. Takada M, Miyachi S, Nambu A, Koike S, Inoue S

頭前野の神経活動。第 26 回日本神経科学大会（名(2003.7) Visualization of multi-synaptic input pathwaysof monkey primary motor cortex by means of retrograde

古屋）
19. 森

大志 (2003.10) 動物（サル）から学ぶ直立二足transneuronal transport of rabies virus. Sixth IBRO

歩行運動の制御機序：直立二足歩行運動の実行に関World Congress of Neuroscience. (Prague, Czech,

わる脳部位とその機能的意義の検証 — ニホンサル

Republic)

直立二足歩行モデルを用いた研究— 第 33 回日本臨

9. 高田昌彦，南部篤，今西美知子，保井孝太郎

床神経生理学会・学術大会（旭川）(2003.7) 黒質線条体ニューロンに対する日本脳炎ウ

20. Mori F, Nakajima K, Mori S (2003.10) Higher nervous

イルスの選択的ドーパミン毒性。第 26 回日本神経

control of upright posture and bipedal locomotion in

科学大会（名古屋）

the Japanese monkey, M. fuscata. 1st International

10. 中陦克己，森

大志，橘

篤導，南部

篤，森

茂

美 (2003.7) 日本サルにおける二足歩行の皮質制御
機序：一次運動野の局所的な inactivation。第 26 回

(Craiova, Romania)
21. 南部篤 (2003.10) 大脳基底核の神経回路と DBS のメカニズム。第 5 回 Activa Therapy Workshop（東京）日本神経科学大会（名古屋）
11. 森Conference on Medical Informatics & Engineering

茂

22. Nambu A, Tachibana Y, Kita H, Takada M (2003.11)

美 (2003.7) 日本サルにおける二足歩行の皮質制御

Motor cortical input to the internal segment of the

機序：補足運動野の局所的な inactivation。第 26 回

globus pallidus through the direct and indirect pathways.

日本神経科学大会（名古屋）Society for Neuroscience, 33rd Annual Meeting (New大志，中陦克己，橘篤導，南部

12. 森本貴夫，和田直己，高須千慈子，森
美，橘

篤，森

大志，森

茂

篤導 (2003.7) 2 足歩行日本さるの解剖学的研究。第 26 回日本神経科学大会（名古屋）
13. 南部

Orleans, USA)
23. Kita H, Nambu A, Kaneda K, Tachibana Y, Takada M(2003.11) Roleofionotropic

glutamatergicand均，高田昌彦 (2003.7) 大GABAergic inputs on the leval and pattern of the firing

脳皮質から淡蒼球内節への直接路・間接路を介した

activity of the monkey globus pallidus. Society for

入力。第 26 回日本神経科学大会（名古屋）

Neuroscience, 33rd Annual Meeting (New Orleans,

14. 橘

篤，橘

吉寿，喜多

吉寿，南部

篤，畑中伸彦，高田昌彦 (2003.7)

サル大脳皮質背側運動前野吻側部から線条体への入力様式。第 26 回日本神経科学大会（名古屋）
15. 畑中伸彦，橘USA)
24. Miyachi S, Nambu A, Koike S, Inoue S, Lu X, Takada
M (2003.11) Re-evaluation of primate cortico-basal

篤，ganglia system by retrograde transsynaptic transport of

高田昌彦 (2003.7) サルの前頭前野から前頭葉運動

rabies virus. Society for Neuroscience, 33rd Annual

吉寿，宮地重弘，稲瀬正彦，南部113

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

Meeting (New Orleans, USA)26. 南部

25. Takada M, Nambu A, Hatanaka H, Tachibana Y,
Miyachi S, Taira M, Inase M (2003.11) Organization

篤 (2003.11) 大脳基底核の動的モデルとパー

キンソン病。第 6 回東海定位脳治療研究会（名古屋）27. 南部篤 (2003.12) パーキンソン病モデル 病態生

of prefrontal inputs from area 46 to frontal motor-

理学的検討。京都大学霊長類研究所研究会「霊長類related areas. Society for Neuroscience, 33rd Annual

モデルでのバイオメディカル研究の新展開」（犬Meeting (New Orleans, USA)山）

《脳形態解析研究部門》
1. 重本隆一 (2003.3) Clustering of glutamate receptors inHyperpolarization-activated cation channel and its

synaptic sites. 第 80 回日本生理学会大会（福岡市）

regulation of dendritic spike initiation in projection

2. 籾山俊彦 (2003.3) 中枢シナプス伝達を制御するカ

neurons of the rat superficial superior colliculus. 第 26

ルシウムチャネルとドーパミン受容体。第 80 回日本生理学会大会・第 76 回日本薬理学会年会合同大回日本神経科学大会（名古屋市）
8. 金田勝幸，今西美知子，南部篤，重本隆一，高田昌彦 (2003.7) Expression of metabotropic glutamate会シンポジウム（福岡市）
3. 籾山俊彦 (2003.3) 中枢シナプス伝達を制御するシ
ナプス前ドーパミン受容体。 第 80 回日本生理学会
大会・第 76 回日本薬理学会年会合同大会シンポジ

receptor 1α in monkey substantia nigra. 第 26 回日本神経科学大会（名古屋市）
9. 萩原明，深澤有吾，大塚稔久，重本隆一 (2003.7)
Differential distribution of CAZ and SNARE proteins

ウム （福岡市）
4. 重本隆一 (2003.4) Number and density of AMPA-typeglutamate receptors in synaptic sites. 第 108 回日本解

visualized by immunogold replica labeling. 第 26 回日本神経科学大会（名古屋市）
10. 馬杉（時田）美和子，足澤悦子，藤本和，渡辺雅彦，

剖学会総会･全国学術集会（福岡市）
5. Wu Yue，川上良介，崎村健司，三品昌美，伊藤功，

平井宏和，Elek Molnar，重本隆一 (2003.7) Quantitative

重本隆一 (2003.7) Asymmetrical distribution of NMDA

analysis of AMPA receptors in the cerebellum using

receptor ε 2 subunit in hippocampal Schaffer- CA1

SDS-FRL. 第 26 回日本神経科学大会（名古屋市）

pyramidal cell synapses in ε 1 knock-out mice. 第 26 回

11. 足澤悦子，馬杉（時田）美和子，Elek Molnar，重本隆一 (2003.7) High-resolution quantitative estimation of

日本神経科学大会（名古屋市）
6. 東田陽博，張家生，持田澄子，陳小良，甲然

AMPA receptors in climbing fibre to Purkinje cell淑，野田百美，Hossain K，星直人，橋井美奈子，重synapses. 第 26 回日本神経科学大会（名古屋市）

本 隆 一 ， 中 西 重 忠 ， 福 田 淳 ， 横 山 茂 (2003.7)

12. 籾山俊彦，勝木元也 (2003.7) ドーパミン性ニューロ

Subtype-specific coupling with ADP-ribosyl cyclase of

ンにおける D2 型受容体を介する脱分極誘発性シナ

metabotropic glutamate receptors. 第 26 回日本神経科

プス伝達抑制の解析。 第 26 回日本神経科学大会

学大会（名古屋市）（名古屋市）

7. 遠藤利朗，納富拓也，重本隆一，伊佐正 (2003.7)《大脳神経回路論研究部門》
1. 窪田芳之，川口泰雄 (2003.7) 大脳皮質ダブルブーケ

2. 根東覚，川口泰雄 (2003.7) ラット前頭皮質における細胞の選択的シナプス結合。第 26 回日本神経科学

高頻度発火型介在神経細胞と線条体投射錐体細胞大会（名古屋）の神経結合。第 26 回日本神経科学大会（名古屋）114

研究発表／学会発表

3. 窪田芳之 (2003.10) 大脳皮質ダブルブーケ細胞の形（岡崎）態的解析。生理研研究会「大脳皮質の神経回路」《心理生理学研究部門》
1. Sadato N (2003.1) Cross-modal plasticity in the blind

9. 飯高哲也, 羽田薫子, 松本敦, 岡田知久, 定藤規弘

during Braille reading. US-Japan Brain Research(2003.3) MRI と ERP の同一被験者における測定－顔Cooperation Program Workshop: Multimodal non-

認知と意味プライミング課題－。第 5 回日本ヒト脳invasive techniques for the study of human brain

機能マッピング学会大会（つくば）physiology (Bethesda, USA)10. 定藤規弘 (2003.4) 脳の可塑性と fMRI。第 26 回

2. 八木玲子，仁科エミ，河合徳枝，本田 学，中村 聡，

日本医学会総会（福岡）森本雅子，大橋 力 (2003.3) ハイパーソニック・サ

11. 中井昭夫，柏倉健一，定藤規弘，米倉義晴，小泉英

ウンドの呈示条件が音の受容行動に及ぼす影響

明，眞弓光文 (2003.5) 機能的光トポグラフィーによ－ハイパーリアル・エフェクトの研究 (Ⅰ) －日本

る乳児視覚野の脳血流制御の経時的変化の検討。

音響学会 2003 年春季研究発表会（東京）

第 45 回日本小児神経学会（東京）3. 中村 聡，仁科エミ，八木玲子，森本雅子，河合徳12. 中井昭夫，柏倉健一，米倉義晴，定藤規弘，小泉英枝，大橋 力 (2003.3) ハイパーソニック・エフェク

明，眞弓光文 (2003.5) 機能的光トポグラフィーによトを応用した屋内音環境改善効果の検討

る乳児視覚野の反応の経時的変化。第 3 回日本赤ち－ハイパーリアル・エフェクトの研究 (Ⅱ) －日本音響学会 2003 年春季研究発表会（東京）ゃん学会（東京）
13. Sadato N (2003.6) Neural substrates for Braille reading

4. 仁科エミ，河合徳枝，中村 聡，本田 学，八木玲子，

in the blind. Nobel Conference: Neural control of skilled

森本雅子，前川督雄，大橋 力 (2003.3) 生理活性物

hand movements: cognitive and computational aspects

質を指標とするハイパーソニック・エフェクトの検(Stockholm, Sweden)討－ハイパーリアル・エフェクトの研究 (Ⅲ) －14. Hasegawa T, Matsuki K, Ueno T, Maeda Y, Matsue Y,

日本音響学会 2003 年春季研究発表会（東京）

Sadato N (2003.6) Learned audio-visual cross-modal

5. 本田 学，中村 聡，八木玲子，仁科エミ，森本雅子，

association of piano playing activates the left planum

河合徳枝，大橋 力 (2003.3) ポジトロン断層画像法

temporale. An fMRI study. 9th Annual Meeting of theによるハイパーソニック・エフェクトの神経生理学

Organization for Human Brain Mapping (NY, USA)的検討

－ハイパーリアル・エフェクトの研究 (Ⅳ)

15. Iidaka T, Haneda K, Matsumoto A, Okada T, Sadato N－日本音響学会 2003 年春季研究発表会（東京）(2003.6) A combined fMRI and ERP study of face

6. 森本雅子，仁科エミ，八木玲子，本田 学，中村 聡，

recognition. 9th Annual Meeting of the Organization for

河合徳枝，前川督雄，大橋 力 (2003.3) 最大エントロピースペクトルアレイ法による生物学的音楽概

Human Brain Mapping (NY, USA)
16. Kosaka H, Omori M, Murata T, Iidaka T, Okada T,－ハイパーリアル・エフェクトの研究

Sadato N (2003.6) Posterior cingulate and amygdala(V)－ 日本音響学会 2003 年春季研究発表会（東京）

responses during acquisition of facial familiarity: an

7. 本田 学 (2003.4) 脳がイメージするとき何がおきる

fMRI study. 9th Annual Meeting of the Organization for

念の検討

か

～イメージングで覗く脳の仕組み～。世界脳週

間 2003 京都講演会（京都）Human Brain Mapping (NY, USA)
17. Uchiyama Y, Ebe K, Kozato A, Okada T, Sadato N

8. 定 藤 規 弘 (2003.3) 機 能 的 MRI を ベ ー ス に し た(2003.6) The neural substrates of driving with a safety

multi-disciplinary approach: イントロダクション。第distance: an fMRI study.9th Annual Meeting of the

5 回日本ヒト脳機能マッピング学会大会（つくば）Organization for Human Brain Mapping (NY, USA)115

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

18. Okada T, Honda M, Okamoto J, Sadato N (2003.6) The

43 回全国研究大会（枚方）effect of normal aging on the delay in the hemodynamic

28. 定藤規弘 (2003.7) fMRI による大脳の機能代償の画

response of the auditory cortex revealed by fMRI. 9th

像化。第 35 回脳の医学・生物学研究会（名古屋）

Annual Meeting of the Organization for Human Brain

29. 定藤規弘 (2003.7) Cross-modal plasticity underlying

Mapping (NY, USA)

Japanese sign language in early deaf humans: a

19. Matsumoto A, Iidaka T, Haneda K, Okada T, Sadato N(2003.6) ERP and fMRI measures of semantic priming.
9th Annual Meeting of the Organization for Human
Brain Mapping (NY, USA)

functional MRI study. 第 7 回福井医科大学高エネル
ギー医学研究センター研究発表会（福井）30. 定 藤 規 弘 (2003.7) Asymmetric neural substrates
for Braille discrimination by the sighted. Implication

20. Sadato N, Okada T, Honda M, Matsuki K, Yoshida M,

for left hand advantage of Braille reading. 第 7 回福井Kashikura K, Sato T, Yonekura Y (2003.6) Cross-modal

医科大学高エネルギー医学研究センター研究発表

plasticity underlying Japanese sign language in early会（福井）deaf humans: a functional MRI study. 9th Annual

31. 本田 学，花川 隆 (2003.7) 心内表象操作における吻Meeting of the Organization for Human Brain Mapping

側運動前野の反応特異性。第 26 回日本神経科学大(NY, USA)会（名古屋）

21. Harada T, Saito DN, Kashikura K, Sato T, Yonekura Y,
Honda M, Sadato N (2003.6) Asymmetric neuralsubstrates for Braille discrimination by the sighted.
Implication

for

left

hand

advantageof

32. 定藤規弘 (2003.8) 画像診断による脳機能解析。先端科学セミナー（名古屋）
33. 中井昭夫，眞弓光文，柏倉健一，米倉義晴，河内山

Braille隆紀，定藤規弘，小泉英明 (2003.11) 機能的光トポ

reading. 9th Annual Meeting of the Organization forグラフィーによる乳児視覚野の反応の経時的変化。

Human Brain Mapping (NY, USA)平成 15 年度岡崎国立共同研究機構生理研研究会「神22. Nakai A, Kashikura K, Kochiyama T, Sadato N,

経科学の道具としての機能的 MRI 研究会」（岡崎）Yonekura Y, Koizumi H, Mayumi M (2003.6) Cerebral

34. Tanaka S, Honda M, and Sadato N (2003.11)

Blood Oxygenation Changes to Visual Stimulation in

Repetitive transcranial magnetic stimulation of the

Infants Studied with Functional Optic Topography. The

pre-supplementary motor area differentially affects

9th Human Brain Mapping 2003 (NY,USA)

performance of verbal and spatial mental-operation tasks.

23. 定藤規弘 (2003.6) 発達途上での感覚脱失の影響：
fMRI による点字読・手話の研究。第 39 回日本小児The Society for Neuroscience 33rd Annual Meeting(New Orleans, USA)
35. Seki A, Okada T, Koeda T, and Sadato N (2003.11)

放射線学会（東京）
24. 関あゆみ，小枝達也，岡田知久，定藤規弘 (2003.6) 機

Phonemic manipulation in Japanese: a f-MRI study.

能的 MRI を用いた発達性読字障害へのアプローチ。

The Society for Neuroscience 33rd Annual Meeting

第 39 回日本小児放射線学会（東京）(New Orleans, USA)25. 柏倉健一，豊田浩士，佐藤哲大，西澤貞彦，岡田知36. Iidaka T, Matsumoto A, Nogawa J, Okada T, and Sadato久, 定藤規弘, 米倉義晴 (2003.6) 機能的 MRI と光ト

N (2003.11) Hemodynamic and electrophysiological

ポグラフィーの同時計測。第 39 回日本小児放射線

correlation of neural activity during face recognition

学会（東京）

task as measured by fMRI and ERP. The Society for26. 大橋 力，河合徳枝，本田 学，中村 聡，仁科エミ，

Neuroscience 33rd Annual Meeting (New Orleans, USA)八木玲子，森本雅子，前川督雄 (2003.7) ハイパーソ

37. Saito DN, Yoshimura K, Okada T, Sadato N (2003.11)

ニック・エフェクトの生理学。AES 東京コンベンシ

Cross-modal binding with activated attentional networks

ョン 2003（東京）during audio-visual speech integration: a functional MRI

27. 定藤規弘 (2003.7) 光で探る脳のはたらき：人体の可視化技術と脳可塑性。外国語教育メディア学会

116

第study. Society for Neuroscience 33th Annual Meeting(New Orleans, USA)研究発表／学会発表《認知行動発達機構研究部門》
1. 勝田秀行，伊佐正 (2003.3) 上丘浅層から中間・深層の検討。第 26 回日本神経科学大会（名古屋）への信号伝達に関する神経機構。第 80 回日本生理8. Sakatani T, Obata K, Isa T (2003.11) Possible rolesof GABA in the control of saccadic eye movements:

学会大会（福岡）
2. 山下哲司，伊佐正 (2003.4) 中脳ドーパミン細胞におaquantitative

analysisofsaccadesevokedby

けるカルバコールによるグルタミン酸応答の増強

microstimulation of the superior colliculus in GAD65作用。第 80 回日本生理学会大会（福岡）knockout mice. 33rd Annual Meeting of Society for3. 斎藤和也，服部聡子，宋文杰，伊佐正，高草木薫

Neuroscience (New Orleans)(2003.7) Nigral GABAergic inhibition upon mesopontine

9. Watanabe M, Kobayashi Y, Inoue Y, Isa T (2003.11)

cholinergic neurons. 第 26 回日本神経科学大会（名古Effects of nicotine injection into superior colliculus on屋）

saccade execution in monkeys. 33rd Annual Meeting of

4. 渡邊雅之，小林康，井上由香，伊佐正 (2003.7) サル
上丘へのニコチン注入が与えるサッケードへの影響。第 26 回日本神経科学大会（名古屋）Society for Neuroscience (New Orleans)
10. Lee F, Endo T, Isa T (2003.11) Presynaptic M1type muscarinic receptors suppress GABAergic

5. 坂谷智也，小幡邦彦，伊佐正 (2003.7) GAD67ノック

synaptic transmission in the intermediate layer of

アウトマウスにおけるサッケード眼球運動の解析。

mouse superior colliculus. 33rd Annual Meeting of

第 26 回日本神経科学大会（名古屋）Society for Neuroscience (New Orleans)

6. 遠藤利朗，納冨拓也，重本隆一，伊佐正 (2003.7)
Hyperpolarization-activatedcationcurrent

11. Endo T, Yanagawa Y, Onata K, Isa T (2003.11)

channelPharmacological properties of nicotinic acetylcholine

and its regulation of dendritic spike initiation in

receptors and nicotinic facilitation of GABAergic

projection neurons of the rat superficial superior

inhibition in the superficial superior colliculus. 33rd

colliculus. 第 26 回日本神経科学大会（名古屋）

Annual Meeting of Society for Neuroscience (New

7. 田中久貴，池中一裕，伊佐正 (2003.7) In vivo におけOrleans)

るトランスジェニックマウスの中枢神経伝導速度《生体恒常機能発達機構研究部門》
1. 鍋倉淳一 (2003.12) 障害回復期における神経回路の再編。第 2 回損傷脳研究会（東京）《環境適応機能発達研究部門》
1. 張敬姫，奥谷文乃，椛

秀人 (2003.3) におい嫌悪

学習に重要である CREB リン酸化における PI-3 キナーゼの役割。第 80 回日本生理学会大会（福岡）
2. 黄

光哲，椛

秀人 (2003.3) 副嗅球の僧帽細胞に発生する自発性抑制性シナプス後電流のノルアドレ
ナリンによる修飾。第80 回日本生理学会大会（福岡）3. 奥谷文乃，張敬姫，椛

秀人 (2003.3) BDNF 合成

は幼若ラットのにおいの学習成立に必要である。第

80 回日本生理学会大会（福岡）
4. 黄光哲，岡谷裕二，椛

秀人 (2003.6) 老化促進マ

ウスにおける副嗅球 LTP。第 7 回鋤鼻研究会（足柄上郡大井町）
5. 張

敬姫，奥谷文乃，椛

秀人 (2003.6) Studies on themechanisms of olfactory learning in young rats. 第 7
回鋤鼻研究会（足柄上郡大井町）
6. Kaba H, Huang G-Z (2003.7) Synaptic and molecular117

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

mechanisms of pheromonal recognition memory. Sixth
IBRO World Congress of Neuroscience (Prague, Czech
Republic).

回日本神経科学大会（名古屋）
10. 奥谷文乃，張敬姫，椛

秀人 (2003.7) BDNF の増加は幼若ラットのにおいの学習成立に関連がある。

7. Taniguchi M, Kaba H (2003.7) Role of group II
metabotropic glutamate receptors in reciprocal synaptic

第 26 回日本神経科学大会（名古屋）
11. 谷口睦男，椛

秀人 (2003.9) 副嗅球におけるフェロ

currents recorded from mitral cells in the mouse

モンの情報処理機構。日本味と匂学会第 37 回大会

accessory olfactory bulb in slice preparations. Sixth（ワークショップ）（岡山）

IBRO World Congress of Neuroscience (Prague, Czech
Republic)
8. 黄

敬姫，椛

秀人 (2003.9) においの嫌悪学習には嗅球内アドレナリンβ受容体が関与する。

光哲，椛

秀人 (2003.7) 副嗅球シナプス長期増強におけるα2 アドレナリン受容体の役割。第 26 回
日本神経科学大会（名古屋）
9. 張

12. 奥谷文乃，張敬姫，奥谷文乃，椛

日本味と匂学会第 37 回大会（岡山）13. 奥谷文乃，張敬姫，椛

秀人 (2003.10) アドレナ

リンβ受容体作動薬の嗅球内注入がにおいの嫌悪学

秀人 (2003.7) Effect of

intrabulbar infusion of a PP1 inhibitor on olfactory

習に及ぼす効果。第 55 回日本生理学会中国四国地方会（倉敷）

memory formation and forgetting in young rats. 第 26

《形態情報解析室》
1. 仙石昌也，大野完，有井達夫 (2003.3) 超高圧電子顕微鏡によるコロネン微粒子の高分解能観察
物理学会

日本

fluorescence used for monitoring the secondary
structure in protein crystals. 8th Conf. Methods Applic.

第 58 回年次大会（仙台）2. 有井達夫，濱4. Ikkai T, Arii T, Shimada K (2003.8) Excimer

清，伊藤嘉邦，山田直子 (2003.6) 超高圧電子顕微鏡によるグリア細胞の CT 画像解析。

Fluorescence. (Prague)
5. Katagiri N, Shigematsu Y, Arii T, Katagiri Y (2003.9)

日本電子顕微鏡学会第 59 回学術講演会（札幌）Extraocular photoreception of Onchidium: Three-

3. 古家園子，古家喜四夫 (2003.6) ATP放出による小腸dimensional analysis of dermal photoreceptor cells in

絨毛上皮下線維芽細胞の細胞間コミュニケーション

the dorsal mantle examined with high voltage TEM. 日の制御。日本電子顕微鏡学会 59 回学術講演会（札幌）

本動物学会第 74 回大会（函館）《生体情報処理室》
1. Ohno-Shosaku, T., Tsubokawa, H., Matsui, M.,a tool for analyzing CNS functions in living state.

Fukudome, Y., Shosaku, J., Taketo, M-M., Manabe,

日本神経科学学会第 26 回大会（名古屋）

T., and Kano, M. (2003.7) Enhancement of retrograde

3. Sakai, N., Tsubokawa, H., Kajimoto, T., Ohmori,endocannabinoid signaling through postsynaptic

S., Matubayashi, H., Shirai, Y., and Saito, N.

M1 and M3 muscarinic receptors. 日本神経科学(2003.11) Brain region specific and inducible γ PKC

学会第 26 回大会（名古屋）-GFP transgenic mice as a tool for analyzing γPKC

2. Sakai, N., Tsubokawa, H., Matsuzaki, M., Kajimoto,functions in central nervous system. Society forT., Ohmori, S., Shirai, Y., Matsubayashi, H., Kasai,

Neuroscience 第 33 回年次大会（ニューオリン

H., and Saito, N. (2003.7) Brain region specific andズ市，米国）

tet-regulated gammaPKC-GFP transgenic mice as

118

研究発表／学会発表《脳機能分子解析室》
1. Hirabayashi M, Kato M, Ishikawa I, Hochi S (2003.1)
Attempts of cloning rats by serial nuclear transplantation.
The 29th Annual Conference of the International
Embryo Transfer Society (Auckland, New Zealand)

細胞の顕微注入後の産仔率に及ぼす影響。第 50 回
日本実験動物学会（さいたま）
6. 平林 真澄，加藤 めぐみ，石川 綾子，保地 眞一(2003.9) 体外培養ラット胚の産仔発生率に対する系

2. Hochi S, Terao T, Kmei M, Hirao M, Hirabayashi M

統の影響。第 96 回日本繁殖生物学会（帯広）(2003.1) Vitrification of pronuclear-stage rabbit zygotes

7. 加藤 めぐみ，石川 綾子，保地 眞一，平林 真澄

by different ultra-rapid cooling procedures. The 29th

(2003.9) 外来 DNA 処理した精子・精子細胞の顕微授Annual Conference of the International Embryo Transfer

精によるトランスジェニックラットの作製。第 96Society (Auckland, New Zealand)

回日本繁殖生物学会（帯広）

3. 寺尾

竜馬，亀井

美加子，平尾雅郎，平林 真8. 保地 眞一，山根香奈子，加藤 めぐみ，石川 綾子，澄，保地 眞一 (2003.3) ウサギ前核期卵のガラス化

平林 真澄 (2003.9) ラット円形精子細胞の顕微授保存：クライオトップ法における諸条件の最適化.

精：精子細胞の凍結保存法と卵母細胞の活性化法の第 101 回日本畜産学会（つくば）検討。第 96 回日本繁殖生物学会（帯広）4. 保地 眞一，寺尾雅

9. Hirabayashi M, Hochi S (2003.10) Production of郎，平林 真澄 (2003.5) クライオトップを用いてガtransgenic rats by ooplasmic injection of sperm and

ラス化保存したウサギ前核期卵の体外および体内

spermatid cells exposed to exogenous DNA. 5th

発生能。第 44 回日本哺乳動物卵子学会（東京）World Conference of the International Association of

5. 石川 綾子，加藤 めぐみ，保地 眞一，平林 真澄

Private Assisted Reproductive Technology Clinic and竜馬，亀井美加子，平尾(2003.5) ラット卵母細胞の活性化方法が円形精子

Laboratories (Tokyo)《時系列生命現象研究領域》
1. 白幡恵美，中瀬古-泉寛子，林長青，早坂清，岡村康

dependence of a bacterial voltage-gated ion channel,

司 (2003.7) The functional characterization of cloned

NaChBac. 第 80 回日本生理学会大会（福岡）human sodium channel, Nav1.6 and evidence for4. 松本潤，勝山裕，岡村康司 (2003.9) 2 種のホヤを用

unstable persistent current. 第 26 回日本神経科学大会

いたシナプトタグミンプロモーターの比較解析。日（名古屋）

本動物学会第 74 回大会（函館）2. 岩崎広英，泉-中瀬古寛子，岡村康司 (2003.3) 電位依

5. 岡村康司，Brown Euan，Bone Quentin (2003.9) ユウ

存性ナトリウムチャネル Nav1.6 の新規スプライス

レイボヤ遊泳における GABA 性シナプス伝達の役

バリアント Novel spliced variants of voltage-gated割。日本動物学会第 74 回大会（函館）sodium channel, Nav1.6. 第 80 回日本生理学会大会（福岡）
3. 村田喜理，渡里洋史，三尾和弘，佐藤主税，高見6. 大塚幸雄，岡村康司 (2003.9) ホヤ初期発生におけるCa チャネルの役割。日本動物学会第 74 回大会（函館）

英 人 ， 岡 村 康 司 (2003.3) Ion selectivity and pH

119生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）《戦略的方法論研究領域》
1. Murakami M, Seo Y, Sugiya H, Hashimoto S, Riva A(2003.2) Energy requirement associated with exocytosis

胞内局在とその異常

第 56 回日本細胞生物学会大会（大津）in the isolated perfused submandibular gland of the rat.

11. 永山國昭，Danev Radostin，鶴田匡夫 (2003.6) ヒル

Gordon Research Conference on Saliva and Salivary

ベルト変換顕微鏡：像形成理論と電子顕微鏡によるgland (Ventura, CA, USA)実践。第 59 回日本顕微鏡学会（札幌）2. 森田 啓之，荻野 孝史，藤木通弘，瀬尾芳輝，鷹股

12. 臼田信光，水谷謙明，Radostin Danev，永山國昭

亮，村上政隆 (2003.3) 脳内高張 NaCl 溶液投与に対(2003.6) 電子位相顕微鏡による氷包埋を行った細

する Mn

2+

造影 MRI による検討。第 80 回日本生理13. 大河原 浩，Danev Radostin，永山國昭 (2003.6) 電子学会大会（福岡）
3. 杉谷博士，勝俣

胞小器官の観察。第 59 回日本顕微鏡学会（札幌）治，松木美和子，橋本貞充，下野正基，村上政隆，吉垣純子，古山俊介 (2003.3) ラット耳下腺分泌顆粒におけるアクアポリン 5 の局在と機能。第 80 回日本生理学会大会（福岡）4. 瀬尾芳輝，鷹股 亮，荻野 孝史，森田 啓之，村上

位相顕微鏡の位相板における帯電要因について。第59 回日本顕微鏡学会（札幌）14. 杉谷正三，永山國昭 (2003.6) TEM における位相情報
再構成法としての強度伝達方程式法と位相コント
ラスト。第 59 回日本顕微鏡学会（札幌）政隆 (2003.3) H-1 MRI によるラット脳弓下器官毛15. 松本友治，原雄二，森泰生，永山國昭 (2003.6) 膜タ

細血管の水透過係数の測定。第 80 回日本生理学会

ンパク質 hTRPM2 の電子顕微鏡観察。第 3 回日本蛋大会（福岡）

白質科学会年会（札幌）5. 村上政隆，尾崎毅，橋本貞充，瀬川彰久 (2003.3)

16. 永山國昭 (2003.7) Comparison of Two Phase-Retrieval

灌流ラット顎下腺における分泌刺激時傍細胞輸送

Methods in TEM: Interference with Phase Plates andの機能形態観察。第 80 回日本生理学会大会（福岡）Noninterference Base on TIE. 第 2 回非結晶学的位相

6. Murakami M, Segawa S (2003.3) The contribution of

回復国際シンポジウム（ケアンズ，オーストラリア）

paracellular route to salivary fluid secretion - a short

17. 森田啓之，荻野孝史，藤木通弘，瀬尾芳輝，鷹股亮，

threview. 5 International Malpighi Symposium (Rome)

村 上 政 隆  (2003.7) 脳 室 内 浸 透 圧 負 荷 に 対 す る

7. Hashimoto S, Murakami M, Kanaseki T, Kobayashi S,

forebrain 応答の hierarchy：Mn2+造影 MRI による検Matsuki M, Muramatsu T, Shimono M (2003.3)

討。第 8 回 NMR マイクロイメージング研究会（岡Ultrastructural changes in tight junctions and cell

崎）membrane during secretory stimulation in the perfused

18. Seo Y, Takamata A, Ogino T, Morita H, Murakami M

rat submandibular gland by freeze fructure technique(2003.7) Water permeability of capillaries in theusingquicklyfrozen specimen.

th5International

subfornical organ of rats determined by T1 relaxation
time measured by 1H MRI. 11th Scientific Meeting and

Malpighi Symposium (Rome)
8. Matsumoto T, Hara Y, Takagi M, Mori Y, Nagayama
K (2003.3) Purification and electron microscopic

Exhibition of Society of Magnetic Resonance in
Medicine. (Toronto)

observation of membrane protein hTRPM2 (hLTRPC2),

19. 松本友治，Stanislav Hucek，永山國昭 (2003.9) カル

derived from human cDNA and expressed in silkworm.

シウムチャネル hTRPM2 の電子顕微鏡による構造

第 30 回生理研国際シンポジウム（岡崎）解析。第 41 回日本生物物理学会（新潟）9. 瀬川彰久，山科正平，村上政隆 (2003.4) 水分泌を直20. Radostin Danev，永山國昭 (2003.9) 非対称位相板の理視する－共焦点レーザー顕微鏡による解析－第 108

論と電子顕微鏡への応用。第 41 回日本生物物理学

回日本解剖学会総会・全国学術集会（福岡）

会（新潟）

10. 大橋120

保 (2003.5)

21. 臼田信光，中沢綾美，Radostin Danev，永山國昭

NAD(P)H ステロイド脱水素酵素様タンパク質の細(2003.9) 電子位相顕微鏡による細胞小器官の観察。

正人，水島昇，壁谷幸子，吉森研究発表／学会発表

第 41 回日本生物物理学会（新潟）28. 永 山 國 昭 ， Radostin Danev ， 鶴 田 匡 夫 (2003.11)

22. Murakami M, Puxeddu R, Loffredo F, Riva A (2003.9)

Schlieren Shutter Phase Retrieval for Strong Objects

Dose-dependent morphological changes of intercellularin Transmission Electron Microscopy: Theory andcanaliculi during stimulation with carbachol and

Simulation. 第 4 回東アジア生物物理学シンポジウ

isoproterenol in isolated rat submandibular gland. 5

th

ム（台北）
29. 永山國昭，松本友治，原 雄二，森 泰生 (2003.11)

International Malpighi Symposium (Rome)
23. Seo Y, Takamata A, Ogino T, Morita H, Murakami M.

Electron Microscopic Single Particle Analysis with a(2003.9) Water permeability of capillaries in the SFO of

Calcium Channel TRPM II. 第 4 回東アジア生物物理

rats determined by T1 relaxation time measured by 1H

学シンポジウム（台北）MRI. 7th Int Conf on Magnetic Resonance Microscopy.
(Salt Lake, USA)30. 永山國昭 (2003.12) 位相板による位相コントラスト
法。日本顕微鏡学会第 48 回シンポジウム（東京）24. 鈴木理子，上野隆史，渡辺芳人，松本友治，永山國

31. 村上政隆 (2003.12) 唾液分泌における細胞間分泌細

昭 (2003.9) フェリチンコアを利用した Pd 微粒子作

管の形態変化。生理研研究会「電子位相顕微鏡法の成によるサイズ選択的オレフィン水素化反応. 第医学・生物学的応用」（岡崎）32. 村上政隆，篠塚直樹，横山

53 回錯体化学討論会（山形）25. 永山國昭 (2003.10) 電子位相顕微鏡の原理と実践。

宜，桜井徹，中村健治，岸本憲

健，杉谷博士，古山俊介 (2003 12) 非侵

第 44 回日本組織細胞化学会／第 35 回日本臨床電子襲血糖測定に関する基礎的検討（第 1 報）－ラット

顕微鏡学会（東京）

摘出灌流顎下腺による基礎的検討－ 第 48 回日本唾

26. 大橋 正人 (2003.10) Endosomal sorting and cholesterol
biosynthesis 第 76 回日本生化学会大会（横浜）シンポジウム

エンドソーム／リソソームへの道 -TheLong and Winding Roads-.

液腺学会（東京）
33. 篠塚直樹，横山徹，中村健治，岸本憲宜，桜井健，

杉谷博士，古山俊介，村上政隆 (2003.12) 非侵襲血糖測定に関する基礎的検討（第 2 報）－健常者の唾

27. 永山國昭 (2003.11) 電子位相顕微鏡の原理と実践。
第 45 回日本顕微鏡学会九州支部学術講演会（宮崎）

液分泌量および唾液糖濃度の関係－ 第 48 回日本唾液腺学会（東京）《生命環境研究領域》
1. 森泰生 (2003.3) 第 80 回日本生理学会大会 Redox
state-sensitive TRP channels confer susceptibility to cell
death.（福岡）

mediated translocation and activation of phospholipase
Cγ2 in B lymphocytes.（福岡）
5. 吉田卓史，西田基宏，原雄二，森泰生 (2003.6）第 3

2. 井上隆司，森泰生 (2003.3) 第 80 回日本生理学会大会 Involvement of a melastatin subfamily protein
2+回日本蛋白科学会年会カルシウムチャネル TRPC5のシステイン残基を介した活性化機構（札幌）entry that regulates the

6. 西田基宏，杉本健二，原雄二，森恵美子，森井孝，

proliferative potential of human retino blastoma cells.

黒崎知博，森泰生 (2003.6) 第 3 回日本蛋白科学会年（福岡）会 TRP チャネル複合体形成によって制御されるシTRPM7 in spontaneous Ca

3. 吉田卓史，西田基宏，原雄二，森泰生 (2003.3) 第 80回日本生理学会大会 Cysteine oxidation is essential
2+

7. 西田基宏，森泰生 (2003.11) 第 25 回生体膜と薬物のシンポジウム非興奮性免疫B 細胞における Ca2+流入

for TRPC5-mediated Ca entry.（福岡）
4. 西田基宏，杉本健二，原雄二，森恵美子，森井孝，
黒崎知博，森泰生 (2003.3) 第76 回日本薬理学会年会
Amplification of receptor signaling by Ca

グナル増幅機構（札幌）2+を介した PLCγ2 の膜移行および活性化による受容体シグナル増幅機構（金沢）entry-

121

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）《動物実験センター》
1. 「遺伝的背景を変えることにより症状が緩和した
aganglionosis rat」安居院高志，山田名美，廣江

122

猛，

宮本智美，三好一郎，尾崎毅，

疾患モデル学会：大阪 (2003.11)

第 20 回日本

一般共同研究報告

一般共同研究報告
〔

目

次

〕

１．生体内神経発生におけるドレブリンの機能解析（白尾智明ほか）....................................... 126
２．外分泌腺における傍細胞輸送の役割と制御（村上政隆ほか）........................................... 126
３．腺分泌におけるアルブミン分子の酸化・還元状態と高次構造解析（恵良聖一ほか）....................... 127
４．スパインシナプスの動的制御の分子基盤（阿部輝雄ほか）............................................. 127
５．虚血性神経細胞死と容積調節チャネルの機能連関（塩田清二ほか）..................................... 128
６．細胞容積調節におけるアルドース還元酵素の生理的意義の解明（丸中良典ほか）......................... 128
７．神経細胞における電位依存症イオンチャンネル局在化調節機構の解明（馬場広子ほか）................... 129
８．肺癌における糖蜜白糖鎖異常の系統的解析（和田洋巳ほか）........................................... 129
９．悪性グリオーマ特異的レトロウイルスべクターの開発と遺伝子治療の臨床応用に関する基礎的検討......... 130（清水惠司ほか）
10．神経成長因子の下流に働く細胞内シグナリングカスケードの解析（鹿川哲史ほか）....................... 131
11．Hzf 遺伝子欠損マウスの生理学的解析（岡野栄之ほか）............................................... 131
12．脳の獲得的性質における CNR/プロトカドヘリン分子の機能解析（八木健ほか） ....................... 132

13．大脳基底核を巡る線維連絡の研究（高田昌彦ほか）................................................... 132
14．サル二足歩行モデルを用いた直立二足歩行運動の制御機序（稲瀬正彦ほか）............................. 133
15．錐体細胞への異質性興奮性入力の交錯について（窪田芳之ほか）..................................... 133

16．海馬興奮性シナプスの動態と微細形態（岡部繁男ほか）............................................... 134
17．海馬錐体細胞シナプスにおける NMDA 受容体サブユニットの左右非対称分布－そのメカニズムの解明...... 135
（伊藤

功ほか）

18．サッカード運動を指標とした神経回路に対する時空間的な信号抑制機構の解析（小林康ほか）............. 135
19．海馬錐体細胞における代謝型グルタミン酸受容体を介した逆行性シグナル伝達調節機構（狩野方伸ほか）... 135
20．PKC-GFP トランスジェニックマウス用いた神経可塑性制御に対する PKC の役割の解明（酒井規雄ほか） ... 136
21．Hirshusprung 病コンジェニックラット (LE-Ednrbsl) の病態解析（安居院

高志ほか） ...................... 137

22．イカの触手と表皮細胞の脳を介したエレガントな微調整機構の解明（筒井泉雄ほか）..................... 137
23．電子位相顕微鏡を用いた in situ での蛋白質局在性の証明（臼田信光ほか）............................... 138
24．電位依存性 Ca チャネルの発現調節機構（大塚幸雄ほか） ........................................... 138

25．ヒト電位依存性 Nav1.6 チャネルの機能多様性と変異に関する電気生理学的解析（岡村康司ほか） .......... 139
26．ナトリウムチャネルゲーティングのイオン感受性（吉田27．リンパ球の活性化調節を担うCa

2+繁ほか）..................................... 140

透過性チャネルの同定とその機能に関する研究（清水俊一ほか） ........ 140

28．ラット肺動脈におけるTRPC チャネルの発現とその機能に関する研究（北村憲司ほか） .................... 141

125

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

1．生体内神経発生におけるドレブリンの機能解析
白尾智明（群馬大学大学院医学系研究科）
関野祐子（群馬大学大学院医学系研究科）
田中聡一（群馬大学大学院医学系研究科）
柳川右千夫（岡崎国立共同研究機構生理学研究所）

ドレブリンは発生過程において発現量が一過性に増加

ン A 特異抗体 (DAS2) を作成した。DAS2 を用いて，免するアクチン結合蛋白であり，種々の細胞の形態形成に

疫電子顕微鏡解析を行い，ドレブリン A は興奮性シナプ

とって重要な働きをしていることが示唆されている。本ス後部に特異的に存在すること，また，発生過程におい研究はドレブリンを，時期特異的且つ部位特異的にノッては，まだシナプス小胞や PSD 構造が発達するより前に，クアウトしたマウスを作成し，そのマウスにおける神経

シナプス部に局在することを明らかにした (J. Comp.

系の変化を解析することにより，神経発生におけるドレ

Neurol. in press) 。このシナプス形成初期のドレブリンはブリンの役割を明らかにすることを目的とする。また，アクチンに結合していないことが生化学的に示された。

本研究成果は，神経形態形成におけるアクチン細胞骨格

次に，ドレブリン A を過剰発現する遺伝子改変マウスを，制御の分子基盤解明に役立つと期待される。

電子顕微鏡により観察した。その結果，予備的実験ではドレブリンは神経細胞特異的アイソフォームであるドあるが，スパイン密度が増加していることがわかった。

レブリン A と非神経細胞にも発現するアイソフォームド

さらに，ドレブリンの発現総量を変化させずにドレブリ

レブリン E がある。ドレブリンは細胞間接着に関した役

ンのアイソフォーム変換を阻害し，成熟後もドレブリン

割が最近明らかになってきているが，本研究では神経細E を発現する遺伝子変換マウスにおけるスパイン形成密胞の細胞間接着部位シナプス形勢におけるドレブリンの度を現在測定中である。ドレブリンの発現を完全に阻害機能を解析するために，ドレブリン A 特異的抗血清の作した遺伝子改変マウスの作製は，柳川博士と共同で，実成を行った。従来のドレブリン A 特異的抗血清 (DAS1)

験計画を遂行したが，現在までのところ，まだ目的のキは免疫組織化学では，非特異的染色が強く，そのため，メラを作製することに成功していない。今後は，効率良ドレブリン A の局在性についてはまだ何もわかっていな

い遺伝子改変マウス作製のための戦略をもう一度検討しい。そこで，免疫染色科学でも使用できる新規ドレブリ

直して，実験を行う予定である。

2．外分泌腺における傍細胞輸送の役割と制御
村上政隆（統合バイオ／生理研）瀬川彰久（北里大医）橋本貞充（東京歯大）杉谷博士，吉垣純子，通川広美（日大松戸歯），瀬尾芳輝（京都府医大）
細井和雄（徳島大歯）小林聡子，金関悳（基礎生物研）

唾液腺における TJ 構成蛋白の局在とその機能を明らと移行しており，これら，TJ 構成蛋白の細胞膜上あるいかにするために，ZO-family，Claudin-family，Occludin をは細胞内での動態の変化が明らかとなった (Hashimoto et

中心にして，ラットの正常顎下腺，耳下腺，舌下腺でのal, Euro J Morphol, 41,35-39,2003) 。また，急速凍結試料に局在，Isoproterenol (IPR) ，Carbachol (CCh) 刺激による変よるフリーズフラクチャーレプリカ法解析では，TJ にフ化を検討したところ，IPR/CCh 刺激下の共焦点レーザー

リーエンドやターミナルループが増加するとともに，TJ

顕微鏡観察では，TJ の形態が変化するとともに，分泌刺の膜内粒子が，細胞膜直下に存在する Actin 線維と，TJ

激後の細胞間分泌細管部のTJの不規則な形態変化にとも介在蛋白を介し結合していた (Hashimoto et al, Euro J

ない，ZO の細胞内局在が TJ 部から膜近傍の細胞質内へ

Morphol, submit) 。

126

一般共同研究報告

ラット耳下腺分泌顆粒のアクアポリンについて検討しネル阻害剤で抑制された (Matsuki et al., J. Membr Biol., in

た。腺腔側膜に存在するといわれる AQP5 が，分離精製

press) 。一方，ラット耳下腺に AQP6 の発現をイムノブロ

した分泌顆粒膜に存在することを，イムノブロット解析

ット解析および RT-PCR により明らかにした。抗 AQP6

および免疫電子顕微鏡法により明らかにした。さらに，抗体も顆粒の融解を引き起こした。これらのことから，

抗 AQP5 抗体は分泌顆粒の融解を惹起したが，その抗体分泌顆粒膜のAQPは顆粒内の浸透調節に関わることが考の効果は顆粒の懸濁液より Cl イオンを除くか Cl チャン

えられた。

3．腺分泌におけるアルブミン分子の酸化・還元状態と高次構造解析
恵良聖一，根川常夫（岐阜大医）
林知也，西川弘恭（明治鍼灸大学生理）村上政隆（統合バイオ／生理研）

唾液腺においてはアルブミンなどの蛋白質の分泌機構
は一般に認められていないが，ラット単離・灌流顎下腺の酸化・還元比を特殊なカラムを装着した HPLC によって分析した。

モデルを用いた我々のこれまでの研究では，灌流液中の分泌唾液中に認められるわずかな量のアルブミンの濃アルブミンが分泌唾液中にわずかながら漏出している

度は，灌流液中のタンパク濃度の約 0.05～0.7%の範囲で（ムスカリン受容体刺激）ことが明らかになっている。

あり，腺組織における差が顕著であった。一方，アルブ

ところで，ヒト血清アルブミン (HAS) は反応性の高い

ミンの化学修飾に関する特徴的な結果としては，一酸化SH 基がフリーな状態の「還元型」と，その SH 基が酸化窒素 (NO) が SH 基に結合した S - ニトロソアルブミンが的化学修飾を受けた「酸化型」アルブミンよりなってい唾液にのみ検出されたことであり，その濃度は唾液中のる。本研究の目的は，分泌唾液中に観察されたアルブミ

アルブミン量の約 10～30%であった。また唾液において，ンがどのような経路を通って唾液中に分泌され，さらに活性酸素によって直接酸化を受けた不可逆的な超酸化型

アルブミンの酸化的化学修飾が唾液腺組織内のいずれのアルブミンが増加する傾向が認められた。

部位で生じているかを明らかにすることである。

これらの結果は，灌流液中の HSA がラット顎下腺組織10～11週令の雄性ウィスターラットの顎下腺を麻酔下のタイトジャンクションのような傍細胞経路を通って唾で単離し，市販の HSA を含む Krebs-HEPES 緩衝液にて液中に漏出し，さらにその通過過程で何らかの機序によ灌流した。カルバコールにて唾液分泌刺激を行い，静脈って上記の化学修飾を受けたことを示唆している。

液，組織間液，唾液を採取し，それぞれの溶液中の HSA

4．スパインシナプスの動的制御の分子基盤
阿部輝雄（新潟大学脳研究所）
河西春郎（生理研）
大脳皮質の錐体細胞樹状突起のスパインは 2 光子励起

プス可塑性に関わる分子・超分子のダイナミズムが可視観察法や GFP 導入の導入により，形態や更にその機能の化定量化するための分子標識法，有効な追跡分子，標本変化の長期的追跡が可能となってきている。我々は，更の選択などについて検討を行った。また，開口放出関連に，2 光子励起グルタミン酸法によって，単一スパイン

分子についてもその動態を捉えるための分子構築や遺伝の形態可塑性を誘発することを可能とし，これに機能変子導入の条件出しを進めた。

化が伴うことを見出している。この手法を用いて，シナ127

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

5．虚血性神経細胞死と容積調節チャネルの機能連関
塩田清二，大滝博和，中町智哉，尹麗（昭和大学医学部・第一解剖学）
土肥謙二（昭和大学医学部・救急医学科）
坪川宏，岡田泰伸

虚血性神経細胞死は炎症性サイトカイン，グルタミンal., 2003 Neurosci Res) 。本研究では，C57/BL6 系の生後酸，アラキドン酸，接着分子，フリーラジカルや一酸化

14 日目のマウスをもちい，脳虚血後，経時的に海馬 CA1

窒素 (NO) などの様々な因子が関与する。しかし，その領 域 の ス ラ イ ス 標 本 を 作 製 し た 。 Calcein ， DAPI ，

詳細な機構については依然不明である。近年，細胞容積

sulforhodamine B を用いて細胞質ならびに核をイメージ調節の異常がアポトーシス様細胞死誘導に先立って出現

ング化し細胞容積の変化を観察した。虚血負荷後 2 日目

し細胞容積調節の破綻を抑制すると細胞死誘導が抑制さ

より海馬CA1 領域の神経細胞に明らかに遅発性神経細胞れることが報告された (Maeno et al., 2000) 。しかしなが死が観察される。細胞容積の変化を観察したところ細胞

ら本細胞容積破綻が虚血性神経細胞死誘導時に認められ容積の変化は細胞死が観察される前の 1 日目より認めらるかどうかは不明である。本研究は，前脳虚血再潅流モれた。2 日目には虚血前の約 75%まで縮小した。さらに，

デルにより誘導される虚血性神経細胞死誘導時の海馬

アポトーシス様細胞死の指標である TUNEL 染色を行な

CA1 領域の神経細胞の容積の変化を多光子レーザー顕微った結果，細胞死の惹起に伴いその陽性細胞数の増加が鏡を用い検討した。

認められた。

前脳虚血モデルは，両総頚動脈を 25 分間血管クリップ

これらの結果，脳虚血性神経細胞死誘導時にも細胞容により閉塞し，その除去により血流の再潅流をする漁総積の破綻によるアポトーシス様神経細胞死がか認められ

頚動脈閉塞再潅流モデルにより行った (Matsunaga et

ることを明らかにした。

6．細胞容積調節におけるアルドース還元酵素の生理的意義の解明
宮崎裕明，新里直美，丸中良典（京都府立医科大学大学院・生理機能制御学）
清水貴浩，サビロブ ラブシャン，岡田泰伸

細胞外液（血漿）浸透圧上昇時には，細胞内から細胞間培養し，coulter counter を用いて細胞容積を測定した。

外へと浸透圧差に応じて，水が移動する。このことによ

尿素群においては，600 mOsm/kg H2O 処理，スクロース

り，細胞容積が減少する。しかしながら，このような状群では，450 mOsm/kg H2O 処理で，細胞容積の増大が見

況（細胞外浸透圧上昇）下においても，細胞性脳浮腫，すられた（図 1）。どちらの実験群においても，通常培地群

なわち脳グリア細胞の容積増加が観察されるが，そのメの，約 2 倍に細胞容積が増大していた。尿素群では，細カニズムは明らかにされていない。本研究においては，胞は非常に扁平で，辺縁部は大きく波打つ様な形態を有細胞外浸透圧上昇を原因とする脳グリア細胞容積増大メ

しており，細胞表面には小突起が確認できた。一方，ス

カニズムの解明とアルドース還元酵素の関与を明らかに

クロース群では，通常培地で培養した細胞と同様の形態することを目的とした。

を有しているが，細胞内に大小の空胞が，非常に多く形

まず，細胞外液の浸透圧上昇により，グリア細胞 (rat

成された（図 2）。

C6 glioma cell) の容積増大が起こるかを確認した。種々の以上の結果から，細胞外液浸透圧上昇が，脳グリア細浸透圧物質（NaCl，尿素，グルコース，スクロース）を

胞容積増大（脳浮腫）の直接的な原因の一つであること

通 常 培 地 に 添 加 し 高 浸 透 圧 培 地（ 正 常 ～ 600mOsm/kgが示唆された。しかし，この反応は浸透圧物質の種類にH2O）を作製した。それら高浸透圧培地中で細胞を 48 時

依存するものであると考えられる。また，尿素群，スク128

一般共同研究報告

ロース群では，その形態的特徴は全く異なっており，そreductase inhibitor (ARI) を投与することによる細胞容積

れぞれの細胞容積増大メカニズムは，異なっている可能増大阻害を試みる。さらに，細胞容積の増大を引き起こ性が考えられる。

す可能性のあるイオンチャネルやイオン輸送体（Na+今後は，細胞外液浸透圧変化に反応してその酵素活性channel，Cl- channel，Na+/Cl- 共輸送体，Na+/K+/2Cl- 共輸が増大すると報告されている aldose reductase の活性を測送体）の細胞外浸透圧亢進下のおける発現制御機構の解定する。また，aldose reductase 活性時の細胞内浸透圧物

明も研究課題とする。

質であるソルビトール量を定量するとともに，aldose

7．神経細胞における電位依存症イオンチャンネル局在化調節機構の解明
馬場広子，山口宜秀，林明子（東京薬科大学

薬学部

機能形態学）

有髄神経軸索では，興奮の発生に関与する電位依存性

cDNA14 個を得た。これらの発現部位および変化を in situ

ナトリウムおよびカリウムチャネルはランビエ絞輪周辺

hybridization で解析するとともに遺伝子の同定をすすめに局在化する。この特徴的な分布にはミエリン膜と軸索ている。PJ を欠損した場合のタンパク質レベルでの変化の間の paranodal junction (PJ) が深く関わっている。我々を明らかにするために，22 週齢スルファチド欠損およびはこのPJの形成にミエリン膜糖脂質のスルファチドおよ

野生型マウスの脊髄ホモジネート（膜，可溶性画分）を 2

び 4 回膜貫通タンパク質である CD9 が関与することをノ

次元電気泳動した。銀染色したゲル上でスポットを比較

ックアウトマウス解析によって明らかにしてきた。特にした結果，スルファチド欠損マウスで明らかに増加する

スルファチド欠損マウスの中枢神経系では，軸索上のナ

もの 4 個および減少するもの 1 個を見出し，質量分析にトリウムチャネルサブタイプが変化し，脱髄がないにもより同定した。増加するものの一つ heat shock protein 27

かかわらず加齢によってチャネルクラスター自体が消失(HSP27) に関してさらに解析したところ，4 週齢では変化していく。これらのことから，軸索－髄鞘間の相互作用なく，チャネルが消失する 22 週齢で明らかに増加していの異常によってどのような分子が変化してくるのかを，ることがわかった。抗体を用いた組織染色の結果，軸索遺伝子発現およびタンパク質レベルで解析した。まず，上のチャネルの局在変化の時期に一致してアストロサイ

PJが欠損した場合の神経細胞上の遺伝子発現の変化を明トの活性化が生じ，白質部分の活性化アストロサイトのらかにするため，視神経の細胞体がある網膜を用いて，

みに HSP27 が増加していることが明らかになった。今後

野生型およびスルファチド欠損マウス間でサブトラクシ

これらの変化している遺伝子およびタンパク質が軸索変ョンライブラリーを作成した。この結果，スルファチド

化とどのように関わっているかを調べていくことが重要

欠損マウスで減少している cDNA10 個，増加しているであると考える。

8．肺癌における糖蜜白糖鎖異常の系統的解析
和田洋巳（京都大学

大学院医学研究科）

N - 結合型糖鎖は主に細胞表面に存在し，他の細胞や細癌転移に糖鎖が関与する例はいくつかよく知られたも胞外基質との相互作用を介して数々の重要な機能を果たのがあるが，遺伝子やタンパク質のように網羅的な発現

すことが知られている。我々はこれまでにマウスの正常パターン解析に基づく研究はほとんど見られないため，発達過程やヒトのがん，神経変性疾患などを対象に糖鎖より重要な糖鎖の機能が未解明であることが予想される。

の発現パターンの研究を行ってきた。

我々は独自の定量的糖鎖構造解析手法を用いて，癌の肺129

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

転移において特に重要となる糖鎖構造の特定を行っていフコース構造は肺転移において重要な機能を持つことがる。

マウスにおいて示唆された。現在，京都大学呼吸器内科

我々はB16（マウスメラノーマ細胞）を用いて肺転移とにおいて臨床病理標本の LCA 染色を行い，ヒトにおいて肝転移モデルを作成し，両者の糖鎖パターンの比較からもα1,6-フコース構造が肺転移を促進しているかを検証

α1,6-フコース構造が肺転移に特に多いことを見出した。

中である。

同構造を認識するレクチンである LCA (Lens culinaris

α1,6-フコース構造は正常の肺にも非常に多く見られ

agglutinin) によって同構造を多く持つ細胞集団と少ない

る糖鎖構造である。この研究は，臓器の特徴的糖鎖構造

細胞集団を B16 からフローサイトメーターでソーティン

がその臓器への癌転移を促進する可能性を示唆しており，グしてマウスの尾静脈から注入したところ，前者の集団

非常に興味深いといえる。

は有意に多くの肺転移結節を形成した。以上から，α1,6-9．悪性グリオーマ特異的レトロウイルスべクターの開発と遺伝子治療の臨床応用に関する基礎的検討
清水恵司（高知医科大学）

グリオブラストーマは原発性脳腫瘍の約10%を占める，

Olig1,2 発現以降の正常な分化経路に異常があり，それが非常に悪性度の高い脳腫瘍である。グリオブラストーマ

幼若な性格の維持に関与している可能性がある。特には高い増殖性と浸潤性を特徴とし，発見されたときにはOlig2 遺伝子は運動ニューロンとオリゴデンドロサイト

広範に進展しており，手術技術や放射線照射技術の進んの発生に必須であるため，分化経路を正常化することにだ現在でも，完全な治療は困難である。また，化学療法

より腫瘍細胞を分化誘導できるのではないかと考えた。

もこの 10 年間進歩は見られず，それゆえに新しい治療法

そこで我々は，Olig2 の関与する細胞分化の分子的機構をの開発が待たれている。

明らかにするため，時期特異的遺伝子組み換え法である

近年，グリオブラストーマにおいて，オリゴデンドロ

CreERTM/loxP システムを用いてマウス胎仔において細胞

サイト前駆細胞に特異的に発現する転写因子 Olig1,2 が系譜解析を行った。我々はすでに Olig2 の遺伝子座に発現していることが報告された。オリゴデンドロサイト

CreERTM をノックインしたマウスを作製している。この前駆細胞は脊髄の発生過程において腹側の限局した部分

マウスを，CreERTM 依存的な組み換えによって，永久的から発生し，脊髄全体に移動するという高い機動性を持に lacZ 遺伝子を発現するマウスと掛け合わせることによつ。我々はこの性質がグリオブラストーマの高い浸潤性

り，特定の時期にOlig2を発現している細胞を追跡できるに関与しているのではないかと考えた。

ダブルトランスジェニックマウスを作製した。そして解

グリオブラストーマでの Olig1,2 の発現を組織染色で析の結果，これまで Olig2 陽性細胞からは運動ニューロ調べるため，まずヒト Olig1,2 に対する抗体の作成を行っンとオリゴデンドロサイトのみが発生してくると考えらた。ヒトOlig1,2 のアミノ酸配列において抗原性の高いとれていたが，それ以外にアストロサイトや上衣細胞も生予想される部位に相当する抗原ペプチドを合成し，ウサ

じてくる可能性を見出した。今後は，Olig2 を発現していギから抗血清を得ている。今後，この抗血清から得られるグリオブラストーマ細胞に，分化誘導因子を発現させ，た抗体で腫瘍組織の染色を行い，発現頻度や，悪性度，腫瘍細胞が分化していくかどうかを検討することを予定

予後との相関関係を調べる予定である。

している。

また，Olig1,2 を発現しているグリオブラストーマでは，

130

一般共同研究報告

10．神経成長因子の下流に働く細胞内シグナリングカスケードの解析
鹿川哲史（熊本大学

発生医学研究センター

転写制御分野）FGF2は神経幹細胞の増殖を促進し，同時に未分化状態

標的でもあることから，gsk3βが FGF2 と Wnt の共通のシを維持する作用が知られているが，その分子機序は未だ

グナル標的分子として神経幹細胞の増殖を調節している

明らかになっていない。我々は，神経幹細胞を豊富に含ことが考えられた。一方，神経上皮細胞に FGF2 添加すむ大脳神経上皮細胞の培養系に FGF2 を添加すると PI3

ると，PI3K-Akt-gsk3β 経路を介してNotch 細胞内シグナル

キナーゼ (PI3K)-Akt 経路を介してglycogen synthase kinaseの修飾がおこり，下流で働く分化抑制因子 Hes-1 の転写

3β (gsk3β) の活性が抑制され，その下流で細胞周期チェッが促進されることを Hes-1 リポーターアッセイにより明クポイントに働くcyclinD1 の発現が促進されることをらかにした。これらの結果は，FGF2 や Wnt などのシグ

RT-PCR とウエスタンブロットによって明らかにした。

ナル標的分子である gsk3βが，cyclinD1 の発現を促進する

また，ドミナントアクティブ gsk3βの遺伝子導入や PI3K

ことによる神経幹細胞の増殖と Notch による未分化状態

阻害剤の添加によって FGF2 による神経上皮細胞の増殖の維持の両方に作用することにより，増殖と分化のスイが抑制されることが分かった。gsk3βは，神経幹細胞の増ッチングを同時に制御していると考察された。

殖促進因子として働くWnt/β-catenin シグナリングの下流

11．Hzf 遺伝子欠損マウスの生理学的解析
岡野飯島栄之（慶応大学・医学部・生理学教室）

崇利（大阪大学・医学部・機能形態学講座）
宮田

麻理子，井本敬二（液性情報）mRNA の輸送蛋白である Hzf の遺伝子欠損マウスは，

解析は岡野研究室で行い，液性情報部門で，Hzf 遺伝子

小脳失調症状とともに，一方向に回転するなどの特異な欠損マウスの小脳スライスを用いて，シナプス伝達機能

神経症状を呈する。小脳プルキンエ細胞で IP3 受容体一の解析を行った。プルキンエ細胞に入力する 2 つの興奮型の mRNA の分布を観ると，野生体では細胞体から樹状性入力である平行線維シナプス，登上線維シナプスのシ突起まで mRNA が一様に分布しているが，Hzf 遺伝子欠

ナプス特性を測定した。Hzf 遺伝子欠損マウスでは，静損マウスでは，IP3 受容体一型の mRNA は細胞体に留ま

止膜電位は野生体と同じであり，平行線維シナプスの刺り，樹状突起には存在しない。このことから，Hzf 蛋白

激強度に対する EPSC の反応は野生体と差がなかった。

が IP3 受容体 mRNAを樹状突起まで運び，樹状突起およ登上線維のシナプス応答も正常であり，平行線維シナプ

びスパインなどの局所においても，転写をしていること

スで見られる，paired pulse facilitation，登上線維シナプスが示唆された。Hzf 遺伝子欠損マウスでは其れが欠損すに見られる paired pulse depression などの短期シナプス可ることにより，小脳皮質回路にも何らかの障害が起こり，

塑性についても，正常であった。結果，Hzf 遺伝子欠損

小脳失調症状を呈するのではないかと仮説を立てた。

マウスでは，小脳プルキンエ細胞の通常のシナプス伝達

Hzf 遺伝子欠損マウスの小脳における遺伝子，蛋白のはほぼ正常であることが示唆された。

131

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

12．脳の獲得的性質における CNR/プロトカドヘリン分子の機能解析
八木健，平林敬浩，金子涼輔（生理学研究所

高次神経機構研究部門）

先崎浩次，野口由起子（国立精神神経センター神経研究所）
江角重行，雲出佑（大阪大学大学院生命機能研究科）

新規カドヘリン様細胞接着分子 CNR (Cadherin-related

また 2 本ある染色体のうち片側の染色体からのみ発現しneuronal receptor) /プロトカドヘリンαは 14 種のファミリていることを Single-cell PCR で明らかにした。そこで，ー分子 (CNRv1～v12，CNRc1，CNRc2) が存在しており，

このユニークな発現様式を制御する機構を動物個体レベ

その遺伝子構造は染色体上にタンデムに並んだ14 個の可ルで解析することを目的とし，各可変領域エクソンの上変領域エクソンと 3 つのエクソンからなる共通領域から流に EGFP，HcRed などの蛍光タンパク質遺伝子をノックなるクラスター構造からなる。各CNR 分子の転写様式はインした遺伝子改変マウスの作製を行った。現在までに免疫系での多様性を司る T 細胞受容体やイムノグロブリ

CNRv11 可変領域エクソンの上流に HcRed 遺伝子をノッン遺伝子群と類似しており，それぞれひとつの可変領域クインしたマウス作製が終了しており，導入した蛍光タエクソンと共通領域から転写されていることが明らかにンパク質を指標に CNRv11 遺伝子の発現様式を解析してなっている。これまでの予備的な検討では 1 個の神経細いる。その他の可変領域エクソンについても作製が進行胞では 1種あるいは 2 種の CNR のみが発現していること，している。

13．大脳基底核を巡る線維連絡の研究高田昌彦（東京都神経科学総合研究所）
南部篤

大脳基底核を巡る神経回路の中で，視床下核はグルタ

パーキンソン病モデルザルを用いて，大脳基底核，とく

ミン酸作動性ニューロンで構成されており，淡蒼球外に淡蒼球外節・内節の代謝調節型グルタミン酸受容体の節・内節に興奮性投射を送っている。淡蒼球外節・内節

分布様式を調べた。その結果，以下のことが明らかになには，イオン調節型グルタミン酸受容体の他，代謝調節った。(1) 健常なサルの淡蒼球外節・内節では，Group I型グルタミン酸受容体も存在し，この両者を介して，淡mGluRs (mGluR1&mGluR5) が後シナプス性に強く発現

蒼球外節・内節ニューロンは，視床下核からの情報を受している。(2) パーキンソン病モデルザルでは，mGluR1

け取っていることになる。一方，パーキンソン病の際にの発現が特異的に減少している。mGluR1を介した情報伝は，視床下核の活動性が亢進していることが知られてお達は興奮性作用をもたらすと考えられるので，パーキン

り，淡蒼球外節・内節においてグルタミン酸濃度が上昇

ソン病の際には，mGluR1の発現を減少させることで，視していると考えられる。このような上昇により代謝調節

床下核からのグルタミン酸入力増大を代償し，淡蒼球ニ型グルタミン酸受容体の発現がどのように変化しているューロンの過興奮を抑えることでパーキンソン病の症状かを探るため，健常なサルと MPTP を投与して作製したを軽減するのではないかと考えられる。

132

生理研年報 （研究報告用）

14．サル二足歩行モデルを用いた直立二足歩行運動の制御機序
稲瀬正彦，中陦克己（近畿大学医学部）
南部

二足歩行は，起立姿勢と上下肢の律動的な動きが統合

篤，森

大志

面を制御するのかについて解明を試みた。

された運動である。最近ヒトを対象とする脳機能画像法

現在まで得られた結果は以下の三点に要約される。

を用いた研究から，直立二足歩行の実行に関与する高次

1) ムシモル (5-10µg/µl) を片側 M1 の下肢領域へ選択的に脳領域が注目を集めている。しかし脳機能画像法におい微量注入した場合には，限局的な対側下肢関節の律動的て得られた結果から，賦活された複数の脳領域がそれぞ運動が障害され，跛行が生じた。片側の体幹領域へ注入れ歩行運動のどのような機能的側面を制御するのか，とした場合には体幹は前傾した。2) 両側SMAの体幹／下肢いう問いに答えることはできない。

領域へムシモルを注入した場合には歩行中の起立姿勢おニホンサルは報酬条件付けにより二足歩行を流れベル

よび左右下肢／体幹の協調的な運動が障害された。3) 両ト上で学習できる。我々の糖代謝陽電子撮影法 Positron

側 PMd の下肢領域へ注入した場合には，報酬の提示に対Emission Tomography (PET) を用いた研究から，このサル

して歩行運動を開始することが困難となった。歩行を開の二足歩行中には一次運動野 (M1) ，補足運動野 (SMA)

始できた場合にはその運動を継続することができた。

および背側運動前野 (PMd) の各領域が両側性に賦活さ

以上の結果は，サルの大脳皮質運動領野が直立二足歩行の遂行において M1 は下肢／体幹の要素的な運動を，れることが明らかとなってきた。
本研究課題では直立二足歩行の大脳皮質制御機序の解SMA はそれらが統合された全体的な運動および起立姿

明を目的として，サルの M1，SMA および PMd の体幹／勢を，そして PMd は歩行運動の発動（または発動の準備）

下肢領域へムシモル（GABAA のアゴニスト）を選択的にをそれぞれ分担的かつ階層的に制御することを示してお注入することから，各領域の皮質機能を選択的かつ可逆

り，大脳皮質運動領野の上肢領域において明らかにされ的に脱落させた。そして歩行するサルに生じた姿勢およている階層的な運動制御機序がその体幹／下肢領域におび歩容の変化から，各運動領野が直立二足歩行のどの側いても存在することを示唆する。

15．錐体細胞への異質性興奮性入力の交錯について窪田
小島

久幸（理化学研究所
森芳之

脳科学総合研究センター）琢磨（京都大学

霊長類研究所）大脳皮質で，錐体細胞に入力する異質性興奮性入力の

VGLUT2 陽性神経終末が錐体細胞の樹状突起にどのよう交錯について検討した。大脳皮質において，皮質由来のにシナプス入力するかを検討した。その結果，一つの錐

興奮性入力終末はシナプス小胞グルタミン酸トランスポ

体細胞の樹状突起の棘突起にランダムに上記の 2 種類のーターのサブタイプの一種であるVGLUT1 を使っている。

興奮性入力が入る事がわかった。また，これらVGLUT1，

一方で，視床由来の興奮性入力終末はもう一つの種類で

VGLUT2 陽性の興奮性神経終末が入力する棘突起に，さあるVGLUT2 をトランスポーターとして使っている。以

らにもう一つの入力があるのかどうかを，棘突起頭部を上のようなシナプス小胞グルタミン酸トランスポーター

連続切片で全て観察することにより検討した。その結果，のサブタイプの相補的分布パターンを利用して，皮質のVGLUT2 陽性神経終末が入力する棘突起（350 個観察）の興奮性入力の種類を簡単に見分ける事ができる。ラット

1 割程度に対称型シナプス（抑制性）の入力を認めたが，大脳皮質の 1 層から 6 層まで免疫組織化学法で VGLUT1，VGLUT1 陽性神経終末が入力する棘突起（250 個観察）133

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）には対称型シナプス（抑制性）の入力を認めなかった。

ブーケ細胞，マルティノッティ細胞，ニューログリアフ

従って，一部の視床からの入力のみが，その最初の入力

ォーム細胞等の非錐体細胞である可能性が大きい。今後場所である棘突起に抑制支配を受けていると考えられる。

は，サルで同様の神経回路が存在するかどうか，検討すこの抑制性入力の由来は，我々の観察によると，ダブルる予定である。

16．海馬興奮性シナプスの動態と微細形態
岡部繁男（東京医科歯科大学・大学院医歯学総合研究科）
重本隆一（自然科学研究機構・生理学研究所）
久保義弘（自然科学研究機構・生理学研究所）

海馬神経細胞培養系におけるシナプス構造の動態を解析する目的で以下の 2 項目について実験を行った。
(1) GFP 分子の波長変異体を用いた複数のシナプス分子を示す。
(2) 神経活動依存的なシナプス分子の局在変化
PSDに存在する足場蛋白質であるPSD-95，
GKAP，Shank，の局在変化の同時観察

Homer に GFP 分子を融合した蛍光プローブを用いてそのこれまでの研究により，シナプス後肥厚部 (Postsynaptic

動態を分散培養系において観察した。それぞれの分子のdensity ; PSD) に局在するPSD-95 および PSD-Zip45 (Homer

動態は異なり，PSD-95 が最も安定にシナプス部位に存在

1c) 分子について，GFP融合分子を作成してその動態を明し，Homer の動態が最も急速であった。GKAP およびらかにした。更に GFP 分子を用いたシナプス形態の観察

Shank 分子の動態は前二者の中間であった。PSD-95 はそを発展させるために，GFP 分子を海馬 CA1 錐体細胞に発の動態が最も遅い事から，シナプス後部に安定に存在し，現させることでシナプス後部に形成される spine 構造を

他の足場分子の安定化の基盤になっている事が想定され観察し，同時にシナプス前部構造である varicosity をた。これを確かめるために薬理学的にPSD-95 分子をシナ

rhodamine-dextran 分子を用いて観察することを試みた。

プス部位から分散させた所，他の足場蛋白質の局在およ

この目的の為に Cre recombinase 依存的に GFP を発現す

び動態は変化しなかった。またPSD-95の結合相手であるるトランスジェニックマウスを作成し，海馬 CA1 錐体細NMDA 受容体の遺伝子欠損マウスにおいても PSD-95 を胞の一部に選択的に GFP を発現させた。一方 CA3 錐体含む足場蛋白質の局在および動態には変化が見られなか細胞には電気穿孔法を用いて rhodamine-dextran 分子を導った。これに対してシナプス後部に豊富に存在するアク入した。二種類の蛍光分子を指標として spine およびチン線維を薬理学的に脱重合させると PSD-95 以外の分

varicosity を可視化し，両者が結合する部位をシナプスと子に関して急速なシナプスからの分散が観察された。更して同定することが可能となった。シナプス結合を保持にシナプス活動依存的な足場蛋白質の局在変化は，アクしながら spine および varicosity は短時間でその形態を変チン線維を安定化させる事により完全に抑制された。以化させ，また強い電気刺激により樹状突起の形態が大き上の結果はPSD を構成する足場分子の局在化においてはく変化してもシナプス結合は維持されていた。以上の結細胞質側からの細胞骨格要素による支持が重要である事

果はシナプスにおける接着構造が機械的に強固である事

を示す。

134

一般共同研究報告

17．海馬錐体細胞シナプスにおける NMDA 受容体サブユニットの左右非対称分布－そのメカニズムの解明伊藤功（九州大学大学院理学研究院）

本共同研究により，我々は成獣マウス海馬神経回路に様々な非対称性を持ち得ることも示唆している。脳内で構造的・機能的非対称性が存在することを，はじめて分

明確な左右差を示すタンパク質分子が明らかにされたこ

子レベルで明らかにした。この成果は米科学誌 Scienceとにより，これを指標として，今後は (a) 脳の機能的，（2003 年 5 月 9 日号）に掲載され，脳の左右差に明確な

構造的非対称性が何時，どのようにしてできあがるのか。

分子基盤の存在を示した研究として高く評価されている。

(b) 左半球と右半球の神経細胞を特徴づけている性質は

現在，NMDA 受容体サブユニットのノックアウトマウス

何か。 (c) 左と右という性質は複雑な脳の構造を作り上を用い，上記の事実をさらに生理学的，解剖学的に証明

げ，それを適切に機能させるためにどのような意味があした論文を準備中である。

るのか。等の問題を明らかにすべく，研究を行う計画で我々の結果は，脳はその構造的階層性の各レベルである。

18．サッカード運動を指標とした神経回路に対する時空間的な信号抑制機構の解析
小林康（大阪大学大学院生命機能研究科）
渡邊雅之，伊佐正

上丘中間層には近接する領域間は興奮性，離れた領域

入部位表現領域から離れていた場合，反応潜時の遅延は間は抑制性の内在性回路が存在する。この内在性回路の生じなかった。サッケードの終点，軌道は注入部位表現

機能的意義について検討するため，ニホンザル 2 頭を用領域方向にバイアスした。終点への影響と比較すると，

いて上丘局所領域にアセチルコリンのアゴニストである

反応潜時への影響はより注入部位表現領域近傍に限局しニコチンを微量注入して神経細胞活動を増強し，サッケていた。これらの結果は，反応潜時は上丘の限局した領ードへの影響について検討した。注入後，自発サッケー

域の活動によって決定され，終点，軌道はより広い範囲

ドは注入部位の神経細胞群が表現する領域（注入部位表の活動によって決定されると想定したモデルと一致する。

現領域）に頻繁に向かった。この結果は，ニコチンが上

しかし，反応潜時の遅延が生じなかった結果より，上丘

丘神経細胞活動を増強するという仮説と一致する。視覚内の抑制性内在性回路は運動準備期間中の活動を制御す

誘導性サッケードの反応潜時は，標的が注入部位表現領るほど充分に強くはないと考えられた。

域近傍に呈示された場合に短縮した。しかし，標的が注19．海馬錐体細胞における代謝型グルタミン酸受容体を介した逆行性シグナル伝達調節機構
狩野方伸（金沢大学大学院
坪川

医学系研究科

シナプス発達・機能学）

宏（岡崎国立共同研究機構生理学研究所）

最近の研究により，脳の様々な領域において，内因性シナプス伝達を調節していることが明らかとなった。内カンナビノイドが逆行性シグナルとして働くことにより因性カンナビノイドはシナプス後ニューロンから合成・

135

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

放出され，それがシナプス前終末に存在するカンナビノ

これらの受容体活性化による内因性カンナビノイドの放イド受容体を活性化し，神経伝達物質の放出を抑制する。

出は PLCβ1 欠損マウスでは消失しており，内因性カンナ

我々は，培養海馬ニューロンを用いて，内因性カンナビ

ビノイドの合成・放出に PLCβ1 が必須であることが判明

2+

ノイドの合成・放出が，(1) 脱分極による細胞内 Ca 濃度した。
次に生きた細胞内の PLC の Ca2+依存性を調べるために，

上昇，(2) グループ I 代謝型グルタミン酸受容体や M1/M3
ムスカリニック受容体などの Gq 共役型受容体の活性化，その代謝産物であるジアシルグリセロール (DAG) 産生により引き起こされることを報告してきた。また，脱分量を，DAG 感受性の TRPC6 チャネルを用いてリアルタ

極と受容体活性化が同時におこると，内因性カンナビノ

イムで測定した。まず培養海馬ニューロンに強制発現さイドの合成・放出が著しく促進されることを見いだした。

せた TRPC6 チャネルが DAG 感受性であり，且つ PLCβ1

しかし，この相乗効果のメカニズムはこれまで不明であ

依存的であることを確認した。TRPC6 チャネル電流 asった。Gq 共役型受容体はホスホリパーゼ Cβ (PLCβ) を活を指標として，PLCβ1活性を調べたところ，oxo-Mおよび性化し，一方，生化学的な過去の実験から，PLCβ 活性DHPG 投与によるPLCβ1の活性化が細胞内 Ca2+ 濃度に強は Ca2+ 依存的であることが知られている。そこで我々は，く依存し，また，脱分極による Ca2+ 濃度上昇により著し脱分極と受容体活性化の相乗効果を PLCβ の Ca2+依存性

く増強されることが示された。

で説明できるかどうか検討した。

以上の結果より，内因性カンナビノイド放出に対する培養海馬ニューロン・ペアよりIPSCを記録し，受容体脱分極と受容体活性化の相乗効果が，PLCβ1 の Ca2+ 依存活性化による内因性カンナビノイドの放出をIPSCの振幅性で説明できることが判明した。すなわち，内因性カンを指標にして調べた。IPSC にはカンナビノイド感受性のナビノイド合成・放出の律速酵素と考えられる PLCβ1 が，ものと非感受性のものがあるが，本実験ではカンナビノ

生理的範囲において強い Ca2+ 依存性を示すため，細胞内

イド感受性 IPSC のみを使用した。ムスカリニック受容体

Ca2+ 濃度上昇と受容体活性化が同時に起こると強く活性アゴニスト (oxo-M) 投与により引き起こされる内因性カ化され多量のカンナビノイドが放出される，と考えられ

2+

ンナビノイドの放出は細胞内 Ca 濃度に強く依存し，脱2+た。内因性カンナビノイド放出のみならず，受容体-PLCβ分極による一過性の Ca 濃度上昇により著しく増強さシグナル伝達系はさまざまな神経活動において重要な役れた。グループ I 代謝型グルタミン酸受容体のアゴニス割を担っており，本研究の結果から，それが生理的範囲

ト (DHPG) 投与によっても同様の結果が得られた。また，のCa2+ 濃度変化の影響を強く受ける可能性が示唆された。

20．PKC-GFP トランスジェニックマウス用いた神経可塑性制御に対する PKC の役割の解明
酒井規雄（広島大学大学院医歯薬学総合研究科
病態探究医科学講座
坪川

創生医科学専攻）

神経・精神薬理学教室）

宏（岡崎国立共同研究機構生理学研究所）

昨年度作製に成功した γPKC-GFP を線条体，小脳プルーションを起こす事が確認できた。特に樹状突起幹の部

キンエ細胞，海馬を含む前脳に発現するトランスジェニ

位でトランスロケーションは明瞭に観察することができックマウスを用いて検討した。これらのマウスから，特た，さらに，平行線維を電気刺激すると刺激を受けた樹に小脳のスライスを作製し，小脳プルキンエ細胞におけ状突起の末梢部から細胞体の方向にγPKC-GFP のトラン

るPKCのトランスロケーションを二光子励起レーザー顕

スロケーションが伝播することが観察することができた。

微鏡や高感度CCDカメラを用いて観察した。代謝型グルこのように，今回作製したマウスを用いることにより，タミン酸受容体作動薬の投与により，プルキンエ細胞のスライスの生細胞で初めてPKC のトランスロケーション

樹状突起において γPKC-GFP は，一過性にトランスロケ

をリアルタイムに観察することに成功した。また，この136

一般共同研究報告

マウスは，タンパク質のレベルでの刺激依存的な神経興度よりは早くカルシウム波よりは遅い。

奮の伝播を観察しその意義を検討するのに非常に有用な

3) 一度伝播がおこると30 分以上の不応期が生じる。

マウスであることが明らかになった。現在まで明らかにといったものであった。

なった γPKC-GFPトランスロケーションの伝播の性質は，
1) 代謝型グルタミン酸受容体の刺激により誘発される。

今後，その生理的な意義と伝播のメカニズムについて検討していく予定である。

2) 伝播速度は，4-10µm/秒であり，タンパク質輸送の速21．Hirshusprung 病コンジェニックラット (LE-Ednrbsl) の病態解析
安居院高志（北海道大学大学院獣医学研究科）
尾崎毅（自然科学研究機構・動物実験センター）

aganglionosis rat (AR) は被毛色の欠損と腸管神経節欠sacrificeし，腸管神経節欠損の程度を数値化するとともに損のため巨大小腸・結腸症を呈するヒト Hirschsprung 病

全ゲノムスキャンを行い，これらのパラメーターを用いのモデル動物である。原因遺伝子はエンドセリンレセプて quantitative loci (QTL) 解析を行うことを計画した。交タータイプ B (Ednrb) 遺伝子の部分欠失であることが既配により解析に必要な個体を得るのは効率が低いためにに我々を含めた複数のグループにより明らかにされてい大変時間が掛かるが，現在までに約 40 匹の Ednrbsl ホモる。ARは巨大小腸・結腸症のために生後3 週齢で全例死個体を得，それらの腸管神経節欠損の程度を測定し，同亡するが，我々のこれまでの研究から，他の系統ラット時に尾からゲノムDNA を調製した。一方，全ゲノムスキ(LE) と遺伝背景が適度に混じりあうことで被毛色の欠ャンを行うために AR とLE で多型を示すマイクロサテラ損は起こるが，巨大小腸・結腸症が軽度となり 3 週齢でイトマーカーの洗い出しを行い，現在までに使用可能な

死亡することなくadult まで成長するラットが出現するとマーカーとして16種類を準備した。今後個体例数を増やいう事実が発見された。この原因となっている遺伝背景

すとともに，使用可能なマイクロサテライトマーカーのslslの本体を明らかにすべく，
LE-+/Ednrb とAR-+/Ednrb とを
sl

数も増やし QTL 解析を行う予定である。

sl

交配して得られる F2 (LE.AR) - Ednrb /Ednrb を 2 週齢で22．イカの触手と表皮細胞の脳を介したエレガントな微調整機構の解明
筒井泉雄（一橋大学）
井上尾崎勲（一橋大学）毅（動物実験センター）

イカは個体間情報伝達に体表色の変化を用いている。

制御されていることが判明した。制御される受容筋肉細眼球直下に視神経節を発達させており，視覚情報は 2 つ胞（色素胞細胞）では体色変化（情報制御）を行う必要の視神経節を介して脳で統合されている。解剖学的には，がある。視神経節はこの微調整を行うため色素胞細胞の視神経節の神経はすべて脳に直結しているのではなく，筋肉への興奮性投射と抑制性投射の二重支配を行ってい多くの神経線維が直接視神経節から組織に投射している。

ることが判明した。他方，獲物を捕らえる蝕腕の投射に個体行動制御は視覚情報を開始信号として捉えることか

は星状神経節が関与しているが，その受容筋肉細胞は興ら視神経節の神経投射が体色変化にどのように関与して奮性のみの制御を受けていることが判明した。獲物を瞬いるのかをしらべた結果，体色変化が視神経節によって時に捕まえる必要のある蝕腕のような速度が要求される137

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

系では興奮性支配，他方微妙な情報伝達を行う微調整機

動に最適な制御のための神経支配系を発達させているこ

構系では興奮性と抑制性の二重支配おこなうという，行とが明らかになった。

23．電子位相顕微鏡を用いた in situ での蛋白質局在性の証明
臼田信光，中沢綾美（藤田保健衛生大医）
横田貞記（山梨医科大医）
金子康子（埼玉大理）
伊藤正樹（佐賀医科大医）
中山耕造，亀谷清和，橋本隆（信州大医）Rasmus Schroeder（マックスプランク生物物理研）
前年度に引き続き高コントラストを特徴とする電子位小管，培養細胞等において得られた。特に無染色氷包埋相顕微鏡法のうち微分干渉法（Hilbert 変換法）を用いての体細胞丸ごとの観察において，ペルオキシゾーム，ER，

種々のテストを行った。高加速の 300kV 電顕を用いた位ミトコンドリア等の細胞小器官が明確に認められ，本法

相差法では電子染色なしで高コントラストの電顕像が微の生物系への応用への可能性が強く示唆された。

24．電位依存性 Ca チャネルの発現調節機構
大塚幸雄（産業技術総合研究所）

亀山仁彦（産業技術総合研究所）

岡本治正（産業技術総合研究所）

海老原

達彦（産業技術総合研究所）

岡戸晴生（東京都神経科学総合研究所）
岡村康司

電位依存性チャネルは，神経機能およびその変容に中卵細胞から幼生に到るまですべてのステージに発現が認

心的な役割を担う機能分子であり，その分子細胞生物学められた。またツメガエル卵母細胞の発現系においてα的動態の機構解明は，脳神経慢性疾患防御などの効果をサブユニットと共発現させるとCa 電流量の著明な増加を通じて高齢化社会への対応に必須な課題のひとつである。

認め，哺乳類で知られるのと同様にトラフィッキングの本研究では電位依存性 Ca チャネルの局在，分解，生成の制御に関与することが示唆された。

分子機構を，分子生物学，電気生理学の手法により解明することを目的としてきた。

更にβサブユニットのcDNAクローニングに際して，以前に C 末端側を欠くスプライスバリアントが，トラフィ

尾索動物ホヤの発生過程での Ca チャネルの発現制御

ッキング制御機能をもたないことに注目し，βサブユニについてはこれまでαサブユニット同士の会合が発現のットの C 末端側と結合する因子を酵母 two-hybrid 法によ

負の調節に重要である可能性を見出してきたが，哺乳類り検索した。

において細胞膜へのトラフィッキングに重要であるとさ

Xenopus 卵母細胞の cDNA ライブラリーからスクリーれるβサブニットの役割については不明であった。そこ

ニングを行ったところ，ユビキチンリガーゼドメインをで，マボヤよりこれまでにクローニングしていた βサブ有するタンパクが結合タンパクとして同定された。現在ユニットの発生過程での発現を検討した。
βサブニットは

この分子が直接 Cav チャネルβサブユニットと結合する

138

一般共同研究報告

かどうか，更に発現系細胞において哺乳類 L 型Cav チャいる。

ネルの発現制御にどのような役割を有するかを検討して25．ヒト電位依存性 Nav1.6 チャネルの機能多様性と変異に関する電気生理学的解析山下直秀（東京大学医科学研究所付属病院）

中瀬古

寛子（東京大学医科学研究所付属病院）白幡
早坂

恵美（山形大学医学部）

木島清（山形大学医学部）
和己（山形大学医学部）
岡村康司

電位依存性 Na チャネル Nav1.6 が，哺乳類神経系細胞

ルキンエ細胞に見られるのと同様な Resurgent 電流は，認において軸索での興奮伝播，自律的発火パターンの形成，められなかった。持続性電流は，時間依存的に現象し，樹状突起での情報統合などに関与することが知られていrun down 現象を示し，細胞内因子による調節が重要であるが，この分子の機能的多様性の分子的基盤は不明であることが示唆された。

る。また Nav1.6 は神経系の主たる Na チャネルであり遺細胞内で持続性電流を制御する因子を探索するため，

伝性神経変性疾患や末梢神経の病態との関連が着目され細胞内 ATP や cAMP 濃度を変化させた条件下で記録を行ているが病態と分子機能との関係は明らかでない。本研なったが持続性電流量には大きな変化を認めなかった。

究の主旨は，ヒトでの Nav1.6 と遺伝病や病態との関連を

タンパク性の因子としてNav1.6と結合することが知られ理解するための生理学的実験系を構築することである。

ているβ1 サブユニットとアンキリンGを検討したところ，

これまで Nav1.6 チャネルを哺乳類培養細胞に発現さβ1サブユニットは活性化の閾値をシフトさせたものの持せて詳細な電気生理学的解析がなされたことがなかった。

続性電流には影響を及ぼさなかった。一方アンキリン G

そこで，コード領域全長を Puc19 プラスミドに組み込み，は，持続性電流量を顕著に減少させた。

CMVプロモーターをサブクローニングし，tsA201 細胞へ

更にアンキリンの持続性電流抑制効果のメカニズムを一過的発現により遺伝子導入してホールセルパッチクラ検討するため，アンキリンG の局在化をGFP シグナルとンプ法による解析を行なった。Nav1.6 チャネルは，中枢してイメージングした。Nav1.6 と共発現させるとアンキ神経細胞における持続性電流とResurgent電流の両方を担

リン G は細胞膜付近へ移行することから，アンキリン G

うメジャーな分子種であると言われてきたが，CsF をパと Nav1.6 の直接結合が，持続性電流の減少の原因となるッチ溶液として用いた記録では両者とも記録されなかっことが予想された。現在他のアンキリン分子の効果を比た。そこで，より生理的条件に近い CsCl を用いて記録を較することにより持続性電流が変化する分子機構を明ら行なったところ，顕著な持続性電流を認めた。一方，プ

かにする研究を行っている。

139

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

26．ナトリウムチャネルゲーティングのイオン感受性吉田繁（近畿大学・理工学部・生命科学科）

岡村康司（統合バイオサイエンスセンター）
高見英人，池甲珠（財団法人海洋科学技術センター）

佐藤主税，三尾和弘（産業技術総合研究所・脳神経情報研究部門）
本研究の主旨は，「電位依存性 Na+ チャネル，NaV (v =徹底的に高濃度 Na+ から逃避する道を選び NaV を獲得しvoltage) 」と「 濃 度 感 受 性 Na+ チ ャ ネ ル ，Na C (c =なかった。一方，NaV を積極的に利用したのが「動物」

concentration)」の構造と機能の相違点を調べると共に，そ

である。

+

れぞれの Na チャネルと生物進化の関連性を考えること【 C 】濃度感受性 Na+ チャネルの脳内機能電位変化ではなく細胞外 Na+ 濃度変化を感知して開くである。
【 A 】電位依存性 Na+チャネルの三次元構造と機能モデル

NaC (Hiyama et al., Nature Neurosci., 5:511-512, 2002) の機

NaV が側面多孔構造を持つことが判明したので (Sato

能をマウス正中隆起 (median eminence; ME) で調べると，et al., Nature 409: 1047-1051, 2001)，それを元に「Twist-

第三脳室に面する上衣細胞層には細胞外 Na+ 濃度上昇に

Sprinkler Model」という機能モデルを提唱した (Ogata, N.

よって開く Na C と閉じる Na C の 2 種類が存在することが& Yoshida, S. Curr. Med. Chemi–CNS Agents 2:59-81,判明した。また，クモ膜下腔に面する外層は Na+ ではな

2002) 。これにいくつかの改良を加えたモデルを考えた。

く浸透圧変化に応ずることが分かった。

即ち，正電荷に富む S4 セグメントが膜電位変化を感知し【 D 】濃度感受性 Na+ チャネルと生物進化て移動することによって中央孔の捩れが解消される，+

バイオインフォマティクスによれば，Na C はバクテリ

Na 流によって作られる陰圧が不活化ヒンジゲートを吸ア・植物・下等動物（ホヤ・ニワトリ等）には存在せず，

い寄せて不活化を起こす，TTX が多孔の少なくともひと

哺乳動物（マウス・ラット・ヒト）になって初めて出現+

つを塞ぐことによって Na 流が減弱して捩れが戻る，等したものと思われる。Na C によって脳脊髄液浸透圧調整である。

が可能になったことが，哺乳動物における急激な脳肥大+【 B 】電位依存性 Na チャネルと生物進化化の原因ではないかと考えられる。

海で誕生した生命のひとつの頂点である「植物」は，27．リンパ球の活性化調節を担うCa2+ 透過性チャネルの同定とその機能に関する研究
清水俊一，木内祐二，石井正和，山本伸一郎（昭和大学・薬学部）
森泰生

リンパ球の活性化及びその制御は，喘息の発症や進展変化は認められなかったが，単球において低下しているに深く関与していると考えられているが，その機序にはことを見出した。そこで，単球におけるTRPM2活性化の2+生理学的意義について検討を進めたところ，IL-8 の産生

透過性チャネルとして同定された TRPM2 チャネルに焦に関与していることが明らかとなってきた。喘息患者の点を当て，最初に喘息患者のリンパ球および単球におけ単球における TRPM2 の発現低下と病態の関連についてる TRPM2 の発現変化を検討した。その結果，喘息患者

今後検討する必要がある。

不明な点が多い。本共同研究では，活性酸素感受性 Caの T リンパ球及び B リンパ球においては TRPM2 の発現140

一般共同研究報告

28．ラット肺動脈におけるTRPC チャネルの発現とその機能に関する研究
北村憲司，加藤健一（福岡歯科大学）
森泰生

ラット肺細動脈において低酸素依存性収縮に関与してされている数種の TRPC チャネルのそれと類似した性質いると考えられるエンドセリン-1 (ET-1) は，ジヒドロピを持つことが分かった。また，RT-PCR 法を用いた実験

2+

リジン非感受性の持続性収縮，および細胞内 Ca 濃度
2+2+([Ca ]i) 上昇を惹起する。これは，L-type Ca チャネル以
2+

より，ラット肺動脈に数種の TRPC チャネルサブタイプのmRNAの存在を確認した。今後，これらのTRPCチャネ

外の Ca 流入経路がこの反応において主要な役割を担

ルとET-1依存性 Ca2+ 流入の関係を詳細に検討していきたっていることを示唆する。本研究において，この ET-1

い。

2+

依存性 Ca 流入の生理学的および薬理学的性質が，報告141

【 一般共同研究報告 】

計画共同研究報告

計画共同研究報告
〔

目

次

〕

１．海馬神経における虚血性 Ca2+ 動員とイオンチャネル異常（出崎克也ほか）............................................................................. 146
２．容積感受性 Cl−チャネルの候補蛋白質の機能解析（富永真琴ほか）............................................................................. 146
３．Hippocampal cholinergic neurostimulating peptide (HCNP) ................................................. 147
前駆体蛋白コンディショナルノックアウトマウスの作成（中澤秀嘉ほか）............................................................................. 147
４．パニック障害モデルマウス作製の試み（松岡洋祐ほか）............................................................................. 147
５．CNR/プロトカドヘリン遺伝子クラスター改変マウスの作成と機能解析（濱田俊ほか）............................................................................. 147

６．遺伝子改変マウスを用いたヒスタミン H1 受容体の中枢機能の解析（福井裕行ほか）............................................................................. 148
７．ジーンターゲティングマウスを使った SIAH の神経系における役割の解明（山下拓史ほか）............................................................................. 148

145

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

1．海馬神経における虚血性 Ca2+ 動員とイオンチャネル異常
出崎克也，矢田俊彦（自治医科大学医学部・生理学講座統合生理学部門）

脳細胞が虚血状態に陥ると，細胞への酸素およびグルの上昇が観察された。一方，虚血刺激による細胞容積増コースの供給が途絶し，エネルギー障害により細胞外か

加は外液 Ca2+非依存的であり，細胞外 Cl -の除去や Cl - チ

ら水が流入し脳浮腫が生じる。一方，海馬における虚血ャネルブロッカー (DIDS) によって抑制された。以上の

2+性神経細胞死では，細胞内 Ca 濃度上昇が細胞障害の引結果より，海馬神経において虚血時に細胞外からの水の2+流入が惹起され，これには Cl - チャネルを介した神経細濃度増加との関連については不明な点が多い。そこで本胞内への Cl - 流入が関与することが示唆された。また，研究では，マウス海馬スライス標本および単離海馬神経

虚血時に観察される細胞外からの Ca2+流入は，脳浮腫形細胞を用いて，虚血刺激時の細胞内 Ca2+動態および細胞成に必須ではないと考えられる。従って，虚血性 Ca2+動

容積変化を測定した。虚血刺激（無酸素/無グルコース）

員と脳浮腫は独立した現象と考えられ，両者の制御が虚き金と考えられている。しかし，脳浮腫形成と細胞内 Ca

2+2+により海馬神経細胞の外液 Ca 依存的な細胞内 Ca 濃度

血性脳障害の治療に必要であると思われる。

2．容積感受性 Cl−チャネルの候補蛋白質の機能解析
富永真琴，赤塚結子（三重大学医学部・生理学第一講座）
岡田泰伸

細胞外及び細胞内の浸透圧変化に対応して自らの容積からも重要な蛋白質であり，これら蛋白質群の分子同定を一定に保とうとする働きは，動物細胞が生命を維持す

によって細胞の容積調節やアポトーシスのメカニズムにる上で必要不可欠な機能であるが，最近ではこの容積調ついてさらに多くの情報が得られることが期待される。

節の破綻が細胞死につながることが明らかとなっており，

現在までに報告者らは，VSOR の調節蛋白質として細胞がいかに自らの容積をセンスし対応するかという点

ATP-binding cassette (ABC) 蛋白質スーパーファミリーにに注目が集まっている。細胞が一旦膨張した状態から元属するABCF2 を同定しているが，機能協関部門の岡田泰の体積に戻る調節性容積減少 (regulatory volume decrease:

伸教授との共同研究によって，ABCF2 が VSOR の電流をRVD) の過程は，細胞内の蛋白質による情報伝達を介し抑制することと，ABCF2 の発現によって RVD の遅延が+-て，最終的には細胞内からの K と Cl 流出が駆動力とな起こることを明らかにしている。さらに，ABCF2 がアクって細胞内の水が細胞外に流出することによって達成さ

チン結合蛋白質であるアクチニン- 4 と結合することも-れる。特にこの場合の Cl の通り道であるチャネルは細胞-

見出しており，アクチン−アクチニン- 4−ABCF2 が相互作の容積上昇を感知して開口するために容積感受性 Cl チ

用し容積センサーとして働くことが明らかとなった（投ャネル (VSOR) と名づけられているが，最近では正常浸稿準備中）。

透圧下でアポトーシス誘導剤や H2O2 によってVSOR が本共同研究によって，細胞の容積調節機構が分子レベ活性化されることによって，細胞の持続性収縮が起こる

ルで明らかになりつつあり，VSOR を含めて，細胞の容積ことが明らかとなり，容積調節だけでなくアポトーシス

調節を司る全蛋白質が同定されその相互作用を明らかににも深く関わっていることがわかってきている。VSORすることで，細胞の容積調節機構に関する総合的な理解の分子実体はいまだ不明であるが，VSOR 及び VSOR のが深まることが期待される。

制御因子はアポトーシスをコントロールするという観点146

計画共同研究報告

3．Hippocampal cholinergic neurostimulating peptide (HCNP)
前駆体蛋白コンディショナルノックアウトマウスの作成
中澤秀嘉，松川則之，小鹿幸生（名古屋市立大学大学院
八木健，平林敬浩（生理学研究所

医学研究科）
高次神経機構）本年度 HCNP 前駆体蛋白遺伝子コンディショナルベク

細胞が分化してしまったことによるキメラ率低下の可能

ターを ES 細胞に導入し，組み替え ES 細胞を得た後に，性が考えられた。現在，組み替え率向上を目的に，コン8 細胞胚への ES 細胞注入まで行った。しかしながら，キディショナルベクターを再構築し，再度 ES 細胞への遺メラ率が低く目的とした個体を得ることはできなかっ

伝子組み換えを行っている。

た。今回の操作においては，過程において組み替え ES

4．パニック障害モデルマウス作製の試み
松岡洋祐（大阪大学大学院生命機能研究科・分子移動学）
八木健，平林敬浩，三宝誠（生理学研究所高次神経機構部門）

パニック障害は日本人の 1～3%が罹患している神経症

存在するMRG15 遺伝子の倍加を考え，疾患モデルマウス

で，誘因なく驚愕反応が出現し，心拍数の増加，動悸，の作製を試みた。MRG15 遺伝子を含むマウス BAC フラ

めまい，吐き気，下痢，発汗といった自律神経系の強いグメントをマウス卵に導入することで，この遺伝子を重変化を伴う。本研究ではパニック障害の原因として，ク

複して持つトランスジェニックマウスの作製を行ったが，ロマチン高次構造を制御すると考えられるクロモドメイ

残念ながら，現在までに解析した 82 匹の仔においてトランを有する核蛋白質をコードし，この障害の脆弱因子とンスジーンを有するものはいなかった。

される染色体重複部位 (Cell, vol. 106, 367-369, 2001) に

5．CNR/プロトカドヘリン遺伝子クラスター改変マウスの作成と機能解析
濱田
八木俊（大阪大学大学院

健，平林敬浩（生理学研究所

生命機能研究科）

高次神経機構研究部門）

CNR/プロトカドヘリンファミリーは神経系で発現す本年度は，CNR の細胞内領域の大部分を占め，かつ全

るプロトカドヘリン様分子群であり，特異な遺伝子クラての CNR が共通して利用する 3 つの定常領域エクソン全スター構造をとる。マウスの場合，遺伝子クラスター全てを欠損させた CNR 遺伝子改変マウスの作成を行った。

体では約50 種類のプロトカドヘリン分子がコードされてまた，マウス CNR ファミリーは全部で 14 種類から構成

おり，その蛋白質は神経回路形成期に軸索やシナプスなされる多様性分子であるが，互いの相同性が高いため，

どに局在するが，その機能はほとんどわかっていない。

in situ ハイブリダイゼーション法や免疫染色法では個々

CNR/プロトカドヘリンファミリーは3 つの異なるサブフの CNR の特異的な発現を可視化することは困難であり，

ァミリーからなるが，本研究ではこのうち CNR (Pcdhα)

機能解析の障害になっている。このため，それぞれのの遺伝子改変マウスを作成し，その生体内機能を明らか

CNR のプロモータの制御下で GAP43-Venus あるいは核にすることを目的としている。

移行配列を付加した Venus を発現させるノックインマウ

147

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

スの作成を行った。CNRv1 および CNRv10 に対して 2 種

で核移行型 Venus を発現させる組み換えベクターを用い類の標的組み換えベクターを用い，1500 クローン以上のて，組み換え体 ES 細胞が 1 クローン得られた。この ES

ES 細胞を単離し，PCR 法とサザンブロット法によりスク細胞を 8 細胞胚へ注入し，キメラマウスの作成を試みた

リーニングを行った。このうち CNRv1 プロモータ制御下が，高キメラ率のマウスは得られなかった。

6．遺伝子改変マウスを用いたヒスタミン H1 受容体の中枢機能の解析
福井裕行，堀尾修平（徳島大学薬学部薬物学教室）
八木健，平林敬浩（生理学研究所

高次神経機構研究部門）

中枢においてヒスタミン H1 受容体は，睡眠・覚醒，ット法により相同組換え変異体を同定した。400 個余り

学習・記憶，食欲の制御などの機能に関与することが指のコロニーを検定したが，相同組換えをおこした ES 細

摘されている。本研究では，H1 受容体を過剰発現させた胞は得られなかった。ちょうどこの時期に，マウスの全遺伝子改変マウスを作製し，行動を正常及び H1 受容体

ゲノム配列が決定されたので，さっそく，H1 受容体遺伝

ノックアウトマウスと比較することにより，H1 受容体の子の前後の配列を調べてみた。その結果ターゲティング

中枢における機能をさらに詳しく解析することをめざし

ベクターとして用いた領域の末端 2.0 kb 程が，その下流ている。

に 5 箇所にわたって繰り返されていることが判り，これ

我々は，H1 受容体の細胞内情報伝達機構を調べる過程が相同組換えの起こりにくい一因と考えられた。そこでで，脱感作が全くおこらない変異 H1 受容体を得た。ここの重複部分を切り取ったターゲティングベクターを新の受容体は脱感作の一種であるダウンレギュレーション

たに作製しES 細胞に導入した。その結果，相同組換えをがおこらないがヒスタミン応答は正常であった。本研究おこした ES 細胞クローンが 3 個得られた。引き続いて，

では，H1 受容体にこの変異を導入したノックインマウス

ES 細胞をマウス 2.5 日胚に注入し，仮親の子宮内に移植を作製する。この遺伝子改変マウスでは，H1 受容体脱感

しキメラマウスを得た。キメラマウスは現在 6 匹得られ作異常のため受容体発現レベルが増大し，ヒスタミン応ており，そのうち 2 匹は100%キメラであった。今後，交答が過剰になると考えられる。

配によりF1 マウス，ホモ変異マウスを作成する予定であ

まず H1 受容体遺伝子に目的の変異を導入したターゲる。

ティングベクターを作製し，ES 細胞に導入，サザンブロ

７．ジーンターゲティングマウスを使った SIAH の神経系における役割の解明
山下拓史，中村毅，永野義人，松本昌泰（広島大学大学院脳神経内科）
高橋哲也（翠清会梶川病院神経内科）

八木健，平林敬浩（生理学研究所

高次神経機構研究部門）

パーキンソン病 (PD) の発症機序については遺伝性 PD

伝性 PD の原因遺伝子の一つである parkin は E3 ubiquitinの原因遺伝子を中心に解析がすすめられているがいまだligase であり凝集体の主要蛋白質であるα-synuclein，

解明に至っていない。PD 剖検脳では黒質ドパミン神経をsynphilin を分解する。われわれはα-synuclein，synphilin

中心とする神経細胞内凝集体形成が特徴的であり，そのを分解する新規タンパク質として E3 ubiquitin ligase の一形成過程の解明は PD 病態解明に重要である。凝集体形つである Siah を yeast-two hybrid system により同定した。

成には ubuquitin-proteasome system の異常が考えられ遺(Nagano，2003) Human では Siah-1，Siah-2 が存在し両者

148

計画共同研究報告

ともにα-synuclein，synphilin を分解する。マウスでは siah

コンストラクト作製にあたりベクターに組み込む insert

蛋白には siah-1a，siah-1b，siah-2 の 3 種が存在し，これを BAC clone を用いて PCR 法にて構築中であるが，そのらは機能的に補足しあっている。凝集体の形成機序の一過程において mutation を生じるなどの問題が生じ完成につとして ubuquitin-proteasome system の異常を考えた場

至っていない。構築手法を変えるなどの検討が必要と思合，これら siah 蛋白質をノックアウトし凝集体形成へのわれ現在その方向で実験を進めている。マウス作製後に影響を検討する事は重要と考えられる。昨年度までには行動解析，中枢神経細胞における凝集体形成の有無とcre-loxp system を用いたコンディショナルノックアウト

その形成機序，ドパミン神経細胞の機能解析をすすめる。

マウスのターゲティング遺伝子の作成を継続している。

149

【

磁 気 共 鳴 装 置
共同利用実験報告】磁気共鳴装置共同利用実験報告

磁気共鳴装置共同利用実験報告
〔

目

次

〕

１．MnCl2 造影磁気共鳴イメージングによる中枢興奮部位の同定（森田啓之ほか）............................................................................. 154
２．マンガン造影による浸透圧，容量刺激に対する視床下部神経核活動の解析（鷹股亮ほか）............................................................................. 155

３．Fnuctional MRI による乱用薬物による耐性獲得，フラッシングの形成機序解明（吉本寛二ほか）............................................................................. 155
４．MRI によるサル前頭葉，視床の観察と電極定位への応用（船橋新太郎ほか）........................................................................... 156
５．機能画像装置を用いた痒みの中枢性抑制ネットワークの解明（谷内一彦ほか）............................................................................. 157
６．サルの視覚弁別課題の学習課程における下側頭様，海馬，前頭前野の働き（尾上浩隆ほか）............................................................................. 157
７．磁気共鳴画像診断用新規造影剤の開発（阪原晴海ほか）............................................................................. 158
８．磁気共鳴画像装置による脳賦活検査を用いたヒトの高次脳機能研究（飯高哲也ほか）............................................................................. 159
９．身体図式を用いた物体の位置認識に関する脳内再現（内藤栄一ほか）............................................................................. 159
10．注意欠陥多動障害 (ADHD) における持続処理課題 (Continuous Performance Test ; CPT) に関与する脳領域の解析（白川太郎ほか）............................................................................. 160
11．磁気共鳴装置を用いた心理的ストレス研究（白川太郎ほか）............................................................................. 161
12．温熱的情動感覚（暑さ・寒さ）発現の脳機構解析（彼末一之ほか）............................................................................. 162
13．非侵襲的脳機能検査による疲労・疲労感評価法（渡辺恭良ほか）............................................................................. 163
14．超可聴域を含む非定常音の脳内処理機構の解明（仁科エミほか）........................................................................... 164

15．読字障害児の病態解明のための日本語の音韻課題における非侵襲的脳賦活研究（大野耕策ほか）............................................................................. 165
16．非侵襲的脳機能検査による統語解析（吉田晴世ほか）............................................................................. 166

153

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

1．MnCl2 造影磁気共鳴イメージングによる中枢興奮部位の同定
森田啓之，田中邦彦（岐阜大学）
荻野孝史（国立精神・神経センター研究所）
瀬尾芳輝（独協医科大学）
鷹股亮（奈良女子大学）

村上政隆（生理学研究所）【目的】我々は 2000 年度から，MnCl2 造影磁気共鳴イメ

中枢の浸透圧刺激により，皮質，視床，視床下部の広いージング法を用い，中枢の興奮部位同定を行ってきた。

範囲にわたり，信号強度が容量依存性に増加した。以上

2+

2+

Mn は，神経細胞興奮時に電位依存性 Ca チャネルからの結果から，血液－脳関門を破壊しなくても，MnCl2 の細胞内に取り込まれる。このため，血流量に依存せず，投与時間を長くすることにより，血管－脳室－脳実質へ神経細胞興奮と直接リンクした画像描出が可能である。

と拡散して，刺激により興奮した部位に取り込まれるこ

しかし，Mn2+は血液－脳関門を通過しないので，Mn2+を神経細胞周囲に分布させるために，血液－脳関門を破壊する必要がある。しかし，血液－脳関門破壊は，正常な応答を障害する可能性があり，血液－脳関門破壊を必要とが確認された。この方法により，より生理的な解析が可能になる。
0.1 mlとしない方法の開発が望まれている。したがって，本年度の研究目的は，血液－脳関門を破壊しない MnCl2 造影
磁気共鳴イメージング法を確立することである。
【方法】全ての実験は Wistar 系雄ラット (200～280g) を用いて行った。エンフルラン (1 %)，O2/CO2 - N2O (1 : 1.5) 吸
入麻酔下に，左大腿静脈から下大静脈へ MnCl2 投与用カテーテルを挿入した。右外頸動脈から総頸動脈に向けカテーテルを挿入し，先端部は総頸動脈–内頸動脈分岐部に固定した。手術終了後，腹腔内にα－クロラロース (25mg/kg) ＋ウレタン (250 mg/kg) を投与し，エンフルランを中止した。ラットをアクリル製頭部固定装置に固定した
後，23 mm の表面コイルを bregma の尾側 4 mm の場所に中心を合わせて設置した。MnCl2 (100 mM, 2 ml/kg/h) を静脈内に投与した。1.5～2.0 時間の投与により，Mn2+は血管内から脳室内へ，さらに脳室内から脳実質へと拡散する。実質内に十分拡散したことを確かめた後，刺激として，内頚動脈から高張溶液を投与した。磁気共鳴施設の ABX Biospec 47/40（Bruker 社,4.7 T）を用い，刺激前，
刺激中，刺激後と連続して T1 -weighted MRI 画像を撮影した（視野：25×25 mm，データ画素数 128×128，スラ
イス厚 1 mm，9 スライス，TR/TE：150/4.2 ms）。刺激前後の信号強度変化スピードを検定し，刺激により有意に信号強度が増加した部位を求めた。
【結果と考察】1.5MNaCl 溶液，内頚動脈内投与（0.1 および 0.2ml）
により信号強度が増加した中枢部位を図に示す。

154

0.2 ml磁気共鳴装置共同利用実験報告

2．マンガン造影による浸透圧，容量刺激に対する視床下部神経核活動の解析
鷹股亮，吉本光佐（奈良女子大学・生活環境学部）
瀬尾芳輝（京都府立医科大学・第一生理学教室）
荻野孝史（国立精神・神経センター神経研究所）
村上政隆（生理学研究所）

体液調節系は，浸透圧調節系と容量調節系からなり，または利尿剤である furosemide (10mg/kg b.w.) を投与し，これらの調節系がそれぞれ独立して，または相互作用しその際の脳内における神経活動部位を細胞内へのマンガて体液の状態が一定に保たれる。体液浸透圧の上昇や細ン取り込みを T1 強調画像の信号強度の上昇で観察した。

胞外液量の減少に対する中枢神経系の反応部位および反高浸透圧NaCl投与により，血漿浸透圧は10-15mOsm/kg

応様式を明らかにすることは，体液調節系のメカニズム

H2O上昇した。この際，細胞内へ Mn2+ が取込まれた部位を理解するためには不可欠である。そこで，血漿浸透圧を T1 強調画像の信号強度の上昇でみると，視索上核およ上昇時と細胞外液量減少時の視床下部及び延髄におけるび室傍核外側野において信号強度の有意な上昇が認めら

神経活動をマンガン造影法により可視化し，これら刺激れた。

を与えた際のこれら部位における c-Fos 発現と比較検討

furosemide 投与後60 分間の尿量は約8ml であり，本実験で用いたサイズのラットの細胞外液の 15-20%程度にした。
実験には，α－クロラロース／ウレタン麻酔下のWistar

相当するものであった。細胞外液量の減少に対しては，系ラットを用いた。ラットの即脳室にカニュールを挿入

視床下部視索上核，および延髄弧束核において信号強度

し，2mM のMnCl を50m/h の速度で側脳室内に持続的にの上昇がみられ，これらの部位においてはc-Fos 発現が免注入し，脳室周辺の細胞外液に Mn2+を分布させた。予疫組織学的に確認された。

備実験において，最適な分布が得られる条件を検討した

本実験で用いた刺激は生理的なものであり，本実験で結果，これら条件においては，120 分が最適である結果

用いた方法は，生理的な刺激による脳室の周辺部位におが得られた。

ける脳内の神経活動部位をin vivoで広く検索するのに極マンガンが脳室周辺の細胞外液に十分に分布したのをめて有効な方法であることが示された。

確認した後，静脈内に高張性食塩水 (1.5M ; 3.3ml / kg b.w.)

3．Fnuctional MRI による乱用薬物による耐性獲得，フラッシングの形成機序解明
吉本寛二（京都府立医科大学・法医学教室）
瀬尾芳輝（京都府立医科大学・第一生理学教室）
荻野孝史（国立精神・神経センター神経研究所）
村上政隆（生理学研究所）

乱用薬物による耐性獲得，フラッシング（再燃現象）

覚醒剤乱用による異常行動は，覚醒剤の薬理生理学的作の形成機序解明のため乱用薬物覚醒剤を選択し，そのモ用による耐性獲得並びに再燃現象（フラッシュバック）デル動物を作成し，Fnuctional MRI により脳各部位でのが大きく関与しているが，その詳細は不明である。それ

脳神経活動をモニターし，同時に脳内神経伝達物質の含らの機序を解明することは医学的社会的に重要な意義を有量，放出動態変化を化学的方法により測定し，研究検もつ。

討を行った。今日乱用薬物覚醒剤による犯罪，異常行動

覚醒剤動物モデルは，ヒト覚醒剤乱用者を参考にして，は，神経精神医学的また社会医学的に大きな問題である。

1) 覚醒剤を初めて摂取する群，2) その連続摂取後断薬す

155

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

る群，および 3) 覚醒剤連続摂取後断薬し，再び覚醒剤をらかとなった。この為に，T2*-weighted MRI による BOLD

摂取する群に分ける。初回摂取群に於ける脳神経活動のコントラストよりも血流により依存する T1-weighted

活性化パターンを対照として，覚醒剤最終摂取後一定の

MRI の方が検出感度が高いことが示唆された。また，脳時間後に覚醒剤耐性形成，再燃現象過程における脳神経

内神経伝達物質の含有量，放出動態変化を HPLC-ECD に活動を検討した。まず，functional MRI を用い，覚醒剤投より解析を進めている。

与後の脳神経活動を経時的にモニターする為の基本的な以上の実験によって，皮質領域の反応が初回投与群と測定パラメータの設定を行った。視床，視床下部から脳5日間連続投与群とで異なる事が示唆される結果を得た。

幹部に焦点をあて，従来よりも深い脳部位での脳活動変さらに，例数を増やすと共に，他の脳領域における反応

化を T2*-weighted MRI により再現性良く検出を行うことの差異についても解析を進めることにより，フラッシンができた。同時に脳血流速度の測定を試み，覚醒剤投与

グの機構解明の一歩を確保することができると考えてい時に急激な脳血流の局所的な増加が生じていることが明る。

4．MRI によるサル前頭葉，視床の観察と電極定位への応用
船橋新太郎（京都大学大学院人間・環境学研究科）
新田統昭（京都大学大学院人間・環境学研究科）
渡辺慶（京都大学大学院人間・環境学研究科）

前田敦（京都大学大学院人間・環境学研究科）
小松英彦（生理学研究所）

前頭連合野と双方向性の強い線維結合をもつ視床背も実施した。

内側核は，その損傷により前頭連合野の損傷に類似し2 頭のニホンザルの脳の MRI 画像を撮影した。麻酔した行動変化が観察されることから，前頭連合野の機能たサルの頭部を MRI 撮影用脳定位固定装置に固定し，を理解する上でその機能の理解が不可欠であると考え

MRI 装置により，前額断，矢状断，水平断の脳断面を撮られる。われわれの研究グループでは，ワーキングメ

影した。撮影は stereotaxic atlas で想定される視床背内側

モリを必要とする課題を行なっているサルの視床から核を中心に，全脳にわたって行なった。

単一ニューロン活動の記録を試みているが，背内側核撮影された MRI 画像は SPM99 を用いて解析した。まが脳の深部に位置し，位置決定のための基準となる

ず，脳を stereotaxic atlas と同一の座標に配置し，前額断

stereotaxic map 上の位置が文献により大きく異なるため，の画像を用いて前交連の位置（前後軸上の座標位置）を

電極の定位が難しい。そこで，MRI により視床を含む決定した。いずれの文献でも，背内側核の前後軸上の位脳領域を可視化し，いくつかの脳部位との相対的な位置は，前交連の後方 6-16mm の範囲であることから，先置関係から視床背内側核の位置を正確に定位することに決定した前交連の位置から背内側核の位置を決定し，を試みた。また，前頭連合野背外側部の主溝，弓状溝

電極アダプターの設置位置を決定した。

の位置の決定，眼窩前頭葉，前部帯状回の位置の決定

156

磁気共鳴装置共同利用実験報告

5．機能画像装置を用いた痒みの中枢性抑制ネットワークの解明
谷内一彦，望月秀紀，田代学，岡村信行（東北大学大学院医学系研究科細胞・病態薬理学分野）

本研究の最終的な目的は，痒みによる不快感を取り除た。同じ方法で機能的 MRI 装置内で痒みを誘発すること

く新しい治療法を開発することである。ポジトロン断層にも成功したので，実際に機能的 MRI 装置を用いて痒み影像法 (PET) を用いた先行研究により，ヒト脳内に痒み

刺激時の脳活動部位の同定を行った。図 1 は本研究に参を抑制する機構が存在することが明らかにされた。しか加した被験者（一名）の痒み刺激時の脳活動データであしながら，そのメカニズムは痛みの中枢性抑制機構とほる。先行研究と同様に帯状回や島，頭頂葉などで脳活動

ぼ同じような脳部位（中脳中心灰白質や帯状回な）を構が認められた（図 1）。今後この方法を用いて被験者数を造として持っていた。PET の空間解像度では，痒みと痛

15 名程度まで増やす予定である。

みの中枢性抑制機構を分離することは困難であると考れ，
より空間分解能の高い 3 テスラの機能的 MRI 装置で痒みと痛みの中枢性抑制機構の構造的な違いを明らかにすることを目指した。しかしながら，機能的 MRI を用いた痒
みのイメージング研究はこれまでに行われていなかった
ため，本研究ではその方法論の開発から開始した。
痒み刺激として，痒みを誘発する代表的な物質である
ヒスタミンを用いた。0.001%～0.1%まで様々な濃度のヒ
スタミン溶液（ヒスタミンを生理食塩水に溶かしたもの）
を用意した。各溶液で浸された電極パット付脱脂綿を手
首や足など様々な身体部位に固定し，イオントフォレー
シスを用いて20 秒間通電 (1mA) した。通電によりヒスタミンが皮下浸透することによって痒みが誘発される。検討した結果，0.1%のヒスタミン溶液を使い，刺激部位と
図1

しては手首が最も効果的に痒みを誘発することがわかっ

6．サルの視覚弁別課題の学習課程における下側頭様，海馬，前頭前野の働き
尾上浩隆（（財）東京都医学研究機構

東京都神経科学総合研究所

心理学研究部門）

非言語的なコミュニケーションにおいて視覚知覚，認脳の機能解剖を明らかにすることを目的にしている。

知機能は重要な位置を占めている。特に，乳幼児の臨界

PET を用いた機能イメージング画像に，生理学研究所と期における視覚情報は，コミュニケーションに必要な脳の共同研究で得られた高画質のMRI 画像を，個々のサル

機能の正常な発達に密接な関係があると考えられている。

で重ね合わせることにより，詳細は脳解剖情報を得た。

このような「心」の発達の問題は未開拓な研究分野であ

今年度は，サルに顔や幾何学図形を用いた図形弁別課

り，これを解明するためには非侵襲的な脳活動の測定と題を行わせ，この学習タスク遂行中の脳活動を PET によ神経生理学的な実験を有機的に組み合わせた研究を行う

り測定した。2 つの図形刺激の内の一つを選ぶと報酬が必要がある。本研究では，まずサルを用い非侵襲的な測もらえる 2 刺激同時弁別課題について，新規なペアー図

定方法である Positron Emission Tomography (PET) システ

形を使用して，サルに学習セット（学習の構え）を成立さ

ムを利用し，視覚認知・コミュニケーションに関係するせた。行動学的な観察によって，サルは学習セットの成157

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

立に伴い，新規課題の問題解決時の反応時間（問題提示

ルを用いた PET による脳機能イメージング実験により，から正解判定のレバーを押すまでの時間）が延長し，問問題解決期の脳活動の測定している。

題解決（100%の正解率）までの過程が短縮されることが

1) Yokoyama C, Onoe H, Watanabe Y. Increase in reaction

明らかになった１）。行動学的な研究では，学習セットの成立に伴う問題解決時に脳のどの領域が関与しているのtime for solving problem during learning-set formation.
Behav Brain Res 152: 221-229, 2004.

かは不明である。これを明らかにするために，現在，サ

7．磁気共鳴画像診断用新規造影剤の開発
阪原晴海（浜松医科大学医学部）
定藤規弘（自然科学研究機構生理学研究所）
竹原康雄（浜松医科大学医学部）
村松克晃（浜松医科大学医学部）
那須初子（浜松医科大学医学部）
杉山雅洋（浜松医科大学医学部）

本研究の目的は，組織特異性あるいは病変特異性をも果，dendrimers DTPA-D1Glu (OH) による MRA では，大った，磁気共鳴画像診断用の新しい造影剤の開発を行う

血管の SNR は全ての時相において，Gd-DTPA による造ことである。

影に勝った。また，そのコントラストは投与後少なくとdendrimers DTPA-D1Glu (OH) は分子量 1448.45D で，も 2 時間後まで持続した。

Gd-DTPA をコアとし，4 個の糖を側枝とする第一世代のdendrimers DTPA-D1Glu (OH) による造影 MRA は血管

デンドリマー型造影剤であり，静脈投与後に，時間単位

コントラストの高さと，その持続時間において，従来ので血液中に停滞する血液プール造影剤の性格を有してい

造影剤に勝り，MRA に適した造影剤であることが，る。この造影剤を用いて造影 3D MR angiography (MRA)

in-vivo で証明された。

上で，血管の描出能が向上するかどうか，また，その持
続時間はどうかについて，現在臨床で広く利用されている Gd-DTPA による MRA との比較において検討した。
20 週齢の 3 匹の雌 Wistar ラットをソムノペンチル (i.p.)にて 全 身 麻 酔 下 で 2 種 類 の 造 影 剤 dendrimers DTPAD1Glu (OH) (0.05mmol/kg) と Gd-DTPA (0.1mmol/kg) による造影 MRA を施行した。使用機種は Magnetom Allegra
1.5T に 2 インチ表面コイルを併用した系である。撮像シーケンスは造影 MRA に適しているとされる 3D-VIBE である。造影 MRA は先ず，Gd-DTPA による撮影を行い，撮像終了後 6 時間以上経過して Gd-DTPA による造影効
果が消失してから dendrimers DTPA- D1Glu (OH) による撮影を施行した。撮影は造影剤の静脈注射前，3 分後，30

Figure１は大動脈のSNRの時間変化をグラフにしたも分後，2 時間後に施行した。得られた元画像上で，肝臓，のである。dendrimers DTPA-D1Glu (OH) (DEN-OH) によ

腎臓，腹部大動脈，下大静脈，肝臓，ファントーム，おるSNR の上昇は 3 分，30 分，2 時間の全ての時相で造影よび背景の空気に関心領域を設定し，平均信号強度と標前より有意に高く，また，
Gd-DTPA による SNR 値と比較

準偏差を計測し，信号雑音比 (SNR) を計算した。その結して全ての時相で有意に高い。

158

磁気共鳴装置共同利用実験報告

8．磁気共鳴画像装置による脳賦活検査を用いたヒトの高次脳機能研究飯高哲也（名古屋大学

本年度は以下のような研究を行った。まず再認記憶の脳内機構に関して，fMRIと事象関連電位 (ERP) をあわせ

大学院環境学研究科）

た。結論として両者は独立の処理によって行われていることが明らかになった。

た実験を行った。これはエピソード記憶からの想起の成さらに異人種間および同一人種間での表情認知に関わ

功にかかわる脳領域を fMRI で探り，次いで ERP を用いる神経機構に関するfMRI研究を行った。同一人種の表情てその時間経過を測定するものである。スキャン前に学

認知時に紡錘状回が特異的に関与することが既に報告さ習した線画の再認記憶テストにおいて，Hit 項目はCorrect

れているが，本研究では特に笑顔の認知に焦点を当てた。

rejection 項目よりも前頭葉，頭頂葉，海馬などで信号が解析の結果では，白人との比較において日本人の笑顔に上昇していた。これらの領域間の相関関係を検討すると，対して右上側頭回の賦活が認められた。また同一人種間

特に左半球において領域相互の正のパス係数が有意であの表情認知においても神経活動の違いが生じうるとの仮った。これは絵の記憶に言語的な処理が重要であること説から，刺激画像として日本人以外のアジア人を加えた。

と関係していると推察された。また名古屋大学で行ったスキャン後に調査した刺激画像に対する実験参加者の主

ERP の結果から，頭頂葉は刺激呈示後約 500ms，前部帯

観的な「日本人らしさ」の評定値との相関解析も併せて

状回は 600ms，左前頭葉は 700ms 前後でそれぞれ活動し行っており，こちらは現在データ解析中である。

ている可能性が示唆された。

本年度は以下の原著論文が発表された。

次いで，意識的な制御を必要とする顕在記憶と自動的

Matsumoto A, Iidaka T, Haneda K, Okada T, Sadato N,

で意識による制御を必要としない潜在記憶の脳内処理過Linking semantic priming effect in functional MRI and

程の相違について研究した。除外課題と包含課題と呼ばevent-related potentials. NeuroImage (in press)

れる手続きを用いて顕在記憶と潜在記憶を厳密に分離し9．身体図式を用いた物体の位置認識に関する脳内再現内藤栄一（京都大学･大学院人間･環境学研究科）

研究代表者は，手首の腱への振動刺激によって惹起さ伸展筋を刺激すると，両手の屈曲運動錯覚に伴って，被れる手首の運動錯覚経験中に脳の運動関連領域が関与す験者自らの体側幅があたかも細くなるかのような錯覚ることを明らかにしてきた (Naito 2004a,b ; Naito et al.

(body shrinking illusion) を惹起できることである（図 1）。

1999, 2002a, b, 2004) 。この錯覚は振動刺激が筋紡錘から

これは身体部位に限ったことではなく，外界の物体に対の求心性 Ia 線維を活動させるために起こることが知らしても応用が可能であり，手をコカコーラ缶などの上にれており，四肢が全く動かないにも関わらず被験者は明乗せ，同様の錯覚を起こすと缶が短くなるような経験を瞭な四肢の動きを経験する。

することも可能である。

さて，このような運動錯覚を経験している手が他の身本研究では，特に前者の身体像の変化知覚に関与する

体部位に接触している場合，その身体部位にも知覚上の脳内部位を同定した。そもそも身体に存在する皮膚感覚変化が生じる。例えば，右手の伸展筋の腱を振動刺激す

受容器や固有感覚受容器は，その担当する身体部位の情ると，右手が屈曲する運動錯覚を惹起することができる

報を脳に送っているにすぎない。つまり，身体には身体が，このとき両手を合わせると，被験者は右手のみなら像などを脳に伝えるレセプターなど存在しないため，脳ず左手も動いているかのように知覚する (Naito et al.

が身体像を形成するには，それぞれの身体部位からの複2002b)。面白いのは，両手を体側に固定し同時に両手の数の体性感覚情報などを統合しなければならない。この159

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

意味で，この研究はヒトの身体像形成における脳内活動を明らかにする重要な仕事である。また，身体像の認識異常は臨床心理学的にも重要な問題となっており本研究の知見は今後この方面での発展も期待される。
さて，被験者が両手の屈曲運動錯覚に伴って，自らの 体 側 幅 が あ た か も 細 く な る か の よ う な 錯 覚 (bodyshrinking illusion) を経験しているとき，これに決定的に関与する脳領域は頭頂葉 2･5 野であることが判明した（図 2）。さらに，この部位の脳活動は被験者が経験した
体側幅の変化量とも有意な相関を示し，この部位が各身
体部位（両手からの動きの情報と体側からの静的な位置情報）からの複数の情報を統合して身体像の形成に関与しているばかりか，この活動がその知覚そのものとも関
図1

係する可能性を示した。この結果は現在すでに学術雑誌
Neuron に投稿し revise 中である。
1. Ehrsson et al. (2004) The construction of the body image
in the parietal cortex Neuron (in revision) .
2. Naito et al. (2004) Dominance of the right hemisphereand role of area 2 and in human kinesthesia. J
Neurophysiol (in press) .
3. Naito E (2004a) Sensing limb movements in the motor
cortex: How humans sense limb movements. Neuroscientist
10: 73-82.
4. Naito (2004b) Imaging human somatosensory systems.
Shinkei Kenkyu No Sinpo（神経研究の進歩）48: 2 249260.

図2

5. Naito et al. (2002b) I feel my hand moving: A newrole of the primary motor cortex in somatic perceptionof limb movement. Neuron 36: 979-988.

10．注意欠陥多動障害 (ADHD) における持続処理課題 (Continuous Performance Test ; CPT) に関与する脳領域の解析
白川太郎，牧陽子（京都大学医学部医学研究科社会健康医学系）
定藤規弘，荒牧

注意欠陥多動障害 (ADHD) は，注意欠陥・多動性・衝動性を臨床症状とする発達障害である。診断は DSMⅣ

勇（生理学研究所）

機能画像による課題遂行時脳活動の特異性の観察が有効と考える。

（米国精神医学会，診断と統計のマニュアル第 4 版）にADHD には，麻痺などの運動機能に関わる障害がない

準拠することが多いが，基準が行動観察であり，診断のにも関わらず，手の微細運動に困難を覚える者が見られ曖昧さは排除出来ない。ADHD の障害特性解明には，脳る。本研究では ADHD の病態を調べるにあたって，両手160

磁気共鳴装置共同利用実験報告

協調課題を用い，手の微細運動の不器用さに焦点化する

横断的に 4 歳から16 歳各年齢層で，ピアノを学習してこととした。しかし，両手協調機能に関しては，障害のいる児童，していない児童を各々数名ずつ計測し，学習判断基準とするべき正常発達の年齢に応じて標準化されしていない児童の結果を発達効果，学習している児童のたデータがない。そこで，基礎的データ収集のため，両結果を学習効果と看做した。今回の結果からは，両手協手協調機能の発達の行動実験を行った。

調運動での非対称運動の安定性への学習効果が観察され発達過程では，両側が対称に同期して動く対称運動獲た。

得後，両側が独立に機能する非対称運動が獲得される。

今後，正常発達児の基礎データとするためには，被験今回，両手タッピング課題を用いて，非対称運動の最も者数を増やしての横断研究か，若しくは，縦断的研究が基本的な形である平衡運動の，対称運動に対する安定性必要となる。基礎データに基づいてADHD の行動特性がを指標とした。発達遅滞児のリハビリテーションの可能明らかにされた後，その行動特性に関連する脳領域を，性に関連して，学習効果も合わせて観察した。

fMRI を用いて明らかにすることとなる。

11．磁気共鳴装置を用いた心理的ストレス研究
白川太郎（京都大学院医学研究科社会健康医学系専攻健康増進・行動学分野）
福田早苗（ドレスデン工科大学心理学専攻・生物心理学分野）【背景】ストレスに関連があると考えられている脳部位は，

キャンの音の視聴 10 分間である。被験者は男性 10 名，

海馬や扁桃体であると，動物実験のレベルで証明されつ

女性 10 名で，各平均年齢は，23.1，25.6 歳であった。唾

つある。人においても，課題遂行時の脳反応部位を特定

液採取は，Salivette (Sartzstedt, Germany) を用い，被験者することが可能になりつつある。

本人により行われた。コルチゾール測定は，三菱 BCL にこれまでストレスに対する唾液中コルチゾールの反応依頼し，市販のキットを利用した Radioimmunoassay 法がパターンは，個人によって異なる可能性が，ドイツのグ使用された。Visual analogue scale (VAS) により，ストレループから出されている。一方，遺伝子多型の研究が進ス程度を測定した。

み，人には遺伝的多様性が存在することが明らかになっ【結果】唾液中コルチゾール値は，音呈示後に有意に下降てきている。そこで，上記のコルチゾールの反応パター

した（図 1）。音呈示群，コントロール群の差は認められンが遺伝的な個人差が原因であると仮定し，多型の違いなかった。一方，VAS スケールは，音呈示群では，音呈による特定課題に対する脳の活性部位を，磁気共鳴装置

示後に有意に上昇したが，コントロール群では，その傾を用いて検出することを目的とする。

向は認められなかった（図 2）。また，性・年齢の影響は

本研究に先立って，下記の予備的検討を行った。

認められなかった。

【目的】磁気共鳴装置は，測定時に大きな音を伴うもので【結論】コントロール群の結果から，唾液中コルチゾール

あり，その音自体がストレスとなる可能性がある。磁気の下降は日内リズムによる低下の可能性が高く，磁気共共鳴装置の測定時の騒音が課題遂行時の唾液中コルチゾ

鳴装置の音が唾液中コルチゾール値に影響を与えるストールに与える影響を検討する。

レスとはなりえないと考えられる。これより，磁気共鳴【方法】健康成人を対象とし，唾液の採取を課題 10 分前，装置を使った課題に，音そのものが影響を与えている可直前，直後，10 分後，20 分後，30 分後に行った。課題

能性は低く，今後，ストレス課題を行った際に，音の影

は，ヘッドホンによる磁気共鳴装置の測定時の解剖ス

響を考慮せずとも良いことを示唆できたと考えられる。

161

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

12．温熱的情動感覚（暑さ・寒さ）発現の脳機構解析
彼末一之（早稲田大学スポーツ科学部）
・永島計（大阪大学医学部）

定籐規弘・岡田知久（生理学研究所，大脳皮質機能研究系，心理生理研究部門）

温度感覚は狭義の温度感覚（熱い・冷たい）と温熱的情

somatosensory cortex:SII) 及び島皮質 (insular cortex) に温動感覚（暑さ・寒さ）の 2 種類あるが，いずれについても度変化及び温度感覚と相関を持つ賦活が認められた。温神経機構に関する知見は少ない。前年は情動感覚（寒さ）度感覚は一般に温度の絶対値ではなく変化成分によってに関係する脳部位を検討し，扁桃核の重要性を示唆する

強く誘起される。実際，本実験でも温度感覚は温度変化結果を得た。本年度はこの結果と比較する目的で狭義ののピークよりも速い反応が見られた。SII と insula の賦活

温度感覚（冷たい）に関係するヒトの手部また全身を冷

は温度よりも感覚と強い相関が認められた。この結果は却刺激したときの脳活性部位を fMRI で解析した。

この脳領域の活性が温度感覚発現に重要な役割を果たし

局所刺激は手掌全体を覆うチューブ内を還流する水にていることを示唆する。全身刺激では水の還流するチュ

よって，左手･右手別々に，冷刺激 (25℃:1min) した。対ーブスーツを用いて冷却刺激 (15℃:1 min) を行った。対象は健常被検者 8 名とし，被検者には温度感覚を 1 (very

象は健常被検者 8 名とし，被検者には短時間刺激ではcold) から 9 (very hot) の 9 段階で申告させた。温度刺激に「全身の」温度感覚を 1 (very cold) から 6 (slightly warm)

よる痛みを申告した者はいなかった。右手あるいは左手の 6 段階で申告させた。実験後の申告によれば 1 min との 冷 刺 激 と も に 両 側 の 第 二 次 体 性 感 覚 野 (secondary

いう短時間の刺激では「寒さ」を感ずることはなかった。

162

磁気共鳴装置共同利用実験報告

こ の 全 身 冷 却 刺 激 で は 視 床 (thalamus) 及 び 小 脳

ちまちな方法をとっていたようである。このために局所(cerebellum) に温度感覚と相関する賦活が認められた。し冷感覚で見られた SII とinsula の賦活が得られなかった可かし温度と相関を示す脳部位は認められなかった。本実能性がある。また小脳の賦活については急速な全身冷却験で用いた「全身」の温度感覚は日常ではあまり意識しでは全身の筋トーヌスが上昇するのでそれにともなう二ない感覚である（日常では全身では「暑さ・寒さ」をより次的なものである可能性がある。全身刺激については今

意識する）。そのために被験者は全身の感覚を恣意的に

後より詳細な検討が必要である。

平均する，あるいはある局所の感覚を代表させるなどま

13．非侵襲的脳機能検査による疲労・疲労感評価法
渡辺恭良（大阪市立大学・大学院・医学研究科・システム神経科学）
田中雅彰（大阪市立大学・大学院・医学研究科・システム神経科学）
水野敬（大阪市立大学・大学院・医学研究科・システム神経科学）

石井聡（大阪市立大学・大学院・医学研究科・システム神経科学）

笹部哲也（大阪市立大学・大学院・医学研究科・システム神経科学）
定藤規弘（岡崎生理研大脳皮質機能研究系心理生理学研究部門）
岡田知久（岡崎生理研大脳皮質機能研究系心理生理学研究部門，神戸先端医療センター）
田邊宏樹（岡崎生理研大脳皮質機能研究系心理生理学研究部門）
齋藤大輔（岡崎生理研大脳皮質機能研究系心理生理学研究部門）
尾上浩隆（東京都神経科学総合研究所心理学研究部門）
倉恒弘彦（関西福祉科学大学健康福祉学部）

中枢疲労の神経メカニズムを明らかにするため，機能健常人，CFS 患者ともに，疲労負荷後，減弱を認めたが，的磁気共鳴画像法を用いて疲労前後における脳の血流反減弱率は，健常人と CFS 患者で差を認めなかった。一方，

応を検討した。疲労負荷として，一定の時間ごとにパソ

タスク非関連脳部位として，両側聴覚野の反応が認めら

コンの画面に出現するランダムに配置された 15-25 個のれ，健常人では疲労負荷中においてタスク非関連脳部位

数字の中から，目的の数字を探索するタスクを，健常人の血流反応の減弱を認めなかったが，CFS 患者では疲労7 名及び慢性疲労症候群 (CFS) 患者 6 名にそれぞれ 1 時

負荷中において，タスク非関連脳部位の血流反応の減弱

間，30 分間施行した。疲労負荷前後のタスク関連脳部位を認めた。さらに，この減弱率は， 本実験施行前の VASに加えて，疲労負荷中のタスク非関連脳部位の血流反応値と有意な相関を認めた。さらに，Voxel-by-voxel 解析についても検討を行った (Fig.1) 。タスク非関連脳部位のを行ったところ，疲労負荷中において，左側頭平面の血反応については，タスク施行下，磁気共鳴画像装置によ流反応が特異的に，健常人と比べて，CFS 患者においてる雑音を 1 秒間消したときの血流反応を測定した。

有意に減弱した (Fig.2) 。

本 タ スク 前後で 全 例疲 労感の 主 観的 指標で ある，

以上より，中枢疲労は，疲労負荷中のタスク関連脳部

Visual analogue scale (VAS) 値の増加を認めた。タスク関位より，むしろ，タスク非関連脳部位の反応減弱として

連脳部位として，視覚野，頭頂葉，Frontal eye field の反特徴づけることができると考えられた。

応が認められ，タスク関連脳部位の視覚野の血流反応は，

163

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

Fig.1

Fig.2

14．超可聴域を含む非定常音の脳内処理機構の解明
仁科本田

これまでに本研究グループは，非定常な高周波成分がエミ（メディア教育開発センター）

学（岡崎国立共同研究機構生理学研究所）

性が顕著に観察されることを明らかにした。

可聴域音と共存することにより，視床および上部脳幹のまたセラミック性の非磁性聴覚刺激装置の周波数特性

局所脳血流増加を含む，特有の相互作用をおよぼすことを改善して 80kHz までの高周波成分の呈示を可能にするを報告してきた。また近年，音声信号で振幅変調した超とともに，装置が発生する騒音の遮音性を高めるシステ

可聴閾弾性波を骨導で呈示すると，内耳性難聴者でも音ムを開発した。このシステムを用いて機能的磁気共鳴画声の認知が可能であると報告されている。本研究は，こ像の試験的な撮像を実施し，音響呈示条件を検討中であうした可聴閾を超える非定常な高周波弾性振動情報が神る。

経系に影響をおよぼすメカニズムについて，その伝達経路の解明を目的とする。

またさらに昨年度開発した主成分分析法を発展させ，
個人ごとあるいは条件ごとの変動も勘案した上で，デー

本年度においては上記の研究目的達成のため，磁気共タに含まれる互いに相関をもった変動成分を抽出する神鳴機能画像実験で使用するための非定常なゆらぎを豊富

経ネットワーク解析を整備し，他の計測指標との相関解に含んだ自然音源作成のための基礎的検討をおこなった。

析を可能にした。この手法をもちいて，非可聴域超高周まずミリ秒単位での周波数構造の変化を捉えることので

波成分を豊富に含む音を聴取時，同じ音源から超高周波

きる最大エントロピー・スペクトルアレイ法という解析

成分を除去した音を聴取時に記録した脳血流信号を解析手法を開発し，さまざまな楽器音，合唱音声，環境音のしたところ，第一成分として視床，視床下部，脳幹を含音響特性構造を解析した。その結果，尺八演奏音，東欧

み前頭前野ならびに帯状回に広がる成分が，両条件間の文化圏のたとえばグルジア男声合唱演奏音，熱帯雨林の血流変化をもっとも際立たせる成分として抽出された。

自然環境音などには，可聴域および超可聴域の両者にお今後この手法を磁気共鳴機能画像データに適用する予定

いて数ミリ秒単位で変化する周波数領域における非定常

である。

164

磁気共鳴装置共同利用実験報告

15．読字障害児の病態解明のための日本語の音韻課題における非侵襲的脳賦活研究
大野耕策（鳥取大学医学部脳神経小児科）
小枝達也（鳥取大学地域学部地域教育学科）
関あゆみ（鳥取大学医学部附属病院脳神経小児科）

発達性読字障害は学習障害の一型であり，アルファベ
ット言語においては，音韻認識 (Phonological Awareness)

また，この課題の正答数は読みの速さと流暢性に有意に回帰した（p < 0.01, 重回帰分析）。

の障害が主たる病態とされている。Phonological Awareness

予備実験として，健常成人 10 名を対象とし，仮名の母(PA) とは，聴覚的に認知あるいは心的に想起した言語音音比較課題とアルファベットの韻の比較課題でのfMRIを，より小さな音韻単位に意識的に分解・操作する能力実験を行った。両課題で左前頭様のほぼ同一の部位が賦である。PA 課題における脳賦活研究では，読字障害児で活されたが，頭頂葉の賦活はアルファベット課題でのみ

は健常児と比較し，左下頭頂小葉～上・中側頭葉後部の認められた（図 2）。アルファベット課題の結果は，英語

賦活が弱く，下前頭回の賦活はむしろ強いことが報告さ

圏の小児の結果に類似し，言語の特性の他に，年齢や言れている。この結果はアルファベット言語では言語の違語習得に伴う変化についても検討が必要である。

いによらず共通しているが，日本語や中国語など音韻単位や音韻－文字関係の異なる言語においては明らかにされていない。
日本語における発達性読字障害児の病態を他言語と比較して検討するためには，① アルファベット言語と比較可能な PA 課題の作成，② その課題と読み能力の関係の評価，③ その課題における読字障害児と健常児の脳賦活部位の違いの確認，④ 他言語との比較，が必要と考える。
これまでに私達は PA 課題として母音変換課題を用い，健常成人を対象に fMRI 研究を行っている。聴覚呈示でアルファベット言語での PA 課題とほぼ同様の結果が得られたが，視覚呈示では異なる部位が賦活を認め，言語の特性による違いと考えられた。また，この課題は，難易度が高く小児には不適当であった。
そこで今回は，小児でも可能な仮名の母音比較課題を用いた。これは英語圏の小児で行われているアルファベットの韻の比較課題を仮名に置き換えたもので，小学校低学年の児童でも遂行可能である。まず，小学校 2～4 年
生の健常児 38 名，読字障害児 13 名を対象に母音比較課
題と読み能力および知能について調査を行った。その結果，読字障害児群における正答数は知能レベルの等しい
健常児群と比べ不良であった（P < 0.001, t 検定，図1）。

165

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

16．非侵襲的脳機能検査による統語解析
吉田晴世（大阪教育大学）

非自国語の学習における統語解析 (syntax) の獲得過程は正しいが，即座に意味理解をするのが難しい構文を持を，行動学的指標とともに神経活動の変化を観察するこつ文の一種であり，文の途中で理解に行き詰まり，またとにより解明することを目的とする。このために，統語

始めにもどって理解し直す必要が出てくるため，袋小路

解析課題を自国語（日本語）において確立した後，機能文でないものにくらべ，余分の統語解析過程が要求され的 MRI を用いて，脳神経活動を，血流変化を指標としてる。実際に，語順を変化させることにより，意味を保存計測する。ここで確立した方法を，非自国語（英語）にした袋小路文を作成し，これを文節ごとに提示して読みおける同等課題に適用する。さらに，これらの実験パラ取り時間を計測したところ，意味分岐の起こる文節におダイムを自国語が英語，非自国語が日本語であるグルー

いて読み取り時間が有意に延長することを確認した。次

プに適用し，外国語習得過程の違いを比較検討する。

年度は，この統語解析過程に対応する神経基盤を，機能

今 年 度は ，日本 語 の統 語解析 課 題と して袋 小路文(garden path sentence) を作成した。袋小路文は，文法的に

166

的 MRI を用いて描出する予定である。

【

超高圧電子顕微鏡
共同利用実験報告】超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告

超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告
〔

目

次

〕

１.感杆型光受容細胞内の光小胞の超高圧電顕観察（片桐展子ほか）........................................................................... 170

２.星状グリア細胞突起の CT 解析（濱清ほか）............................................................................... 171

３.腎生検検体を用いた糸球体疾患の三次元的構造異常の解析
（杉山

敏ほか）

４.ギャップ結合連結した網膜及び脳ニューロンの樹状突起の構造（日高聰ほか）............................................................................. 171

５.ガス中蒸発法によって作成した有機化合物微粒子の結晶構造解析（仙石昌也ほか）............................................................................. 173
６.消化管壁内 PACAP 含有および VIP 含有 Type I ニューロン細胞体樹状突起の三次元解析（長浜真人ほか）............................................................................. 173
７.損傷脊髄への未分化神経細胞移植の試み（野田亨ほか）............................................................................. 174

８.ステロイドホルモン及びその受容体における神経細胞の機能制御と構造変化の三次元的解析（小澤一史ほか）............................................................................. 175
９神経系培養細胞における受容体の局在に関する研究（遠藤泰久ほか）............................................................................. 175
10.嗅球ニューロンの三次元構造解析（樋田一徳ほか）............................................................................. 176
11.3-D Reconstruction of the Crystalline Bodies and the Rhabdomere Formation during Development（InSun Kim ほか） ........................................................................... 177

169

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

1. 感杆型光受容細胞内の光小胞の超高圧電顕観察
片桐片桐

展子（東京女子医科大学・総合研究所・研究部）
康雄（東京女子医科大学・看護学部・基礎科学系）
有井達夫

軟体動物・腹足類に属するイソアワモチ類は柄眼，背【結果と考察】幼動物の外套の皮下組織には皮膚光覚細胞

眼，眼外光受容である皮膚光覚細胞，中枢神経系にあるが存在した。発達途上にある未熟な細胞と成体と同様の

光感受性神経節細胞からなる特異な多重光受容系をもつ。

微細構造を示す細胞が認められた。光小胞はいずれの細主要な眼の柄眼では網膜は典型的な感杆型光受容細胞で胞内にも存在，加温オスミウム染色で黒染，その分布なあり，微絨毛と光小胞 (photic vesicle) が特徴である。感

どはステレオ観察できた。しかし，0.3µm 厚さの切片に杆型光受容細胞の微絨毛にはロドプシン，細胞質にはレ

おいては，微小な球体である光小胞はコントラストが低

チノクロムが局在する (Katagiri et al. 2002) 。片桐らはいため（図 1），強く黒染される小胞体やゴルジ層板との(1984) 外套に多数分布する皮膚光覚細胞が微絨毛と光小

コントラストの差が著しく，連続性は明確にできなかっ胞を有する感杆型光受容細胞であることを明らかにした。

た。やや薄い切片で適当な部位の詳細な観察によって，光小胞は径 80nm の clear vesicles で小胞体の特殊形の

光小胞と小器官との関連を明らかにできると思われる。

一つである。腹足類の感杆型光受容細胞に特異的な小器官であり，細胞質に多量に含まれ，感光性色素蛋白質レ
チノクロムの局在部位として知られる。イカやタコなど軟体動物には特異なロドプシン－レチノクロム系がある。
感杆型光受容細胞の微絨毛に視物質ロドプシンが局在，暗期に退色したロドプシンの再生に際して，レチノクロ
ムは発色団 11-cis の供給源となる。光小胞は小胞体やゴルジ層板と同様に加温オスミウム染色で黒染する。その染色性を利用して，準薄切切片を超高圧電顕で観察し，ステレオ撮影して光小胞と小胞体やゴルジ層板との関連を調べた。
【材料と方法】イソアワモチ類の幼動物（体長 10mm 以下）
を 2%オスミウム水溶液で 40℃，48 時間加温処理，脱水過程で酢酸ウラン染色した。エポン樹脂に包埋し0.3µm 厚さの連続切片を作成，酢酸ウランと鉛染色をした。皮膚光覚細胞を低倍 1,500～5,000 倍で，小器官を図 1：皮膚光覚細胞の細胞質を±10°で撮影した。加温オ

15,000～30,000 倍で生理研の超高圧電顕によりステレオ

スミウム処理によって，光小胞（↓）と小胞体 (ER)

撮影 (±8°,±10°,±16°,±24°) し，写真上で立体視観察しが黒染されている。光小胞は径 80nm の微小な球体

た。

でコントラストが低いのに対し，小胞体は強く黒
染される。

170

超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告

2. 星状グリア細胞突起の CT 解析
濱清M. Ellisman, M. Martone, N. Yamada (Univ. Calif. SD, NCMIR)
我々は高い電子線透過能と，5µm を越える生物試料でも 4 - 5 nm の解像力が期待できる 1,000kV 超高圧電子顕微
鏡の特性を利用して，主としてGolgi 染色を行ったラット
CNS における星状グリア細胞突起の 3 次元立体計測を行っている。
星状グリア細胞の突起を 3 µm の切片について，- 60 度から+60 度まで 2 度間隔で連続傾斜撮影を行いトモグラ
フイー解析を行なっている（図1 は得られた結果の一部
を 20°置きに傾斜して Voxel gradient 表示してものである）。
グリア細胞の周辺における表面積と体積比の結果は，
S / V= 26.2±5.0 [µm-1]となることを報告しているが，これは例えば計測したエポン切片の体積 13×13×3 µm3 －507 µm3 の中で，体積が 19 µm3，表面積が 400µm2 と求めた結果から求めた値である。トモグラフイー解析を用いれば，計測する直方体の体積の中でのグリア細胞の占めている体積と表面積について光学顕微鏡をはるかに上回るレベルで計測できる。さらに体積と表面積には，計測する部分に依存するかたちで形状に依存する情報が含まれており，グリア細図 1 星状グリア細胞をトモグラフィー解析した後に，突胞の周辺部では-1

S / V の値は，[µm ]の単位で表示したときに，平均的には体積に依存しない一定の値をとり，薄片状の構造を起の一部分を，20°置きに傾斜して Voxel gradient
表示

類推できる点に意味がある。

4. ギャップ結合連結した網膜及び脳ニューロンの樹状突起の構造
日高聰（藤田保健衛生大学医学部生理学教室）

Many neuronal networks in the mammalian central nervous

Study of electrical synapses needs comprehensive evidence

system provide direct cell-to-cell communication, conduction

showing functional significance by simultaneous dualof ionic currents and passage of small organic signaling

patch-clamp recordings between neighboring cells of certain

molecules, through electrical synapses. The vast majority ofneuronal type and structural identification of gap junctions

these synapses are gap junctions, specialized intercellular

between the examined cells. Such studies are considered to becontacts withless copious and in fact might be relatively rare.

aggregatesoftransmembranechannelscomposed of a family of protein subunits termed connexins.

In retinal ganglion cells, the occurrence of electrical171

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

synapses between neighboring cells has been proposed bysynchronization of spike activity were detected in pairs withelectrophysiological recordings of distributed spikes. For acells of the same morphological type. To address whether

specific mammalian cell type, α-type ganglion cells (α-GCs),

physiologically identified electrical synapses constitute gap

synchronous spike activity has been described in the celljunctional connectivity between cell pairs, connexin36

population. In the present study, electrical synapses between

immunoreactivity was undertaken in Lucifer yellow-labeled

α-GCs were detected using combined techniques of dual

cell pairs after patch-clamp recordings. Confocal laser-

recordings, high-voltage electron microscopy and connexin

scanning imaging demonstrated that connexin36 is located at

immunocytochemistry in rat retina. After intracellulardendritic crossings between electrically coupled cells. These

injection of Neurobiotin into α-GCs of inner (ON-center) andresults give conclusive evidence for electrical synapses

outer (OFF-center) ramifying types, measurement of tracer

via dendrodendritic gap junctions in α-GCs of the same

coupling resulted in preferentially homologous occurrence

physiological type.

among cells of the same morphological type. In high-voltage
electron microscopic analysis of 5-µm-thick sections, direct文献

dendrodendritic gap junctions (average size 0.86 µm long)

Hidaka, S, Akahori, Y, & Kurosawa, Y (2004) Dendrodendritic

were present in contact sites between tracer-coupled α-GCs.

electrical synapses between mammalian retinal ganglion

In simultaneous dual recordings from pairs of neighboring

cells. Journal of Neuroscience, Vol 24 (No 47) : pp 9718 -α-GCs, bidirectional electrical synapses and precise temporal

9732.

Figure 1. A, Fluorescence photomicrograph of two α-GCs of the same type in a whole-mount retinal preparation.
These cells were filled with Lucifer Yellow under simultaneous dual patch-clamp recordings. The pair of
α-GCs showed bidirectional electrical synapses in current clamp condition.
B, Electron micrograph showing the direct junctional contact between Neurobiotin-coupled neighboring
α-GCs of the same type. The occurrence of the connection was revealed by high-voltage electron
microscopy at 1,000 kV in a tangential 5-µm-thick section. The dendrodendritic gap junction (arrows)
occurs between the tips of peripheral dendrites from coupled α-GCs.

172超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告

5. ガス中蒸発法によって作成した有機化合物微粒子の結晶構造解析
仙石昌也（愛知医科大学）
有井達夫

昨年度に続き，ガス中蒸発法で作成した芳香族のコロ

子線照射により結晶の傾斜が変化することも多い。長軸

ネン (C24H12) 微粒子を試料として用いた。これまでの超に垂直な方向は，面間隔も短く特に影響を受けやすいと高圧電子顕微鏡の高分解能観察により，針状結晶の長軸考えられる。これまでの観察データを基に，支持膜上でに対して平行な面 (200) 面に対応する面間隔 0.75nm の 1の試料の状態，電子線による回折強度などをもう一度検1)

次元の回折パターンの格子縞を確認した 。そこで今年度討する必要があると思われる。

は 2 次元の格子像について調べた。図 1 はコロネン微粒

参考文献

子の HVEM 像である。左下は円で囲んだ部分の電子線回

1. 仙石昌也，有井達夫：岡崎国立共同研究機構

折パターンである。結晶は板状で，長軸に対して垂直な

生理学

研究所年報 2002 年度 pp 154

面に対応する最も長い面間隔は約 0.47nm であった。これ以外にも電子線回折法に関しては，回折図形は異なるものの 2 次元のパターンを持つ微粒子が観察された。これ
らのパターンを持つ微粒子の高分解能像をイメージング
プレートで記録し，撮影した画像を拡大して確認し，さらに高速フーリエ変換を用いて格子面に対応するスポットを調べたが，結局明瞭な 2 次元の格子縞は観察できなかった。
微粒子はメッシュの支持膜上にランダムに付着したものを観察しているため，支持膜上での安定性が悪く，電図 1 コロネン微粒子の TEM 像と電子線回折像（左下）

6. 消化管壁内 PACAP 含有および VIP 含有 Type I ニューロン
細胞体樹状突起の三次元解析
長浜真人（三重大学医学部解剖学第二講座）
有井達夫

消化管壁内神経叢内には多くのニューロンが含まれてれておりましたが，微細な三次元構築に関する解析はあおりその数は脊髄に含まれるニューロン数に相当します。

りませんでした。今回，我々は免疫染色（ABC 法とニッ

これらの壁内ニューロンは現在，多数のサブタイプに分

ケル・コバルト増感法）を施したこれらの神経ペプチド

類されています。PACAPとVIP は相同性の高い神経ペプ

含有ニューロンをプラスチック包埋し，3 - 5 ミクロン切

チドで，共に平滑筋に対し，弛緩作用を示し，これらの片を作製して超高圧電子顕微鏡にて観察しました。ニュ神経ペプチドを含有するニューロンは筋層間神経叢内にーロンの細胞体周囲に微細で短い突起を立体的に観察

おいて抑制性運動ニューロンと考えられています。これすることができたと同時に一本の長い軸索様突起の基らのニューロンは一本の長い軸索様突起と細胞体周囲の部にも多数の微細な短い突起を観察することができた

複数の短い樹状突起様突起を持つDogiel の Type I と言わ（図1）。今後，標識細胞のコントラストをより高くし，れる形態を示すのが特徴的です。既に私共の報告でこれ

樹状突起の形態的な異同，分類，ならびに軸索突起基部

らの樹状突起様突起には多数のシナプス入力が確かめらに存在する小突起の解析を計画しております。

173

生理学研究年報

図1

第 25 巻（Dec,2004）

筋層間神経叢内の 2 個の PACAP 含有神経細胞（◎，○）
。◎の PACAP 含有神経細胞には細胞体周囲に多数の樹状突起様の小突起 (open arrow) と一本の軸索様突起 (large closed arrow) が明瞭な Dogiel のⅠ型のニューロン。この軸索様突起の基部にも複数の小突起 (small closed arrow) が認められる。

7. 損傷脊髄への未分化神経細胞移植の試み
野田

生体の神経組織には種々のグリア細胞や神経細胞に分亨（藍野大学医療保健学部理学療法学科）

た厚切り切片を超高圧電顕で観察した。

化しうる未分化な細胞が存在することが知られている。

移植細胞は移植後，5 日から 21 日までにわたって脊髄

我々はこうした細胞を現在，治療困難とされる脊髄損傷

表面に観察され，その GFP 陽性細胞が占める領域は徐々の治療に応用するためにラットで作製した脊髄損傷モデに増加していった。脊髄の横断および縦断切片からはこルに移植した。移植する神経組織の細胞は GFP で標識さの移植細胞が前正中裂や後正中溝などに分布する血管をれたものを使用し，その移植細胞の脊髄における分布を通じて脊髄の深部にまで侵入していた。電子顕微鏡を用

抗 GFP 抗体を用いた酵素抗体法で検索した。移植細胞のいて微細構造を観察すると，DAB で標識された移植細胞

損傷脊髄組織における分布と宿主側の細胞との形態的関内には中間径フィラメントが豊富に観察され，星状膠細係を明らかにするために試料の厚切り切片を超高圧電顕胞の特徴を有する細胞が多数認められた。また脊髄損傷で観察した。

を与えたラットでは脊髄損傷部の深部にまで移植細胞がGFP トランスジェニックラットから海馬組織，あるい

侵入しているものが観察された。

は骨髄細胞を採取し，一旦，培養系で未分化な神経細胞

こうした電子顕微鏡用の試料の 1µm 厚切片を 1000 kVを含む neurosphere を形成させ，その neurosphere を通常のの加速電圧を持つ超高圧電子顕微鏡で観察すると，脊髄ラットで作製した脊損モデルに移植する。移植後，一定内に侵入している移植細胞の広い範囲への分布，侵入し時間を経過した後にラットを固定後，脊髄を取り出し，ている細胞の連続性，および移植細胞の立体像などが比クリオスタット切片を作製する。この切片に含まれる

較的容易に把握され，超薄切片では捉え難い所見が得ら

GFP陽性細胞を蛍光顕微鏡で確認した後，同切片を抗 GFPれた。

抗体を用いた酵素抗体法で高電子密度に標識し，型のご

こうした実験から未分化神経細胞移植による脊髄損傷

とく，樹脂包埋し電顕試料とした。この試料から作製しへの治療の可能性を探ることが可能であると考えられた。

174

超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告

8. ステロイドホルモン及びその受容体における神経細胞の機能制御と構造変化の三次元的解析
小澤一史，河田光博（京都府立医科大学・大学院医学研究科・解剖学生体構造科学部門）

副腎皮質から分泌されるコルチコステロイドは脂溶性認められなかった。これらの現象は，通常の電子顕微鏡のホルモンであり，その化学的性状から容易に血液脳関

観察，共焦点レーザー走査型顕微鏡，免疫組織化学的検門を通過して，受容体を介して神経系の細胞に直接作用索によって，ある程度の予測は行われたが，超高圧電子する。脳内におけるコルチコステロイド受容体にはミネ

顕微鏡による観察によって，非常にクリアにかつ定量的

ラルコルチコイド受容体 (mineralocorticoid receptor, MR)

解析も加えて客観的に示すことが出来，大きな効果を示とグルココルチコイド受容体 (glucocorticoid receptor, GR)

すことが明らかとなった。これらの観察から海馬の神経の2種類からなることが知られている。これらの 2 つの受細胞は血中コルチコステロン濃度の変動に部位特異的に容体は特に脳の海馬領域において豊富に分布しているこ

反応し，GR受容体を介して入力様式がホルモン環境によとが知られており，血中のコルチコステロンの変動に伴って修飾されることが強く示唆された。

って，両者の受容体の機能調節が行われる。
血中のコルチコステロンの変化によって海馬の錐体細胞や顆粒細胞の構造変化が生じることが報告されているが，細胞の樹状突起，ことに棘 (spine) の形態変化に関する観察は，通常の透過型電子顕微鏡による二次元的観察
では，情報量としての限界があり，このような場合には超高圧電子顕微鏡を用いた三次元的解析が効果を示す。
そこで，我々は sham 手術群（コントロール）と副腎を摘出し，血中コルチコステロンが減少あるいは消失している状態のグループ（副腎摘出< ADX >群）における，海馬Sham (control) の CA1 細胞樹状突起ステレオ像

錐体細胞 CA1，CA3 の変化について超高圧電子顕微鏡を用いたステレオ観察によって三次元的な解析を行っている。その結果，GRが発現している，CA1 領域の錐体細胞の樹状突起の棘では，コントロール群では密に存在し，棘の head と tail がきちんとした形状で構築されているのに対して，ADX 群では，密度の低下や形状の変化が認められ，神経機能反応の変化が生じている可能性が強く示唆された（図）。この変化はコルチコステロンの補充によって回復することも確認されている。一方，GR が発現していない，CA3 領域の神経細胞ではこのような変化は

ADX 群の CA1 細胞樹状突起ステレオ像

9．神経系培養細胞における受容体の局在に関する研究
遠藤泰久（京都工芸繊維大学）

神経成長因子 (NGF) は神経細胞における突起伸長，シり，その作用は細胞膜に存在する受容体 TrkAと高親和的ナプス形成，生存維持などに関与する分化促進因子であに結合することによって発現する。最近，受容体 TrkAが175

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

カベオラと呼ばれる細胞膜陥入部位に局在することを示

約100nm の円形の構造がクラスター状に集合しているよ唆する結果が未分化の神経系培養細胞を使った研究からうに見えた。立体再構築を行うと，免疫反応部位には細報告されたが，微細構造については不明な点があった。

胞膜が陥入した構造があり，その陥入部位の直径は様々

微細構造のレベルでの受容体 TrkA の局在を明確にするであった。この膜陥入部位は，超薄切片法による免疫電ため，神経系培養細胞 PC12 細胞を用い，免疫細胞化学

顕観察結果と総合すると，カベオラではなくクラスリン

的に超高圧電子顕微鏡により 3 次元的立体構造の検討をによる膜陥入であると考えられる。以上より，神経系培行った。

養細胞 PC12 において神経栄養因子受容体 TrkA は細胞膜

ホルムバール支持膜を張った金メッシュを70 % エタノ

上においてはカベオラではなくクラスリンによって構成

ールで滅菌後，コラーゲンコートを施し，PC12 細胞をされる膜陥入部位に局在していることが示された。少なDMEM 培地に NGF（最終濃度 50ng/ml）を添加し 4 日間

くとも PC12 細胞ではカベオリンタンパクは明瞭なカベ培養した。パラフォルムアルデヒドで固定後，抗TrkA 抗オラ構造の構成に関与していないと考えられる。ウェス

体を用い免疫染色を行い，アビジンビオチン－HRP 法に

タンブロットによるタンパク量変化と免疫電顕観察結果

よりジアミノベンジン－硫酸ニッケルで発色し，エタノ

から総合的に判断すると，TrkA が神経栄養因子と結合しール脱水後，臨界点乾燥した。超高圧電子顕微鏡

リン酸化して細胞内部に取り込まれる時に，カベオリン（H-1250M 加速電圧 1,000kV）により，試料の同一視野タンパクが何らかの関与をする可能性が示唆された。今を -60 度から+60 度まで 2 度刻みの傾斜連続写真を撮影後，細胞膜の情報伝達機能に関与すると想定されるラフ

し，コンピュータにより三次元画像解析を行った。

ト領域との関連を検討する必要があろう。また，より精PC12 細胞の細胞膜上の TrkA 免疫反応は，斑点状の集合体として観察された。それらの大きさには変異があり，密な構造解析が可能な画像をえるため，発色法をさらに改良する必要があろう。

10. 嗅球ニューロンの三次元構造解析
樋田一徳（徳島大学大学院ヘルスバイオサイエンス研究部形態情報医学分野）

嗅覚の一次中枢・嗅球の糸球体は特定の匂いに特異的され，糸球体内に広く突起が分布し突起が占める密度はに反応し，嗅覚情報処理に寄与している。糸球体は末梢大きい。1~2µm 径の比較的太い突起と，0.1~0.5µm 径のからの入力である嗅受容細胞から中枢への出力の投射ニ

細い突起の 2 種類が認められ，これらは共に枝分かれはューロンへシナプス結合する場であるが，両者の間には少なく，比較的直線的に走行し，糸球体を横断している

種々の局所ニューロンが介在し糸球体機能を調節してい像も観察される。

ると考えられている。我々はこの局所介在ニューロンのCB ニューロンは，径 2~3µm の細胞体近位の樹状突起

シナプス結合を解析してきたが，複雑な樹状突起上のシが 2 次，3 次的に枝分かれし，0.5µm 以下の細い突起にナプス結合の分布を知るには，糸球体内の三次元構造を到るまで追跡が可能である。いずれも直線的な走行はな

明らかにする必要がある。厚い試料を高解像度で立体解

く，全体的に蜂巣状構造を呈している。

析が可能な超高圧電子顕微鏡は，ラット嗅球糸球体層介

CR ニューロンは，CB ニューロン同様に，糸球体内で

在ニューロンの樹状突起の三次元構造解析を行なう本研

突起が非直線的に限局的に分布しているが，径はより細究に極めて有用である。今年度は，これまでシナプス結く1µm 以下のものが多い。また CB ニューロンに比べ突合を同定した Calbindin (CB)，Tyrosine Hydroxylase (TH)，起の数が多く，複数の細い突起が並走している像が確認

Calretinin (CR) の各免疫陽性ニューロンについて，形態計された。

測とステレオ撮影により，突起の糸球体内分布，径，密度，分枝形態を比較検討した。
THニューロンは，細胞体からの樹状突起の追跡は限定

176

相互にシナプス結合する嗅受容細胞と投射ニューロン
は，処理する匂い情報に基づいて糸球体内において小区画的に存在する可能性が示されている。これらの小区画

超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告に対し，局所介在ニューロンは異なる位置関係にあるこ

様々な径と分枝構造を示す各種ニューロンの突起につとが超高圧電子顕微鏡によって示唆され，同定されたシ

いて，今後各種マーカーを用いた多重染色や3Dトモグラ

ナプス結合の種類からも糸球体機能に対して異なる関与

フィー等を用いた詳細な定性・定量解析を行なう計画でが推測される。

ある。

11. 3-D Reconstruction of the Crystalline Bodies and the Rhabdomere Formation during
Development
InSun Kim (Keimyung University)
Sung-Sik Han (Korea University)
Image processing by UHVEM and electron tomography hasoffered major contributions to research areas of both cellularand subcellular levels. Furthermore, such advancements haveenabled improved analysis of 3-dimensional cellular structures.
The late pupal stage of Drosophila melanogaster occurs
immediately before the completion of retinal development,
during which the rhabdomere rapidly forms. In this period, thephotoreceptor cells were fixed and dehydrated using ahigh-pressure freezer (HPF) /freeze-substitution (FS) technique,which is the most effective in preserving the cell structures,

Fig 1. In order to create a tilting movie, a total of 60

and observed using high-voltage electron microscopy

images were taken by tilting a thick-sectioned(HVEM) at 1000 KV.

ribbon by 2°. Images presented in this figure were

The results suggest that there are at least three types of

6°apart.

vesicles related to rhabdomere formation in photoreceptor
cells. In addition, it was found that these vesicles initiate theformation of the rhabdomeres during the pupal stage. The
rhabdomere is classified structurally into three types offormation patterns using tilt images (fig 1), and stereo-tilingimage (fig 2). Initially, hexagonal arrays of rhabdomere

Fig 2. Stereo-pair is presented. When observed withexisted in different angles. In addition, small pieces ofa stereo-viewer, rhabdomere formation does

rhabdomeres can be observed in the cytoplasm of the

not occur at only one place in the cytoplasm ofphotoreceptor cells, which are visible during the process ofthe photoreceptor cells. Membrane particles,

rhabdomere formation. In addition, multiple layers ofwhich are believed to be membrane proteins,

rhabdomere strings were observed. It was also observed thatare clearly identified in the membrane ofrhabdomeres were mainly formed through vesicles, and that

membrane-bounded vesicles, and their vesicles

parts of the rhabdomere formed first and then gathered andare fused into rhabdomeres being formed.

formed rhabdomeres in the late pupal stage.

177

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）《超高圧電子顕微鏡共同利用実験での業績リスト》
発表論文
1. Suzuki S, Nagayoshi H, Ishino K, Hino N, Sugi H(2003) Ultrastructural organization of the transverse

International Symposia for Life and Medicine 11 (Ed.
Kaneko A, Springer-Verlag, Tokyo), 86-90.

tubules and the sarcoplasmic reticulum in a fish

3. Hidaka S, Miyachi E (2003) Homotypic gap junction

sound-producing muscle. J. Electron Microsc., 52:

connections between retinal amacrine cells. The Neural337-347.

Basis of Early Vision: Keio University International

2. Katagiri N, Shimatani Y, Arii T, Katagiri Y (2003)
Extraocular photoreception of a marine gastropoda,

Symposia for Life and Medicine 11 (Ed. Kaneko A,
Springer-Verlag, Tokyo), pp126-133.

Onchidium: Three-dimensional analysis on the axons

4. Bai H, Suzuki Y, Noda T, Wu S, Kataoka K, Kitada

of dermal photoreceptor cells in the dorsal mantle

M, Ohta M, Chou H, Ide C (2003)Dissemination andexamined with a high voltage electron microscope.

proliferation of neural stem cells on the spinal cord by

The Neural Basis of Early Visoin: Keio University

injection into the fourth ventricles of the rat. J.Neurosci.
Methods 124, 181-187.

学会発表
1. 日高

聰，宮地栄一 (2003.3) 網膜神経節細胞間には直接の樹状突起同士のギャップ結合がある。第 80 回日本生理学会大会（福岡）Czech)
9. Katagiri N, Shigematsu Y, Arii T, Katagiri Y (2003.9)
Extraocular

photoreceptionofOnchidium : Three-

2. 仙石昌也，大野完，有井達夫 (2003.3) 超高圧電子顕微

dimensional analysis of dermal photoreceptor cells in the

鏡によるコロネン微粒子の高分解能観察。日本物理学

dorsal mantle examined with high voltage TEM. 日本動会

物学会第 74 回大会（函館）第58 回年次大会（仙台）3. 小澤一史，河田光博 (2003.4) ストレスとコルチコステ

10. Mun JY, Lee KE, Kim IS, Han SS (2003.11)

ロイド。第 108 回日本解剖学会学術集会・総会（福岡）3-Dimensional Structure on the Rhabdomere Formation

4. 樋田一徳 (2003.4) 嗅球神経回路の三次元構造解析。第of Drosophila melanogaster. 34th Korean Soc. of

108 回日本解剖学会学術集会・総会（福岡）Electron Microscopy (Wonju, Korea)

5. Hidaka, S. and Miyachi, E. (2003.5) Connexin36 is

11. Kim IS, Han SS, Mun JY, Lee KE (2003.11)

localized in gap junctions between alpha retinal ganglion

3-Dimension Reconstruction of Crystalline Inclusion

cells. Annual Meeting, Association for Research in Vision

Bodies in CAM Performing Species. 34th Korean Soc.

and Ophthalmology (ARVO) (Florida, USA)Electron Microscopy (Wonju, Korea)

6. 有井達夫，濱清，伊藤嘉邦，山田直子 (2003.6) 超高圧電子顕微鏡によるグリア細胞の CT 画像解析。日本
電子顕微鏡学会第 59 回学術講演会（札幌）7. 樋田一徳 (2002.5) 嗅球におけるニューロン構成と性ステロイド。日本電子顕微鏡学会第 58 回学術講演会

Electron Tomography on Microtubule Distribution
adult eye of Drosophila melanogaster. 34

thin

Korean Soc.

Electron Microscopy (Wonju, Korea)
13. Toida K, Yamamoto TS, Kiyokage E, Ishimura T(2003.11) Presence of steroid-synthesizing enzymes（大阪）
8. Ikkai T, Arii T, Shimada K (2003.8) Excimer fluorescenceused for monitoring the secondary structure in proteinthcrystals. 8 Conf. Methods Applic. Fluorescence. (Prague,

178

12. Mun JY, Lee KE, Lee SW, Kim IS, Han SS (2003.11)

in the olfactory bulb. 33rd Ann. meet. Soc. for
Neuroscience, (New Orleans, USA)【生体磁気計測装置
共同利用実験報告】生体磁気計測装置共同利用実験報告

生体磁気計測装置共同利用実験報告
〔

目

次

〕

１．脳磁計を用いたヒトの感覚・運動連関の研究（寳珠山稔ほか）........................................................................... 182

２．異言語話者による音声の脳内処理過程に関する検討（大岩昌子ほか）............................................................................. 182
３．ウィリアムズ症候群の顔認知（中村みほほか）............................................................................. 183
４．鍼刺激で誘発される“得気”の脳磁場発現機序（中山登稔ほか）............................................................................. 184
５．2Hz および 100Hz の Electrical Acupoint Stimulation による鎮痛特性の比較評価（前田多章ほか）............................................................................. 184
６．誘発脳磁場のウェーブレット変換による時間周波数可視化に関する基礎研究（川田昌武）............................................................................... 185

181

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）1．脳磁計を用いたヒトの感覚・運動連関の研究寳珠山

稔（名古屋大学医学部保健学科）

時間的に短い刺激では個々の刺激は意識されることは化しない成分
（2M ; 同30ms）
や増高する成分（3M; 同45ms）

ないものの，情報の処理は一定に生じていることがヒトが認められた。このような SEF 成分の変化は，時間的にの脳においても明らかになりつつある。ミリ秒単位の短隣接する刺激が相互に干渉し単独の刺激とは異なって処

い時間に生じる脳反応の非侵襲的な研究は，高い時間分

理されていることを示していることに加え，SEF 成分変解能をもち精度の高い空間的情報が得られる生体磁気計化の特徴によって感覚皮質における細胞群の機能的差異

測装置 (Magnetoencephalography, MEG) を用いた計測にが明らかにされると考えられた。

より初めてに明らかになるものである。本研究では，

視覚情報処理においても非常に短い時間で提示された

MEG の特性を生かして，非常に短い時間に呈示される刺刺激は，その刺激内容が意識されることはない。しかし，

激に対する情報処理と認知，およびそれらに続く出力とそのような刺激でも情報の一部は，時間的に十分な長さしての運動につながるプロセスを明らかにすることを目で提示された場合に認知される情報と同じく処理される的とした。本年度は，短い時間間隔での連続刺激およびと考えられた (Hoshiyama et al., 2003)。認識されない短い

短い刺激時間で生じるヒトの感覚情報処理過程を，誘発

刺激提示時間 (16ms) でヒトの顔，文字，ランダム図形を

脳磁場計測によって体性感覚と視覚刺激について研究し提示しMEG で測定した脳反応を視覚誘発脳磁場 (Visual

た。

evoked magnetic filed, VEF) として記録し，認識される刺体性感覚誘発脳磁場 (Somatosensory evoked magnetic

激（同 48ms）による VEF と比較した。短い提示時間でもfiled, SEF) については，個々の刺激が区別できない非常VEF 成分の大きさは顔画像で最も大きく，顔の情報処理に短い間隔 (1～10ms) で連続的に末梢神経を刺激した場は意識されない刺激量によっても既に優位性をもって処合，それぞれの刺激が第一次体性感覚野 (SI) 内でどのよ

理されていることが示された。

うに処理されているかを明らかにした (Hoshiyama andこのように，感覚情報処理は意識にのぼらない早い段

Kakigi, 2003) 。SI を反応起源とする SEF 成分は刺激後階で刺激相互の干渉や刺激の弁別に関する初期の課程が20ms から 80ms まで幾つかの成分が認められるが，短い生じている。今後は，これら意識されない情報処理過程

間隔で連続する刺激中では減衰し個々の刺激に対応したにおける感覚相互の関連や運動遂行課程への影響を明ら反応として認められなくなる成分（1M ; 刺激後20msの成かにしていきたい。

分，4M ; 同 70ms の成分）がある一方，連続刺激中にも変2．異言語話者による音声の脳内処理過程に関する検討
大岩昌子（名古屋外国語大学）【目的】本研究では，日本語に特殊モーラとして存在するに，逸脱刺激に対して特異的に出現する誘発脳磁場成分

長音に注目し，母語に長音を持たないフランス語話者とを用いた。

日本語話者における聴覚野の活動パターンに対する母語【方法】被験者は日本語を母語とする右利き，聴力健常なの影響を脳磁図 (MEG) を用いて生理学的に検討するこ

成人 7 名（男性 4 名，女性 3 名）およびフランス語を母語とを目的とした。なお本研究では，指標としてミスマッとする右利き，聴力健常な成人 6 名（男性 5 名，女性 1

チフィールド (MMF) という，1 秒前後の短い間隔で繰り名）。日本語話者（男性）によって発声された無意味単語

返し提示される同一の音（標準刺激）の中に，それとは異「エレペ」および「エレーペ」を聴取している（試行間間隔なる音響的特性を持つ逸脱刺激がまれに挿入された場合

800 ms）際の脳磁場反応を，全頭型306チャンネル SQUID

182

生体磁気計測装置共同利用実験報告

脳磁計 (Neuromag) によって記録した。手続きとして，①

強度 (|Q|) は，フランス語話者で，左右半球間に有意差は「エレーペ」を逸脱刺激 (15%)，「エレペ」を標準刺激 (85%)

認められなかった。日本語話者においては，左半球におとしたシークエンス，② 「エレペ」 を逸脱刺激 (15%)，

けるダイポール強度 (|Q|) が右半球より大きく，Wilcoxon「エレーペ」を標準刺激 (85%) としたシークエンスの 2の符号順位検定を用いて比較した結果，半球間に有意なつを設けた。各刺激音に対する加算平均波形を算出し，差が確認された (p < 0.02) 。一方，Long 条件におけるダ

同一刺激音に対する逸脱刺激－標準刺激間の差分波形か

イポール強度 (|Q|) は，フランス語話者では，左半球の方ら MMNm 成分を同定した。

が右半球より大きい傾向が認められた (p < 0.08) 。日本語

【結果および考察】日本語話者，フランス語話者ともに逸話者では左右半球間に，有意差は認められなかった。こ

脱刺激「エレーペ」に対するMMNm（Long 条件），逸脱のように日本語話者，フランス語話者において差が認め

刺激「エレペ」に対するMMNm（Short条件）が左右大られ，母語に弁別的な長母音を持つか持たないかで聴覚

脳半球の側頭部に認められた。Short 条件でのダイポール野の反応が異なることが示唆された。

3．ウィリアムズ症候群の顔認知中村みほ（愛知県心身障害者コロニー発達障害研究所）
渡邉昌子，柿木隆介

ウィリアムズ症候群は 7 番染色体に欠失を持つ隣接遺長する（倒立効果）
傾向を示すのに対して逆の傾向である。

伝子症候群であり，心血管系の異常，特異な顔貌，精神BESA (Brain Electric Source Analysis) による活動源の推発達遅滞などの症状を呈する。近年，本症候群患者にお定を行ったところ，その一つは，健常成人と同様に側頭

いては認知能力の分野ごとのばらつきが大きいことが摘

葉下面の FFA (fusiform face area) に推定された。上記活動

適されており，視覚認知においてもその背側経路の障害源における継時的活動の頂点潜時は倒立顔においては正が腹側経路の障害に比してより大きいと考えられている。

立顔に比して短縮しており，健常成人と逆の傾向であっ

我々は心理学的手法とともに脳磁図による神経生理学的た。すなわち，正立顔に対する反応は健常成人との違い手法を用いて本症候群患児らの視覚認知の特徴を明らかを認めなかったが，倒立顔に対しては倒立効果を認めなにしてきた。

いという特徴的所見が観察された。また，健常成人にお今年度は比較的保たれていると考えられている腹側経

いては左半視野刺激に対する右半球の反応では倒立効果

路の中で，その代表的な機能のひとつである顔の認知にを認めるものの，右半視野に刺激呈示した場合の左半球ついての検討を昨年度に継続して行った。具体的には，の反応にはそれが見られないことが明らかになっている。

視空間認知障害など典型的な症状を持つ16才のウィリア

そこで，本研究を行い，右半球，左半球それぞれにおけムズ症候群患者について，正立顔，倒立顔を左半視野，る BESA による活動源の推定，その継次的活動の頂点潜右半視野のそれぞれに呈示し，その際の脳磁場反応を計

時の検討を実施した結果，以下の点が明らかとなった。

測して健常成人の反応 (Watanabe et al, 2003) と比較検討

右半球，左半球ともに側頭葉下面に活動源のひとつが推した。本患者において，左半視野に呈示した正立顔倒立定された。その経時的活動の頂点潜時を正立顔，倒立顔

顔の右半球における反応については，以下のことがすでで比較したところ，左右半球いずれにおいても倒立効果に明らかになっている。正立顔倒立顔にたいする脳磁場を認めなかった。すなわち，本患者では，右半球におい反応の波形に置いて，顔特異成分とされる2M成分を確認てのみならず，左半球においても倒立効果の欠如が確認した。2M成分の頂点潜時は健常成人のそれと有意な差をされる結果となった。一般に健常成人では正立顔は構成認めなかった。しかしながら倒立顔の方が，正立顔に比要素の位置関係を全体的に把握する configural processing

して短縮する傾向にあった。これは，成人においては倒によって処理されるため，処理が早いと考えられている

立顔に対する反応の頂点潜時は正立顔のそれに比して延のに対し，倒立顔は個々の構成要素のそれぞれに着目す183生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

る local processing によって処理されるため処理に時間がの視覚認知の特徴はウィリアムズ症候群に典型的に現れ

かかり，倒立効果が現れると考えられている。ウィリア

るものであるが，今回の研究で明らかとなった倒立効果

ムズ症候群の一患者においてえられた，右半球でも左半の欠如がウィリアムズ症候群としての特徴を示すもので球でも倒立効果を認めないという本研究結果は，本患者あるか否かはさらに症例を増やして検討する必要がある。

において local processing が有意であることを示唆しておまた，顔の認知は発達上の変化の影響を受けやすいと考り，本患者の視覚認知における特徴（細かい構成要素にえられることから，今後，年齢を一致させたコントロー

着目しやすく，全体的な位置関係を無視しがちになる）

ルとの比較研究をすすめる必要があると考えている。

と関連する可能性があると考えられた。上記の本患者で4．鍼刺激で誘発される“得気”の脳磁場発現機序
中山登稔（明治鍼灸大学生理学教室）
田口太郎，宮脇太朗（明治鍼灸大学大学院基礎鍼灸医学）

患者あるいは被検者に効果的な鍼治療が行われるとき，なかった。別途，鍼と刺入部位の皮膚表面に設定した電その刺入部位に限局した特異的感覚が生じる。これを“得

極との接触によりトリガーを発生させ，誘発電位の記録気”という。この感覚は“うずく”ような，あるいは“重を試みたが，手法に安定性が欠けていたため有効なデー

苦しい”，“腫れぼったい”と表現される感覚であり，鍼タが得られなかった。さらに，レーザーによる距離計測

治療効果との相関は密接である。現在まで，科学的な手技術を使って安定的なトリガーを得，誘発電位の記録に法に基づいた客観的な研究報告は少なく，特に“得気”成功したがデータの再現性を得ることができなかった。

の脳中枢への投射メカニズムについてはほとんど見られ以上の結果からマニュアル鍼刺激による誘発電位の記ない。
我々は“得気”の脳磁場発現機序に生体磁気計測装置を利用して解明することを目的とし，その測定条件を検討

録は困難であり，同じトリガーを用いることを前提とする脳磁計による脳磁図記録は困難であると判断した。尚，
我々の上記検討内容を柿木教授にも報告した。

するため，まず，本学において鍼刺激による誘発電位の

上述のように安定したトリガーを得られない原因は鍼予備実験を行った。実験者は被験者の経穴に鍼を刺入し，刺激で賦活される受容体の性質と刺激の定量性に関係す

その鍼を 0.5 Hz の頻度で上下に捻鍼を加えて刺激し，被ること，また鍼刺激はポリモーダル受容体が深く関与す

験者の“得気”を誘発する。同時に実験者の上肢に取り付ることが否定できないからである。さらに，マニュアル

けた表面電極から鍼刺激時に実験者の指の動きを支配す

鍼刺激で刺激される組織周辺の受容器は必ずしも同一でる筋群の筋電図を導出し，その信号をトリガー信号としはないことも挙げられる。鍼刺激により脳磁図信号を記て加算装置を駆動した。しかし，筋電図のピークで見ら録するためには，刺激手法における上記諸問題を解決すれるタイムラグがばらつくため，有効なデータは得られる必要性があると思われる。

5．2Hz および 100Hz の Electrical Acupoint Stimulation による鎮痛特性の比較評価
前田多章（甲南大学）
柿木隆介

鎮痛効果を誘導する鍼刺激は，低周波電気刺激によるあることが知られており，更に，中枢神経系において異鍼刺激と高周波電気刺激による鍼刺激で，異なる効果がなるオピオイドペプチドが放出されることも報告されて184

生体磁気計測装置共同利用実験報告① 痛覚閾値および痛覚許容値を求める。

いる。
しかしながら，低周波電気刺激による鍼鎮痛と高周波
電気刺激による鍼鎮痛で，異なるオピオイドペプチドが② 経穴に表皮内電気刺激法を用いて 2Hz の電気刺激を 20分間行う。

放出されていることと鎮痛効果の差との関係は明確では③ 30分おきに体性感覚刺激（痛覚閾値 - 10%の強度），ない。さらには，刺激周波数が痛覚に修飾をする領域に痛覚閾値刺激（痛覚閾値 - 0%の強度），痛覚刺激 1

差があるかどうかも未確認である。

（痛覚閾値+20%の強度），痛覚刺激 2（痛覚閾値

そこで，MEGシステムを用い痛覚に対する鍼鎮痛効果+40%の強度），痛覚許容値刺激 1（予め計測したの中枢神経系における作用部位を同定するとともに，低値），痛覚許容値刺激 2（本施行時に得られた値）

周波電気刺激による鍼鎮痛と高周波電気刺激による鍼鎮を行い，それぞれで皮質誘発反応を計測する。

痛の作用特性の差を調べ，鍼鎮痛の作用機序モデル化を④ 同様に，経穴に表皮内電気刺激法を用いて 100Hz試みる。

の電気刺激を行い，それぞれで皮質誘発反応を計

当該研究では，鍼の刺入による鎮痛刺激の代わりに経測する。

皮的電気刺激法を用いる。また，鍼鎮痛により鎮痛効果⑤ 得られたデータを鎮痛刺激前および鎮痛刺激後のが誘発される部位に対して経皮的神経電気刺激法を用い鎮痛効果の持続を評価するとともに低周波電気刺て痛覚刺激を行う。

激と高周波電気刺激による鍼鎮痛違いを比較・評価する。

(1) 方法対(2) 予想される結果

象：体性感覚および痛覚において異常のない健常人① 痛覚誘発反応のどのコンポーネントに鎮痛の影響

測定機器：MEG systemがあり，時間経過とともに作用がどのように減衰

刺激方法：表皮内電気刺激法を用いて鍼鎮痛に用いられするかが観察できる。

る経穴に対し鎮痛刺激を行う。その後，痛覚② 低周波電気刺激による鍼鎮痛と高周波電気刺激に誘発刺激を当該経穴の効果点に対応する部位

よる鍼鎮痛での作用部位の差が確認できる。

に経費的神経電気刺激法を用いて痛みを誘発①と②から，中枢神経系における鍼鎮痛作用のモデさせる。手順は以下の①～⑤である。

ル化が可能となる。

6．誘発脳磁場のウェーブレット変換による時間周波数可視化に関する基礎研究川田昌武（徳島大学）

本研究課題では，誘発脳磁場に対してウェーブレット

本手法による運動関連脳電位の解析結果の一例として，

変換 (Wavelet Transform) を用いた時間周波数成分可視化

閉眼時の右人差し指のタッピング運動開始前後において，を行い，その発現機序について新たな知見を得ることを発生する周波数 10Hz 前後（α波帯域）の成分は，運動前目的としている。

が非同期，運動後が同期成分であることを明らかにした。

ウェーブレット変換は現象を時間周波数領域で表現でなお，周波数 5Hz 前後（θ帯域）の成分は，運動開始前後

きることから，各周波数成分の発生時間，持続時間を知ともに同期する成分であり，運動開始後に減少すること

り得ることができる。すなわち，発生する周波数成分のを明らかとした。すなわち，10Hz と5Hz の成分を時間周寄与を時系列で表現できる。

波数成分として検出することにより，動作の有無が確認

これまでに，ウェーブレット変換を用いたヒト脳波（運できる可能性を見出した。

動関連脳電位）の時間周波数可視化を独自に進めた結果，現在，脳磁図データに対して本手法を適用するための本手法が脳波の発現機序を解明する上で有効である可能

プログラム作成（全頭型生体磁気計測装置 Hole HEAD性を示した。

MEG 306 チャンネル，信号発生源特定）を進めている。

185

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

また，本研究課題では位置特定精度も重要となることか

開口法，適応ビームフォーマー法，MUSIC 法，独立成分

ら，これまでに報告されている他の信号処理手法（合成分析法等）の調査，比較研究も進めている。

186

【研 究 会 報 告】

研究会報告

研究会報告
〔

目

次

〕

１．細胞内シグナル伝達機構の多角的・包括的理解（代表者：宮脇敦史

2003 年 10 月 9 日－10 月 10 日）............................................ 190

２．細胞死の誘導と制御・その分子機構と生理病理機能（代表者：後藤由季子

H15 年 9 月 29 日－9 月 30 日）............................................ 198

３．心血管イオンチャネルの病態に関する新たな展開 ‐ゲノミクスからプロテオミクスへ‐（代表者：神谷香一郎

2003 年 11 月 25 日－26 日）.............................................. 205

４．バイオ分子センサー研究会（代表者：富永真琴

2003 年 5 月 21 日－5 月 22 日）............................................. 217

５．生体防御の最前線：上皮輸送制御因子の構造活性相関（代表者：丸中良典

2003 年 10 月 2 日－10 月 3 日）............................................. 228

６．ATP・アデノシン受容体相互作用の解明（代表者：井上和秀

2003 年 8 月 28 日－8 月 29 日）............................................. 236

７．生体の恒常性と細胞の生存・増殖・死を制御するイオン機構と細胞機能（代表者：今泉祐治 2003 年 8 月 11 日－8 月 12 日）.............................................. 252
８．「視知覚のメカニズム-

生理，心理物理，計算論的アプローチ」-3（代表者：内川惠二

2003 年 6 月 19 日－6 月 20 日）............................................. 260

９．大脳皮質・視床・基底核の神経回路（代表者：金子武嗣

2003 年 10 月 9 日－10 月 10 日）............................................ 267

10．神経回路網形成と可塑性機構研究における領域横断的アプローチ（代表者：神谷温之

2003 年 12 月 4 日－12 月 5 日）............................................. 271

11．生理研研究会「機能的 MRI 研究会」
（代表者：定藤規弘

2003 年 11 月 27 日－11 月 28 日）........................................... 276

12．シナプス伝達の細胞分子調節機構（代表者：八尾寛2003 年 9 月 19 日－9 月 20 日）............................................. 284

13．第 4 回脳磁場ニューロイメージング（代表者：柿木隆介

2003 年 12 月 11 日－12 月 12 日）........................................... 300

14．痛みの基礎と臨床（代表者：緒方宣邦

2003 年 9 月 4 日－9 月 5 日）............................................... 313

15．電子位相顕微鏡法の医学的・生物学的応用－超分子・細胞のナノ形態生理（代表者：臼田信光

2003 年 12 月 8 日－12 月 9 日）............................................. 330

16．ロコモーションの統合的研究～分子，細胞，システム（代表者：岡村康司

2003 年 10 月 2 日－10 月 3 日）........................................... 341

17．神経可塑性の分子的基盤（代表者：尾藤晴彦

15 年 5 月 29 日－5 月 30 日）............................................... 346

189

第 25 巻（Dec,2004）

生理学研究年報

1．細胞内シグナル伝達機構の多角的・包括的理解
2003 年 10 月 9 日－10 月 10 日
代表・世話人：宮脇敦史（理化学研究所脳科学総合研究センター）

所内対応者：河西春郎（岡崎国立共同研究機構・生理学研究所）（１）2 次元蛍光スペクトル顕微測光による細胞内多因子同時測定
白川

英樹，宮崎

俊一（東京女子医科大学・第二生理））（２）1 分子イメージングによる細胞質-核間輸送の分子機構
徳永

万喜洋（国立遺伝学研究所・構造遺伝学研究センター・生体高分子研究室）（３）2 光子励起法を用いた副腎髄質細胞の開口放出の解析
岸本

拓哉，河西

春郎（岡崎国立共同研究機構生理学研究所・生体膜部門）
木村良一（弘前大学・医学部）（４）RGS 蛋白質によるムスカリン性カリウムチャネルの制御 ～その分子機構から生理機能まで～
石井

優，鈴木

慎悟，倉智

嘉久（大阪大学大学院医学系研究科・情報薬理学講座）（５）TRP 関連チャネルの新奇機能森泰生（京都大学大学院工学研究科・合成,生物化学専攻・分子生物化学分野））（６）SA チャネルの活性化機構
曽我部正博 1,2，吉村健二郎 2，野村

健 2，早川公英 2，辰巳

仁史 1 成瀬（1 名古屋大学院医，ICORP2

恵治 1,2，唐涼揺 2

細胞力覚プロジェクト，JST）（７）Photo-induced peptide cleavage in the green-to-red conversion of a fluorescent protein
水野

秀昭，宮脇

敦史（理化学研究所・脳科学総合研究センター・細胞機能探索技術開発チーム）（８）Development of FRET-based biosensors with expanded dynamic range
永井

健治 1,2，宮脇敦史 1（1 理化学研究所・脳科学総合研究センター・細胞機能探索，2 科学技術振興事業団・さきがけ 21）（９）細胞周期と Bcl-2 ファミリーによる細胞死のタイミング
橋本彰子，廣瀬謙造，飯野正光（東京大学院医学系研究科・細胞分子薬理学教室）（10）B 細胞抗原受容体シグナルにおける Ras 活性化機構
黒崎知博（関西医科大学・肝臓研究所・分子遺伝学部門・理化学研究所・横浜研究所・免疫,アレルギー科学総合研究センター・免疫細胞制御研究チーム）（11）Calyx of Held における PKC シグナリングとシナプス小胞の動態
斎藤

直人，山下

慈郎，水谷

治央，高橋

智幸

（東京大学大学院医学系研究科・機能生物学専攻・神経生理学教室）（12）活性化とトランスロケーションによる PKC 機能の 2 重制御
斎藤尚亮（神戸大学バイオシグナル研究センター・分子薬理）（13）膵β細胞における PKC の活性化機構とその作用
最上
小島

至，張

秀夫，鈴木

優子（浜松医科大学・第二生理）恵（群馬大学生体調節研究所・調節機構部門細胞調節分野））（14）逆行性シナプス伝達を担う内因性カンナビノイド同定の試み
狩野

方伸，少作

隆子，福留

優子，前島

隆司

（金沢大学大学院医学系研究科・シナプス発達機能学研究分野）

190

研究会報告（15）プロトンシグナルの反応性制御機構
久野

みゆき，森畑

宏一，森

啓之，酒井

啓，川脇

順子

（大阪市立大学大学院医学研究科・分子細胞生理学））++（16）腎尿細管 K 分泌能の発達における側底膜 K チャネル (Kir7.1) の役割
河原

克雅，安岡

有紀子，鈴木喜郎（北里大学医学部・生理））【参加者名】黒崎知博（関西医大付属肝臓研究所），宮崎

京女子医大），白川英樹（東京女子医大），尾田（東大新領域創成科学研究科）
，小島
研究所）
，長澤

俊一（東
正二

至（群大生体調節

雅裕（群大生体調節研究所），最上夫（浜松医大），鈴木

優子（浜松医大），斎藤

大バイオシグナル研究センター）
，足立

秀

尚亮（神

直子（神大自然科学研究科），河原

克雅（北里大・医），安岡（北里大・医），久野

みゆき（市大大院医学研究科），飯野

正光（東大大院医学系研究科），橋本

院医学系研究科）
，大久保
中村

辻本

鈴木

直人（東大

太郎（東大大院医学系研究科），

大介（東大大院医学系研究科），水谷

大院医学系研究科）
，渡邉

和春（東大

智幸（東大大院医学系研究科），

哲宏（東大大院医学系研究科），斎藤

大院医学系研究科），石川彰子（東大大洋平（東大大院医学系研究科），

直俊（東大大院医学系研究科），古谷

大院医学系研究科）
，高橋

有紀子

治央（東大

博康（東大大院医学系研究科），

金子雅博（東大大院医学系研究科）
，鈴木

慎悟（阪大

大院医学系研究科），石井 優（阪大大院医学系研究科），
曽我部正博（名大大院医学研究科）
，狩野

方伸（金沢

大大院医学系研究科），森 泰生（京大大院工学研究科），
沼賀拓郎（総研大）
，徳永

所）
，十川

万喜洋（国立遺伝子学研究

久美子（理研免疫センター），宮脇研脳科学総合研究センター），水野合研究センター）
，永井
ター）
，下薗

敦史（理

秀昭（理研脳科学総健治（理研脳科学総合研究セン

哲（理研脳科学総合研究センター），唐沢智司（理研脳科学総合研究センター）
，宮内

崇之（理研

脳科学総合研究センター），河西 春郎（生理研），岸本 拓
哉（生理研），根本研），松崎政紀（生理研），兒島

環（生理研），大嶋研），本蔵

知己（生理研），高橋辰哉（生理研），木瀬章裕（生理研），安松直樹（生理研）
，畠山

倫子（生理

信明（生理

裕康（生理研），野口潤（生理研）【概要】
特定の外界刺激を受けて，細胞内では特定のカスケー研究を行っているがゆえに他の研究システムを用いてのド反応が起こり，細胞の分化，移動，分裂などの現象が研究の成果，及び異なった視点に立脚することが困難で具現化される。こうした細胞内シグナル伝達系を多角的あり，学際的情報，及び学際的研究の重要性が強く望まかつ包括的に司会するためには，ここに空間の 3 軸と時れている。本研究会は細胞内シグナル伝達の研究におい間軸を導入しなければならない。各事象が空間的，時間て，問題点，課題点を多様な研究システム・研究視点か的に巧妙に制御されているからである。生化学，遺伝子，ら討論して解決すべきアプローチを見出していこうとしバイオイメージング等の技術を総動員し，さまざまな分て企画した。

野にまたがる知識をもとに議論することが重要である。

その結果，抄録にあるように，分野を異にする多数の日本における細胞内シグナル伝達の研究は，多くの研究研究室から新しい未発表の成果の発表が積極的に行われ，者がそれぞれの研究の目的に適した，異なった細胞（例

それに対して活発な討論，意見交換がなされ，新しい研えば神経細胞，上皮細胞，免疫細胞等）を用いて業績を究の方向性をつかむ絶好の機会となった。また，各研究挙げており，国際的にも高く評価されている。しかしな室から多くの若手の参加があった。

がら，各研究者それぞれが異なる細胞を用いて専門的な191

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（1）2 次元蛍光スペクトル顕微測光による細胞内多因子同時測定
白川

英樹，宮崎

俊一

（東京女子医科大学・医学部・第二生理）

近年，様々な細胞内分子や細胞活性に対する蛍光性プ

クトルx時間）に適当な補正を施した後に，Parallel Factor

ローブが開発されてきており，複数種のプローブを用い

Analysis (PARAFAC) と呼ばれる多成分解析の手法によれば複数種の因子を同時に光学的に測定することが可能

り独立した蛍光成分のスペクトルおよび混在量の変化をである。しかしプローブ同士のスペクトルが大きく重複同時推定した。

している場合には，両者のシグナルを正確に分離するこ【性能】市販のカルシウム蛍光プローブの混合水溶液を用とは容易ではなく，同時に適用できるプローブ数はしばいて評価したところ，互いに大きく重複するスペクトル

しばこのスペクトルの重複によって制限される。また細をもつ11個の蛍光成分を完全に分離できることが確認さ

胞の内因性蛍光（自家蛍光）が有意な場合は，各プローれた。

ブ由来の蛍光シグナルを正確に分離測定することはさら【適用例】マウス卵の自家蛍光を単一細胞レベルで測定・に困難になる。今回，単一細胞からの蛍光の 2 次元スペ解析したところ，NAD (P) H と酸化型フラビン以外にも

クトル（励起波長 x 蛍光波長）から数多くの蛍光成分を最低でも 2 種類の成分が確認され，例えばミトコンドリ

分離・測定するシステムを開発したので紹介する。

ア呼吸系阻害剤を投与した際のそれぞれの経時変化を分【構成】励起波長は 9 種類のバンドパスフィルタを用いて離測定することができた。さらに，自家蛍光成分と細胞高速に切り替えた。蛍光はモノクロメータで分光したの内カルシウムや pH の経時変化を同時に測定することも

ち，1024 チャネルの冷却 CCD センサにより全波長域を可能であった。

同時に記録した。得られた 3 次元のデータ（2 次元スペ（3）2 光子励起法を用いた副腎髄質細胞の開口放出の解析
岸本

拓哉，河西

春郎（岡崎国立共同研究機構生理学研究所・生体膜部門）
木村良一（弘前大学・医学部）

神経や内分泌細胞におけるカルシウム依存性開口放出

次開口放出においては，融合細孔が 20nm 以下に制御され機構は，細胞内深部にある分泌小胞が細胞膜への動員さており，小胞内のゲルが細胞外に出ることができず，小れ，融合準備状態になってはじめて融合することができ胞内でゲルが膨潤することによって増強されていることると考えられている。ところが，細胞深部にある小胞はがわかった。また，細胞表層部における開口放出と細胞

従来の方法では可視化できなかった。そこで，我々は組深部における開口放出の融合速度が同じであったことか

織標本に近い状態の副腎髄質細胞塊に，2 光子励起顕微

ら，細胞表層部と細胞深部における小胞は共に融合準備

鏡の深部到達性と同時多重染色性を生かした 2 次元蛍光状態であると考えられた。このように，逐次開口放出機

相互相関法を用いることで，細胞深部における小胞が頻構は外分泌細胞のみならず神経内分泌においても主要な繁に逐次開口放出を起こすことを明らかにした。この逐分泌機構であることがわかった。

192

研究会報告（5）TRP 関連チャネルの新奇機能 － TRPC5 の酸化状態感受性森泰生（京都大学大学院工学研究科・合成,生物化学専攻・分子生物化学分野）

Ca イオンは細胞の生存，増殖，分化の様々な局面にお(ROS) や，活性窒素種 (RNS) によっても活性化・開口す

いて必須のシグナル伝達因子として働いている。形質膜ることを報告する。HEK293 株に一過的に TRPC5 を発現

越えの Ca イオン流入はカルシウムチャネルタンパク質させた系において過酸化水素，NO供与剤であるSNAP をにより制御され，作動メカニズムにより電位依存性，リ処置することにより TRPC5 が活性化する事を認めた。特ガンド作動性，受容体活性化チャネルに大別される。中にシステインの特異的酸化剤である 5-Nitro-2-PDS は顕でも，近年注目されている TRP (transient receptor potential)

著な活性化作用を示した。ラベル化実験等により PDS はタンパク質は受容体活性化チャネルを形成し，受容体かTRPC5 の細胞質内に面した領域のシステインを直接修らホスファチジルイノシトール代謝回転へつながるシグ

飾する事が示唆された。このように TRPC5 を含むカルシ

ナルカスケードを制御するタンパク質群と，強い相互作

ウムシグナル複合体が細胞の酸化状態センサーとして働

用を示すことが分かってきた。今回，我々はこの中のひきうることが考えられる。その生理的意義に関しても考とつである TRPC5 が生理活性物質である活性酸素種

察したい。

（6）SA チャネルの活性化機構-メカニカルインターフェースとしての細胞骨格Activation Mechanisms of Stretch Activated Ion Channels-cytoskeleton works as a mechanical interface曽我部正博 1,2，吉村健二郎 2，野村

健 2，早川公英 2，辰巳

仁史 1，成瀬（1 名古屋大学院医，ICORP2

恵治 1,2，唐涼揺 2

細胞力覚プロジェクト，JST）

我々の内耳に分布する有毛細胞や皮膚機械受容器はもにして SA チャネルを活性化するのかという2 番目の謎はとより，大腸菌や植物細胞も機械刺激に応答する。また，

まだ解けていない。大腸菌 SA チャネルでは細胞膜に生じ細胞の成長，分裂，形態変化，運動に伴って細胞の各所る膜張力が直接 SA チャネル分子を変形させて活性化すに多様な力が発生し，細胞応答を修飾する。このメカノるという説が有力である。一方，高等生物ではチャネル

トランスダクションでは，細胞に加えられた機械刺激が間，あるいはチャネルと膜を連結する細胞骨格の張力がメカノセンサーに受容され，細胞内シグナルに変換されSA チャネルの活性化に重要であるという主張が繰り返る。このプロセスには 2 つの謎がある。1 つ目はメカノし提出されてきたが未だに証明されていない。本口演でセンサーの分子実体であり，2 番目は機械刺激がどのよ

は，高等動物の細胞（ヒト血管内皮細胞）においては細うにしてそのメカノセンサーを活性化するのかという仕

胞骨格（アクチン線維束）に生じたストレスがSA チャネ組みである。1 つ目の謎は，SA (Stretch Activated) チャネ

ルを活性化するという直接証拠を提出する。

ルの発見によって部分的に解かれた。細菌，酵母，ある

最後に，最近我々がクローニングした心筋 SA チャネ

いは高等動物の神経，心筋などから SA チャネル遺伝子

ルの分子構造に基づいてその活性化機構と細胞骨格の関がクローニングされ，細菌 SA チャネルの高次構造も決連について議論するとともに，細菌SA チャネルの膜張力定された。しかしながら，細胞への機械刺激がどのようによる活性化機構との比較を行う。

193

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（7）Photo-induced peptide cleavage in the green-to-red
conversion of a fluorescent protein
水野

秀昭，宮脇

敦史（理化学研究所・脳科学総合研究センター・細胞機能探索技術開発チーム）

我々の研究室ではクラゲ GFPと相同性をもつ蛍光タン

他に例のない反応によって切断されることがわかった。

パク質のクローニングを刺胞動物より行っている。そのこの切断の結果形成される His62 の Cα-Cβ 間の二重結合一つ，ヒユサンゴよりクローニングされた蛍光タンパクによって発色団のπ - 共役が His62 のイミダゾール環へと質は，紫（外）光を吸収することによって蛍光色が緑か広がり，吸収及び蛍光波長の長波長側へのシフトが説明

ら赤に変わるというユニークな性質を持っており，このできる。

色の変化からカエデと命名された。しかしどのようなメ

これまでに知られているタンパク質内のペプチド鎖のカニズムで赤色化が起こるのか，という点に関してはこ

切断は，そのほとんどがプロテアーゼや酸処理によるペれまで不明であった。

プチド結合の加水分解であるが，カエデの光依存的なペ反応機構の解明にあたり，我々はカエデのトリプシン

プチド鎖の切断はこれとは全く異なる β 脱離反応であ

消化産物から発色団を含むペプチド断片を精製し，そのった。またこの β 脱離反応ではカルボキサミド基が脱離構造をESI-MS 及び NMR にて解析した。カエデの緑色の基となっているが，有機化学的な脱離反応でカルボキサ

62

63

64

発色団は，アミノ酸残基 His - Tyr - Gly の部分で形成

ミド基が脱離基となる例はない。発色団を包み込むカエ

され，クラゲ GFP の発色団と同様の構造をとっていた。

デタンパク質の高次構造に由来する自己触媒的な作用に赤色の発色団の解析より，紫（外）光の照射に伴い His

62の Cα-Nαの結合が，β脱離反応というタンパク質内ではよって，初めてこのような特異な反応が成立し，カエデのユニークな性質を生み出していると思われる。

（8）Development of FRET-based biosensors with expanded dynamic range
永井

健治 1,2，宮脇敦史 1（1 理化学研究所・脳科学総合研究センター・細胞機能探索，2 科学技術振興事業団・さきがけ 21）
Fluorescence resonance energy transfer (FRET) technology

sensors that show dramatic and much bigger change in thehas been used to develop genetically-encoded fluorescentratio of YFP/CFP in accordance with Ca2+ concentration andindicators for various cellular functions. While most

caspase3 activation, respectively. The new sensors enableindicators have cyan- and yellow-emitting fluorescentvisualization of subcellular dynamics of Ca2+ and active

proteins (CFP and YFP) as FRET donor and acceptor,

caspase3 with better spatial and temporal resolutions thantheir poor dynamic range often prevents detection of

before. Our study will provide an important guide forsubtle but significant signals. Here, by using new construction

development and improvement of indicators using GFP-based

method, we developed FRET-based Ca

194

2+

and active caspase3

FRET.

研究会報告（9）細胞周期と Bcl-2 ファミリー (BAD) による細胞死のタイミング
橋本彰子，廣瀬謙造，飯野正光（東京大学院医学系研究科・細胞分子薬理学教室）

サイトカインなど増殖因子の除去による細胞死の機構

胞死の閾値を下げる効果を持つことが分かってきた。

について，細胞周期が関与する機構と，Bcl-2 ファミリー

我々は蛍光エネルギー移動 (FRET) を用いた観察により，分子が関与する機構の二通りの説が従来論じられてきた。

血球細胞内で BAD と 14-3-3 蛋白が細胞周期ごとに結しかし，細胞周期と細胞死シグナルの関連については明合・解離することを見出した。BAD と 14-3-3 蛋白の解離

らかにされていなかった。本研究では，細胞周期の担いは Cdc2 による BAD のリン酸化によって G2/M 期毎に生手である Cdc2 によって Bcl-2 ファミリー分子である

じており，それ自体が細胞死を招くものではなかった。

BAD の機能が周期的に調節されていることを明らかに更に，増殖因子(IL-3) の除去による細胞死が G1/S 期よりした。

も，BAD と 14-3-3 蛋白が解離している G2/M 期に進行しBAD は，通常 14-3-3 蛋白と結合し不活性な状態にあるやすいことを示した。これらの結果は BAD による細胞が，増殖因子が除去されると 14-3-3 蛋白から解離してミ死促進効果が細胞周期の機構そのものに調節されている

トコンドリアに移行し，細胞死を誘起すると考えられてことを示しており，細胞周期と細胞死シグナルの密接ないた。しかし，ノックアウトマウスの解析から，BAD は関係が明らかになった。

細胞死を誘起するのではなく，ミトコンドリア依存性細（10）B 細胞抗原受容体シグナルにおける Ras 活性化機構
黒崎知博（関西医科大学・肝臓研究所・分子遺伝学部門・理化学研究所・横浜研究所・免疫,アレルギー科学総合研究センター・免疫細胞制御研究チーム）

Ras の活性化メカニズム，特にRasの不活性型（GDP 結胞を作製することにより，まず B 細胞レセプターは主と合型）を活性型（GTP 結合型）に変換する酵素 (RasGEFs)

して RasGRP 群を用い，EGF レセプターは Sos 群を用いは，Sos 群と RasGRP 群の 2 種類存在するが，多くの異て Ras を活性化していることを明らかにした。さらに Bなったレセプターが Ras を活性化するが，異なるレセプ

細胞レセプターは，PLC-g2 を活性化することにより生じ

ターが，これらRasGEF群を使い分けているのかどうか明

たジアシルグリセロール (DAG) が，RasGRP を膜分画にらかではなかった。

リクルートし，活性化を引き起こすのに重要なメカニズ

モデル細胞 DT40 を用い Sos 群欠損，RasGRP 群欠損細ムであることが示唆された。

（11）Calyx of Held における PKC シグナリングとシナプス小胞の動態
齋藤

直人，山下

慈郎，水谷

治央，高橋

智幸

（東京大学大学院医学系研究科・機能生物学専攻・神経生理学教室）

ラット台形体内側核 (MNTB) にある巨大なシナプス
前終末 Calyx of Held には，カルシウム非依存性の PKC

ス側の膜へ移行する。また，PDBu 投与により MNTB のシナプス伝達はカルシウム非依存的に増強する。

であるεPKC が局在している。Calyx of Held 内の，ε PKC

PKC のターゲットの一つと考えられている SNAP25 のは Phorbol dibutyrate (PDBu) によって活性化され，シナプ

リン酸化を，脳幹スライスを用いて解析した。PDBu 投

195

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

与によって濃度依存的に SNAP25 のリン酸化は亢進し，し た 。 PDBu 投 与 に よ っ て シ ナ プ ス 小 胞 マ ー カ ー とこの作用は PKC 阻害剤 BisindolylmaleimideⅠによって阻t-SNARE 分子の共局在の程度は上昇し，この効果は害されたが，カルシウム依存性 PKC に選択的な阻害剤

BisindolylmaleimideⅠによって阻害された。また，ボツリ

Go6976 では阻害されなかった。さらに，ε PKC は免疫沈

ヌス毒素で SNAP25 を切断すると共局在の減少が認めら降した SNAP25 を in vitro でリン酸化することが出来た。

れた。

次に，シナプス小胞の局在を免疫染色法によって，共以上の結果より，Calyx of Held においてε PKC は活性焦点レーザー顕微鏡下で解析した。シナプス小胞のマー化に伴ってシナプス側の膜へ移行し，SNAP25 をリン酸カーとしてVAMP2またはSynaptophysin を用い，t-SNARE化することによって，シナプス小胞を膜に向かって移動分子である Syntaxin または SNAP25 との共局在を解析させ，シナプス伝達の増強に関与していると推察される。

（12）活性化とトランスロケーションによる PKC 機能の 2 重制御
斎藤尚亮（神戸大学・バイオシグナル研究センター）

我々は，プロテインキナーゼ C (PKC) が多くの細胞機

ドにより特定の PKC サブタイプが，特定の細胞内部位に能の制御に関与するには，様々な刺激に応じて，PKC 各

トランスロケーションし，特定の活性化機構で活性化さ分子が目的とする場所に，特定のタイミングで移動し，れることがアポトーシスの誘導に必要であることを示し，

標的をリン酸化する機構，つまり，ターゲッティング機

PKC の機能制御におけるターゲティング機構の重要性

構が重要であることを提唱してきた。

について述べる。

今回，セラミドによるアポトーシスを例とし，セラミ（15）プロトンシグナルの反応性制御機構
久野

みゆき，森畑

宏一，森

啓之，酒井

啓，川脇

順子

（大阪市立大学大学院医学研究科・分子細胞生理学）
プロトン (H+) は pH を調節し，イオンや種々の生理活
+

用できる。

性物質のトランスポートを制御する。H が殆どの化学現

他のイオンチャネルをブロックしておくと膜電位は象に根幹的に関わる重要なシグナルイオンであることは++H チャネルによって制御される。このとき膜電位は10 ms,

言うまでもないが，H シグナルはいくつもの細胞内情報

100 ms, 数秒以上の様々な周期で絶えず振動しており，伝達機と連動するためinput-outputの関係は単純ではない。

H+ チャネル活性が細胞状況に即応して微小な増減を繰

更に，細胞には pH を一定の範囲に調節するために強力なり返していることが示唆される。H+ チャネル活性は pH

調節機構が幾重にも備わっており，H+ シグナルの変動と変化に基づくフィードバックを第一の制御機構とするが，その応答メカニズムを細胞レベルで捉えるのは存外に難同時に多くの物理化学的因子や代謝調節因子の作用によ+しい。この強力な pH ホメオスターシスを打ち破る H シって大きく変動する。私達は，H+ チャネルの特性を用いグナル発生器として膜電位依存性 H+ チャネルは有力なて，細胞内 H+ シグナリングをどのように把握できるか，研究手段となる。すなわち，電位パルスプロトコールを

また膜電位および Ca2+ が H+ と連繋する細胞内シグナル

工夫することによって H+ シグナルの大きさと作用時間としてどのように H+ シグナリングに関わっていくかをを任意に制御することができ，同時にチャネル活性自体探ってみた。

+

を細胞内 H シグナルのリアルタイムモニターとして利196

研究会報告（16）腎尿細管 K+分泌能の発達における側底膜 K+チャネル (Kir7.1) の役割
河原克雅，安岡有紀子，鈴木喜郎（北里大学医学部・生理）

腎臓は体液の電解質組成を正常域に保持する唯一の臓wk) においては，ROMK1 mRNA の発現量は増加しなか器であるが，新生児期は糸球体濾過や尿細管イオン輸送

ったが，Kir7.1 mRNA は有意に増加した。一方，腎 K+機能などの腎機能が未熟である。このため，新生児の血分泌能の発達においては，経口負荷 K+の尿中への排出量

清 K+濃度は成人の正常域に比べ高値を示すが，体および（総量）はこの間 (2-3 wk) 増加しなかったが，初期値（初腎臓の成長に伴って低下し正常域に調節される。腎集合期時間 K+ 分泌量）は有意に増加した。免疫組織染色の結管に局在する内向き整流性 K+ チャネル（ROMK1，管腔

果，ROMK1蛋白質は尿細管管腔膜に，Kir7.1 蛋白質は側膜；Kir7.1，側底膜）の発現量の変化を，この間の新生仔期

底膜に局在していた。われわれの実験結果は，ROMK1+

ラットの尿中K 分泌能の発達と比較する事でそれぞれの（管腔膜）が新生仔期ラット腎集合管 K+ 分泌路として機K+ チャネルの役割を検討した。RNase protection assay の能するという従来の仮説を支持する。さらに，Kir7.1（側結果，ROMK1 mRNA は，新生仔期初期 (1 wk) において底膜）が外来性に負荷された K+ の時間尿中分泌能の発達

中後期 (2-3 wk) の約 50%量が発現していた。中後期 (2-3に寄与することを示した。

197

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

2．細胞死の誘導と制御・その分子機構と生理病理機能2003 年 9 月 29 日－9 月 30 日
代表・世話人：後藤由季子（東京大学分子細胞生物学研究所・情報伝達研究分野）
所内対応者：岡田泰伸（生理学研究所・細胞器官研究系）（１）細胞死を制御するキナーゼの機能
後藤由季子（東京大学分子細胞生物学研究所・情報伝達研究分野）（２）ストレス応答としての ASK1 経路
一條秀憲（東京大学大学院薬学系研究科・細胞情報学教室）（３）γ－セクレターゼの形成と機能
岩坪威，富田泰輔（東京大学大学院薬学系研究科臨床薬学教室）（４）神経変性疾患における VCP 蛋白質の役割
垣塚彰（京都大学大学院生命科学研究科・高次生体統御学分野）（５）小胞体ストレス応答における相転移森和俊（京都大学大学院生命科学研究科・生体システム学分野）（６）Bcl-2 の局在を決定するイムノフィリン FKBP38
中山敬一，白根道子（九州大学生体防御医学研究所・分子発現制御学分野）（７）Bcl-2 によるミトコンドリアを介した細胞死制御
清水重臣，辻本賀英（大阪大学大学院医学系研究科・遺伝子学）（８）ミトコンドリアプロテアーゼ，Omi/HtrA2 による細胞死誘導
鈴木泰行，高橋良輔（理化学研究所脳科学総合研究センター運動系神経変性研究チーム））（９）動物の発生過程における DNA の分解
長田重一（大阪大学大学院生命機能研究科）（10）ストレス応答性 MAP キナーゼの活性化機構とその役割
仁科博史，中川健太郎，西躰元，根岸崇大，堅田利明（東京大学大学院薬学系研究科・生理化学教室））（11）ショウジョウバエを用いたプログラム細胞死の分子遺伝学
三浦正幸（東京大学大学院薬学系研究科・遺伝学教室）（12）ショウジョウバエをモデルとした非自律的細胞死の研究安達卓（神戸大学発達科学部・人間環境自然環境論講座）（13）NF-κB によりもたらされる生存シグナルの分子メカニズム
中野裕康（順天堂大学医学部・免疫学）（14）Cytosolic ATP dynamics during apoptotic cell death: a bioluminescence study
with intracellular luciferase
Ravshan Z. Sabirov, Maria V. Zamaraeva, Emi Maeno, Yuhko Ando-Akatsuka and Yasunobu Okada（生理学研究所・細胞器官研究系））（15）免疫グロブリンアイソタイプ特異的な B リンパ球アポトーシス制御機構
鍔田武志，若林千里，安達貴弘（東京医科歯科大学大学院疾患生命科学研究部））（16）細胞外からの細胞死誘導システムの分子機構と生理機能米原

198

伸（京都大学大学院生命科学研究科））

研究会報告【参加者名】
安達卓，春本敏之（神戸大・発達科学部），一條秀憲，

小室美子，高河原周一，山口潔（東大大学院薬学系研野裕康，笹月朋成（順大学医学部），中山敬一（九大生体防御医学研究所），仁科博史，中川健太郎，西躰

元，根

究科）
，岩坪 威（東大大学院薬学系研究科），岡田泰伸，

岸崇大（東大大学院薬学系研究科），三浦正幸，松田七美，

Ravshan Z. Sabirov（生理研・細胞器官研究系），垣塚

青沼宏佳，高橋 潤（東大大学院薬学系研究科）
，森

彰，

和

前田良太，野口昌克，平野朋子（京大大学院生命科学研俊，岡田徹也（京大大学院・生命科学研究科），米原 伸，究科），高橋良輔，鈴木泰行（理化研・脳科学総合研究セ

掃部里央，米澤慎雄，矢島伸之，真名子 幸，中桐志保，

ンター），辻本賀英，清水重臣（阪大大学院医学系研究科），

大串雅俊（京大・ウィルス所），後藤由季子，鶴田文憲，

鍔田武志，安達貴弘，片山有紀（東医歯大大学院疾患生

小川原陽子，砂山命科学研），長田重一（阪大大学院生命機能研究科）
，中

分生研）

潤，大橋淳一郎，青木一郎（東大・【概要】
本研究会は「細胞死の誘導と制御：その分子機構と生れており，研究者間の情報交換の場として，また共同研

理病理機能」をテーマとし，幅広いアプローチから細胞究の発展の場として非常に大きな役割を果たしている。

死の機構と機能を明らかにする非常に濃密でレベルの高

本年も最先端の研究の発表と活発な議論が行われ，他にい研究会である。日本で細胞死研究をリードする研究者

例を見ない有益な研究会となったと考えている。

が一同に会する機会として過去数年に渡り年一回開催さ（1）細胞死を制御するキナーゼの機能
後藤由季子（東京大学分子細胞生物学研究所・情報伝達研究分野）

JNK は MAP キナーゼファミリーに属し，紫外線照射・のミトコンドリア移行およびアポトーシスを誘導するこER ストレスなどの刺激により活性化されアポトーシスとを見出した。最近，Bax は 14-3-3 に結合することによを誘導する。これまでに，活性化した JNK は c-Jun などって細胞質に局在することが清水・辻本らによって提唱の転写因子のリン酸化を介した遺伝子発現の制御によっされていることから，JNK が 14-3-3 を標的にするか検討てアポトーシスを制御していることが報告されている。

を行った。その結果，JNK は 14-3-3 を直接リン酸化する

一方で，JNK によるアポトーシス誘導には転写因子を介こと，それによって Bax が 14-3-3 から遊離することが明さない経路も存在するが，この場合の標的分子に関してらかとなった。以上のことは，JNKが 14-3-3 を標的に Bax

はほとんどわかっていない。我々は JNK によるアポトーのミトコンドリア移行を促進し，アポトーシスを誘導しシス誘導機構を調べるために活性型 JNK を細胞に発現さている可能性を示唆している。

せたところ，JNK が c-Jun・カスパーゼ非依存的に Bax（2）ストレス応答としての ASK1 経路
一條秀憲（東京大学大学院薬学系研究科・細胞情報学教室）

ASK1 は JNK と p38MAP キナーゼの上流に存在する分化をはじめとする多様な生物活性を発現するためのシ

MAPKKK である。これらの MAP キナーゼ経路は，様々

グナル伝達系として重要な機能を果たしている。ASK1な環境ストレスに応答して細胞がアポトーシスや生存・

ノックアウトマウスの解析により，ASK1 が TNF や酸化199

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

ストレスならびに小胞体ストレスによるアポトーシスにReceptor の下流で主に p38 の活性化を選択的に担うこと必須であることが明らかになり，また ASK1 がポリグルによって自然免疫応答に必須の働きをすることが明らか

タミン病やアルツハイマー病において認められる神経細になってきた。本シンポジウムでは，ASK1-MAP キナー

胞死のメディエーターとしてこれらの疾患に関わっていゼ経路を介するアポトーシス制御ならびに炎症・免疫系

ることが示唆されている。一方，ASK1 は一部の Toll-like

制御の病態生理的役割について報告したい。

（3）γ－セクレターゼの形成と機能
岩坪威，富田泰輔（東京大学大学院薬学系研究科臨床薬学教室）

アルツハイマー病 (AD) 脳で老人斑を形成する Aβペプ

が PEN-2 のノックダウンでは PS，NCT，APH-1 の 3 者

チドはアミロイド前駆体 (APP) から切り出される。家族が結合した不完全な複合体が蓄積した。逆に PS の存在

性 AD の病因遺伝子産物プレセニリン (PS) は Aβの C 末下で NCT と APH-1 を過剰発現すると，同様に不完全な

端を切り出す γ セクレターゼの触媒サブユニットを構成複合体ができた。ここに PEN-2 を加えると，γ セクレタ

するが，PS 単独では切断活性を持たず，PS に結合するーゼ活性が生じた。これらの結果から (1) γ セクレターゼ

複数のコファクター蛋白が必要と判明した。我々は PSの形成過程で，最初に APH-1 と NCT が PS に結合して中と 3 種類のコファクター (NCT,APH-1,PEN-2) が γ セクレ

間体を形成し，最後に PEN-2 が働いて活性が生じる。(2)ターゼを形成する過程について調べた。まず RNA 干渉

γセクレターゼの基本骨格は PS，NCT，APH-1，PEN-2

法により NCT あるいは APH-1 をノックダウンすると，γという 4 つの蛋白からなることが分かった。

セクレターゼ作用をもつ PS も同時に消失した。ところ（4）神経変性疾患における VCP 蛋白質の役割
垣塚彰（京都大学大学院生命科学研究科高次生体統御学分野）

これまで，神経変性疾患は，疾患ごとに特有の障害部た。

位とその結果として特有の症状（痴呆・運動失調・異常

本発表では，これまで我々が行ってきた遺伝性神経変運動・筋力低下等）を示し，多くの疾患に当てはまる統性疾患の発症メカニズム，すなわちハンチントン舞踏

一的な発症機構に関わる概念・分子機構を導き出すこと

病・Machado-Joseph 病等の原因となる伸長した CAG リはできないと考えられてきた。しかし，近年，変性しつピートが作り出すグルタミンリピートによって引き起こつある神経細胞内に異常蛋白の凝集物や形態的に類似すされる神経細胞の死・変性の分子解析を紹介し，VCP とる空胞 (vacuole) がかなり普遍的に存在することが判明よばれる AAA ATPase が，神経変性疾患に共通する発症し，神経が変性・消失する過程には，似通った分子機構の鍵分子である可能性について議論し，新しい治療戦略が存在するという考えが受け入れられるようになってきを考察する。

200

研究会報告（5）小胞体ストレス応答における相転移森和俊（京都大学大学院生命科学研究科生体システム学分野）

分泌タンパク質や膜タンパク質の高次構造形成の場で小胞体膜貫通型タンパク質によって感知され情報伝達さある小胞体に，異常タンパク質が蓄積することは重篤なれるが，それぞれの下流で働く転写因子の活性化機構が影響を与えるため，真核細胞は小胞体ストレス応答と呼全く異なるために，感知の開始時間は同じであっても，ばれる防御機構を活性化し，恒常性を維持しようとする。

下流の転写因子が活動を始める時間に差が生じる。興味

最近の急速な研究の進展によって，哺乳動物では ATF6

深いことに，哺乳動物はこの時間差を利用して転写誘導，経路，IRE1-XBP1 経路，PERK-ATF4 経路という 3 つの情

翻訳抑制，分解という 3 つのプロセスを仕分けているこ

報伝達機構が重要な役割を果たしていることが明らかにとが判明した。小胞体ストレス応答における時間依存的なった。小胞体ストレスは ATF6，IRE1，PERK という相転移について討論する。

（6）Bcl-2 の局在を決定するイムノフィリン FKBP38
中山敬一，白根道子（九州大学生体防御医学研究所・分子発現制御学分野）

脳虚血，脳挫傷，脊髄損傷といった神経損傷においてした。Protrudin は神経突起に発現しており，細胞内小胞

損傷神経軸索再生の分子機構を解明することは重要な問を微小管に沿って細胞表面に輸送し，膜脂質成分を突起題である。神経再生現象には二つの重要なメカニズム，

先端に供給することによって神経突起を伸長させること

すなわち細胞死からの防御と再生軸索の伸展が必須となを見いだした。神経の突起形成に Protrudin は必須である。

る。われわれは脳に高発現しているアポトーシス抑制分

また驚くべきことに，Protrudin は非神経細胞に過剰発現

子 FKBP38 が，Bcl-2 をミトコンドリアに局在させる重要

させても神経突起様の突起を形成することから，突起形

な因子であることを明らかにした。さらに FKBP38 と相成の中心的な分子であると考えられる。本発表では，神互作用するタンパク質を探索することによって，リン脂経細胞における FKBP38 と Protrudin の生理機能について

質結合ドメインを有する新規タンパク質 Protrudin を発見考察する。

（7）Bcl-2 によるミトコンドリアを介した細胞死制御
清水重臣，辻本賀英（大阪大学大学院医学系研究科・遺伝子学）

アポトーシスのシグナルは，アポトーシス刺激に特異は膜透過性を亢進し，一方抑制型のBcl-2 / Bcl-xL は膜透的なシグナル伝達経路を通過した後，主にミトコンドリ

過性を抑制していることを見いだした。また，膜透過性

アに集約され，ミトコンドリア膜の透過性を亢進する。

亢進の責任分子として，外膜に局在するチャネル蛋白質

その結果，シトクロムc が細胞質に漏出し，Apaf-1, (d) ATP

voltage-dependent anion channel (VDAC) を同定した。実際，との協同作用でカスペースの活性化を惹起しアポトーシ

VDAC に対する中和抗体をミトコンドリアや細胞に投与

スを引き起こす。

すると，ミトコンドリア膜透過性が著明に抑制され，か

我々は以前より，アポトーシス時の膜透過性亢進機構，

つアポトーシスが緩和された。これらの事実は VDAC がならびに Bcl-2 ファミリー蛋白質によるその調節機構を

アポトーシス誘導に必須であることを示している。今回検討してきた。その結果，アポトーシス促進型のBax / Bak

は VDAC 機能を含めた Bcl-2 ファミリー蛋白質の新たな201

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

機能に関して報告する。また，最近我々は，X 線誘導性を同定したので，これを併せて報告する。

アポトーシスにおけるミトコンドリア膜透過性亢進因子（8）ミトコンドリアプロテアーゼ，Omi/HtrA2 による細胞死誘導
鈴木泰行，高橋良輔（理化学研究所脳科学総合研究センター運動系神経変性研究チーム）

IAP (Inhibitor of apoptosis protein) ファミリータンパクて，Smac/DIABLO に次ぐ第 2 の IAP 阻害因子，Omi/HtrA2

質は，アポトーシスの実行に中心的な役割を果たすカスを同定した。HtrA2 はミトコンドリア膜間腔に局在する

パーゼ-3,-7,-9 の内因性阻害因子である。IAP はカスパー

セリンプロテアーゼで，アポトーシス刺激に応じてチト

ゼに直接結合しその活性を阻害し，さらにユビキチンリ

クロム c や Smac/DIABLO と共に細胞質に漏出する。我々

ガーゼ (E3) 活性により，カスパーゼをユビキチン-プロ

は Omi/HtrA2 が複数の異なった経路で細胞死誘導に働く

テアソーム依存的分解系に導く。一方，IAPの作用は複数

こと，また Omi の基質として細胞死防御因子を見出したの IAP 阻害因子によって負に調節されている。我々は，ので，紹介したい。

ヒトIAPのひとつ，XIAPの結合タンパク質の解析によっ（9）動物の発生過程における DNA の分解
長田重一（大阪大学大学院生命機能研究科）

細胞死にとどまらず，様々な生理的な DNA 分解についし，この酵素がレンズにおける脱核に重要な役割を果たて包括的な議論を行った。DNA 分解酵素 DnaseII-like acid

すことを初めて明らかにし，これについて報告した。

Dnase (DnaseIIbeta) (DLAD) のノックアウトマウスを作製（10）ストレス応答性 MAP キナーゼの活性化機構とその役割
仁科博史，中川健太郎，西躰元，根岸崇大，堅田利明（東京大学大学院薬学系研究科・生理化学教室）

我々は，SAPK./JNK 系の生理的な役割を明らかにするの関与 (Dev. Biol. 250, 332-347, 2002) ，2) SEK1 と MKK7

目的で，2 種類の活性化因子 SEK1/MKK4 や MKK7 を欠による連続的なSAPK/JNKのリン酸化 (J. Biol. Chem. 278,

損するマウスや ES 細胞を作出し，SEK1や MKK7 欠損マ

16595-16601, 2003) とこれを可能とする分子機構，3)

ウスは肝形成不全を伴う胎生致死となることを明らかに

SAPK/JNKの活性化が完全に失われているES 細胞や線維してきた。本研究会では，1) TNFα受容体 1 型と SEK1 と芽細胞が示す正常なストレス誘導性アポトーシスや IL-1の2重変異マウスの解析などから明らかとなったSEK1 や

誘導性 IL-6 遺伝子発現の異常を紹介し，SEK1 や MKK7

MKK7 を介する SAPK/JN 活性化の肝芽細胞増殖制御へを介する SAPK/JNK 活性化の生理的役割を考察する。

202

研究会報告（12）ショウジョウバエをモデルとした非自律的細胞死の研究安達卓（神戸大学発達科学部

人間環境自然環境論講座）

発生過程においては，増殖・分化・細胞死は相互に関とが必要である。一方，Dpp の作用をより直接的に低下係を持ちながら制御されると考えられる。本発表ではこさせた場合 (tkv/tkv) には，Dpp がモルフォゲンとして働れらの関係について，ショウジョウバエを利用した国内

く性質から，細胞に異常な分化運命がもたらされ，それ外の最近の研究成果から紹介する。

が周りの正常な細胞によって認識された結果，非自律的正常な細胞集団の中に翻訳速度が低下した細胞 (M / +)な JNK の活性化が起きてアポトーシスへ向かう。こうしが生まれると，その細胞は細胞外にある生存因子（TGF-βた細胞間相互作用を介した細胞死誘導は，モルフォゲン

スーパーファミリーのDpp）の受容能が低下し，アポトー

作用の異常時だけに限られず，がん細胞など様々な異常シスへと向かう。この際 JNK が自律的に活性化されるこ細胞の検出除去にも貢献すると考えられた。

（13）NF-κB によりもたらされる生存シグナルの分子メカニズム
中野裕康（順天堂大学医学部免疫学）

これまでの研究により NF-κB の活性化は JNK の活性剤であるBHA処理により，ネクローシスが著明に抑制さ化を抑制することが示されているがその詳細なメカニズ

れたことより，ROS は主に TNF によるネクローシス誘導

ムは明らかとなっていない。我々は TRAF2/TRAF5 ダブに関与していることが明らかとなった。さらに野性型のルノックアウトマウス由来および RelA (p65) ノックアウ

MEFではTNF刺激により ROS の蓄積や遷延化する MAPK

トマウス由来の胎児線維芽細胞 (MEF) を用いた実験にの活性化は誘導されなかったことより，NF-κB の新たなより，TNF 刺激が活性酸素 (ROS) の蓄積を誘導し，その機能として，通常では TNF により誘導される ROS の蓄蓄積された ROS が遷延化する MAP キナーゼの活性化お積を抑制し，ROS によりもたらされる遷延化する MAPK

よび細胞死に関与していることを明らかにした。TNF にの活性化およびネクローシスを抑制していることが明らより誘導される細胞死は興味深いことにアポトーシスだかとなった。

けではなく，ネクローシスの形態も示しており，抗酸化（14）Cytosolic ATP dynamics during apoptotic cell death: a bioluminescence study
with intracellular luciferase
Ravshan Z. Sabirov, Maria V. Zamaraeva, Emi Maeno, Yuhko Ando-Akatsuka and Yasunobu Okada（生理学研究所・細胞器官研究系）

Apoptosis is a distinct form of cell death which requires

mitochondria (staurosporin) , by death receptors (TNFα) andenergy. We made real-time continuous measurements of theby DNA damage (etoposide) were all found to induce

cytosolic ATP level during necrosis induced by hydrogensignificant elevation of the cytosolic ATP level. The

peroxide in HeLa cells and throughout the apoptotic process

staurosporin-induced ATP response depended largely on

in intact HeLa, PC12 and U937 cells transfected with theglycolytic ATP production. The cytosolic ATP level was

firefly luciferase gene. Apoptotic stimuli mediated bymaintained at a higher level than in the control for up to 6 h203

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

during staurosporin-induced apoptosis. This time period

caspase activation and DNA laddering were completely

included the execution stage of apoptosis during which

inhibited, even if the cytosolic ATP was kept at a normal level.

activationDNA

Thus, it is concluded that cytosolic ATP within apoptotic cells

fragmentation take place. Thereafter, a gradual decrease in theis maintained at a higher level even on the cell's deathbed andamount of cytosolic ATP to the zero level took place inthat elevation of the cytosolic ATP level is requisite to theassociation with concomitant loss of cell viability. When theapoptotic cell death process.

of

caspase-3

andinternucleosomal

staurosporin-induced ATP response was abolished, both

（15）免疫グロブリンアイソタイプ特異的な B リンパ球アポトーシス制御機構
鍔田武志，若林千里，安達貴弘（東京医科歯科大学大学院疾患生命科学研究部）

B リンパ球は抗原受容体 (BCR) として膜型免疫グロブなかった。抗 Ig 抗体刺激とともに CD22 や CD72 への抗リン (Ig) を発現する。BCR の機能はこれまで主に BCR

体を用いてこれらの分子を活性化するとアポトーシスがを抗 Ig 抗体で架橋することにより調べられてきた。今回，誘導された。したがって，CD22 と CD72 は抗原刺激の際

ナイーブ B 細胞（IgM,IgD 陽性）を抗原または抗 Ig 抗体の B 細胞アポトーシスで重要な役割を果たす。さらに，で刺激したところ，抗原刺激では B 細胞はアポトーシス

IgG 陽性細胞では，抗原刺激の際に CD22 の活性化がおをおこしたが，抗 Ig 抗体刺激では B 細胞は生存し，増殖

こらなかった。このため IgG 陽性細胞は IgM 陽性細胞にした。抗 Ig 抗体刺激では抗原刺激とは異なり，抑制性

くらべ活性化しやすく，免疫応答の際の効率よい IgG 産

BCR 共受容体 CD22 および CD72 分子の活性化がおこら

生の分子基盤を構成するものと考えられる。

（16）細胞外からの細胞死誘導システムの分子機構と生理機能
米原

Fas 経路と Wnt 経路のクロストークが存在することを示し，そのメカニズムと意義について報告した。また

204

伸（京都大学大学院生命科学研究科）

TGFbeta による細胞死のシグナル伝達機構についても報告を行った。

研究会報告3．心血管イオンチャネルの病態に関する新たな展開‐ゲノミクスからプロテオミクスへ‐
2003 年 11 月 25 日－11 月 26 日
代表：
世話人：

岡田

神谷

香一郎（名古屋大学環境医学研究所））

泰伸（岡崎国立共同研究機構生理学研究所）（１）バニロイド受容体型カチオンチャネル：心血管組織における伸展受容器としての可能性
村木克彦，伊藤智洋，大矢進，今泉祐治 （名古屋市立大学大学院細胞分子薬効解析学）

岩田裕子，片野坂友紀，重川宗一（国立循環器病センター・分子生理）（２）循環器における電位依存性カルシウムチャネル β サブユニットの機能解析（トランスジェニックマウスを用いて）
村上

学，徐峰，佐藤栄作，尾野恭一，飯島俊彦（秋田大学医学部機能制御医学講座））

3＋（３）心筋膜穿孔の La および PEG による閉鎖
大地陸男，宋玉梅 （順天堂大学医学部第二生理学教室）（４）過分極誘発陽イオンチャネルの発現制御機構と病態生理学的意義
桑原宏一郎，鷹野

誠，倉富

忍，堀江

稔，斉藤能彦（京都大学大学院細胞機能制御学）（５）Kir2.1 の研究から得られた心筋 IK1 の外向き電流のメカニズムに関する新知見：
2 つのモードのポリアミンブロックによる制御
石原圭子，頴原嗣尚（佐賀医科大学生理学講座））（６）G 蛋白制御カリウムチャネルの機能制御とシミュレーション
倉智嘉久，鈴木慎悟，石井優 （大阪大学大学院情報薬理学講座））（７）Na-Ca 交換輸送体の mRNA 安定化に対する Rho の関与
木村純子，前田佐知子，松岡功（福島県立医科大学医学部薬理学教室）（８）V. Vulnificus が産生する毒素の CFTR 活性化機構
高橋章，庄野加余子，角村寧子，山本千代，中尾成恵

田上奈緒美，中屋豊（徳島大学医学部特殊栄養学講座）
柏本孝茂（北里大学獣医学部公衆衛生））（９）P19CL6 分化心筋細胞のイオンチャネル発現の細胞内シグナル制御
鄭明奇，内納智子，賀来俊彦，小野克重（大分大学医学部循環病態制御講座）
門前幸志郎（東京大学大学院循環器内科））
小室一成（千葉大学大学院循環病態医科学））（10）骨格筋芽細胞と筋線維の電気生理学的特性
清水敦哉，佐合美紀，丹羽良子，盧智波，本荘晴朗，神谷香一郎（名古屋大学環境医学研究所液性調節分野）
）
堀場

充，李

鐘国，安井

健二，児玉

逸雄

（名古屋大学環境医学研究所循環器分野））（11）甲状腺ホルモンによるラット心房のイオンチャネルの修飾
渡部

裕，馬

梅蕾，鷲塚

隆，杉浦広隆，小村悟，池主雅臣，渡辺賢一，相澤義房（新潟大学大学院循環器学分野））

205

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（12）β 受容体第 2 細胞外ループに対する自己抗体によって生じた肥大型心筋症ウサギでの心臓電気生理三好俊一郎（慶應義塾大学医学部呼吸循環器内科，
慶應義塾大学医学部生理学教室，慶應義塾大学医学部心臓先進医療学講座）
福田有希子，谷本耕司郎，谷本陽子，岩田道圭，吉川勉，三田村秀雄，小川聡（慶應義塾大学医学部呼吸循環器内科，慶應義塾大学医学部心臓先進医療学講座）
金子章道（慶應義塾大学医学部生理学教室）（13）メキシレチン感受性とイオン選択性の変化を伴う特発性心室細動変異 Na チャネル
佐々木孝治，蒔田直昌，横井久卓（北海道大学大学院循環病態内科学））
木村彰方，平岡昌和（東京医科歯科大学難治疾患研究所）
角南明彦（グラクソスミスクラインつくば研究所））（14）新生仔ラット心筋細胞の虚血性 ATP 放出と ATP 透過性マキシアニオンチャネル活性化
A.K. Dutta, R.Z. Sabirov，浦本裕美，岡田泰伸（岡崎国立共同研究機構生理学研究所機能協関研究部門））+（15）ヒト培養平滑筋細胞に発現する電位依存性 Na チャネル (SCN9A) について
中島敏明，城太祐，飯田陽子，岩沢邦明，永井良三（東京大学医学部循環器内科）（16）プラトー相初期の電流変化と活動電位持続時間: computer simulation による検討
平野裕司，平岡昌和（東京医科歯科大学難治疾患研究所成人疾患研究部門（循環器病））（17）ラット心筋細胞の成長に伴う一過性カリウム電流増加とKChIP2 の役割
小林武志（札幌医科大学医学部生理学第一講座，札幌医科大学医学部外科学第二講座））
山田陽一，長島雅人，関純彦，筒浦理正，深尾充宏，當瀬規嗣（札幌医科大学医学部生理学第一講座）

安倍十三夫（札幌医科大学医学部外科学第二講座）
伊藤克礼，濱田洋文（札幌医科大学医学部分子医学研究部門）（18）IKr に対する抗体が原因と考えられる後天性 QT 延長症候群
原岡佳代，片山祐介，谷義則，中村一文，倉智嘉久，大江透（岡山大学大学院循環器内科学）（19）リゾリン脂質による心筋 IKs チャネルの調節
丁

維光，豊田

太，松浦

博（滋賀医科大学生理学第二講座））（20）朝鮮人参の心筋 IKs チャネル調節機構
古川哲史，白長喜，増宮晴子（東京医科歯科大学難治疾患研究所生体情報薬理分野））【参加者名】
村木克彦（名市大・大院），今泉祐治（名市大・大院）
，

環研）
，堀場

村上

院）
，鷲塚

学（秋田大・医），尾野恭一（秋田大・医），大地

充（名大・環研），渡部裕（新潟大・大隆（新潟大・大院），三好俊一郎（慶應大・誠医），佐々木孝治（北大・大院），蒔田直昌（北大・大院），（京大・大院），石原圭子（佐賀医大・生理），頴原嗣尚岡田泰伸（生理研），中島敏明（東大・医），平野裕司（東（佐賀医大・生理），倉智嘉久（阪大・大院），木村純子

京医歯大・難治疾患），小林武志（札幌医大・医），原岡（福島県立医大・医），高橋佳代（岡山大・大院），谷

義則（岡山大・大院），大江

透（岡山大・大院），丁維光（滋賀医大・生理），豊田陸男（順天大・医），辻川比呂斗（順天大・医），鷹野章（徳島大・医），庄野加余子（徳島大・医），小野克重（大分大・医），鄭明奇（大分大・医），清水敦哉（名大・環研），本荘晴朗（名太（滋賀医大・生理）
，松浦

大・環研）
，神谷香一郎（名大・環研），安井健二（名大・川哲史（東京医歯大・難治疾患）

206

博（滋賀医大・生理），古研究会報告【概要】
心血管系におけるイオンチャネルは，心筋の興奮の発対的減少が不整脈を誘発しやすい基質になっていること

生や伝導，収縮や弛緩の調節，細胞内外のイオンの輸送，も明らかにった。近年では研究手法が飛躍的に進歩し，ペプチドの産生や分泌などの生理機能を果たしている。

ゲノム情報の表現型である蛋白質（プロテオーム）を解析

このイオンチャネルに起因する心血管疾患は，最近の 10することでゲノム情報の機能面を解析し，蛋白質相互の年で遺伝子解析からチャネル蛋白の機能発現に至るまで相互作用を解析してその機能さらに細胞の機能情報ネッ

その病態が具体的に明らかにされだした。イオンチャネ

トワークを明らかにしようとする方向がある。本研究会

ルの構造やその発現様式に異常に由来する疾患は「イオは，このような状況を鑑み，心臓血管系のイオンチャネ

ンチャネル病」という概念で認識され，例えば家族性 QTルの分子構造と生理機能に関して，分子生物学，遺伝子++延長症候群や Brugada 症候群は K チャネルや Na チャネ

工学，電気生理学等の手法を用いた最近の研究成果の発

ルの構造変異による機能欠損あるいは機能異常亢進に基表と情報を交換し，イオンチャネルの構造異常と制御機づく心筋興奮性の異常に由来することが判明した。一方，構の破綻に起因する循環器病の解明と新しい治療法の確

心不全心肥大や心筋梗塞に伴ってイオンチャネルの機能立をめざすものである。

は変調してリモデリングを生じ，再分極電流の総和の相（1）バニロイド受容体型カチオンチャネル：心血管組織における伸展受容器としての可能性
村木克彦 1) ，岩田裕子 2) ，片野坂友紀 2) ，伊藤智洋 1) ，大矢進 1) ，

重川宗一 2) ，今泉祐治 1)（1）名古屋市立大学大学院薬学研究科））（2）国立循環器病センター・分子生理））
血管平滑筋における自発性の筋緊張は血管圧を制御すび 4 型 TRPV が発現していた。さらに TRPV2 特異的抗る重要な因子である。本研究ではこの筋緊張におけるバ体を作成し，TRPV2 のタンパク発現について検討したとニロイド受容体型カチオンチャネル (TRPV) の関与につころ，平滑筋特異的アクチン陽性細胞に TRPV2 タンパ

いて検討した*。

クが発現していた。また TRPV2 特異的アンチセンスオ

低浸透圧刺激 (HS) によりマウス大動脈平滑筋細胞をリゴヌクレオチドをマウスの血管平滑筋細胞に導入し，膨化させたところ，内向き電流 (INSC) の活性化および細TRPV2 タンパクをノックダウンさせたところ，HS 誘発

2+胞内カルシウム濃度 ([Ca ]i) の上昇が観察され，両反応の INSC 及び[Ca2+]i 上昇は有意に抑制された。

とも TRPV の阻害薬であるルテニウムレッドにより抑制された。RT-PCR 法により TRPV の遺伝子発現を確認し血管平滑筋において，TRPV2 は筋緊張を制御する伸展受容に関与する可能性が高いと考えられる。

たところ，マウスの血管平滑筋には主に 2 型 (TRPV2) 及*Cir. Res. 93:829-838, 2003

（2）循環器における電位依存性カルシウムチャネル β サブユニットの機能解析（トランスジェニックマウスを用いて）
村上

学，徐峰，佐藤栄作，尾野恭一，飯島俊彦（秋田大学医学部機能制御医学講座）

電位依存性カルシウムチャネルは，心筋収縮など，興する。我々はカルシウムチャネルの副サブユニットであ

奮性細胞におけるシグナル伝達のために重要な役割を有るβサブユニットに焦点を当て，その生理学的重要性を207

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

を示し，生後数週間で死亡することが確認された。β2 変遺伝子変異マウスを用いて解析している。
RT-PCR による発現解析では心筋におけるα1C とβ2,3の発現を確認した.洞房結節における 2,3,4 のβ，および
α1C とα1D の発現を確認した。

異マウスは有意な血圧低下を示し，心筋膜標本における
総 DHP 結合能が低下していた。
心臓における複数のβサブユニットが発現しているこ

β3 遺伝子変異マウスは,直接血圧測定において有意にと，各βサブユニット遺伝子変異により，さまざまな表

高い平均血圧を示した。さらに頸動脈洞圧迫に対する圧現型が認められたことにより，それぞれ固有の役割を担

反射の低下が認められた。β4 変異マウスは小脳失調症状っていることが示唆された。

（3）心筋膜穿孔の La3＋および PEG による閉鎖
大地陸男，宋玉

脂質二重層は大電場や膜傷害性物質によって穿孔する。

梅（順天堂大学医学部第二生理学教室）

ルスまたは LPC (10µM) で誘発される EB 蛍光増大を著明

過分極および lysophosphatidyl-choline (LPC) によるウサに抑制した。さらに-160mV，40s のパルスを反復して，ギ心室筋細胞の膜穿孔は，不規則な内向き電流 Ihi およ

パルス毎の Ihi 積分値と EB 蛍光増大を求めて PEG の作

び，核および細胞内質の ethidium (EB) 蛍光増大で同定し用を検討した。5%PEG4000 は直ちに EB 蛍光増大を抑制

3+した。分子量 400，4000，20,000 の効果を比較検討した。

は Ihi を濃度依存

すべて EB 蛍光増大を有意に抑制したが，PEG4000 の効性に減少したが，EB 蛍光減少は僅かであった。PEG4000

果が最大であった。PEG は膜損傷部を覆い，比較的大き（2 および 5%W/V）は Ihi に影響することなく，過分極パな分子の通過に対して閉鎖効果をもたらすと考えられた。

うる。本研究では Polyethylene glychol (PEG) および Laの膜穿孔部閉鎖作用を検討した。La3+（4）過分極誘発陽イオンチャネルの発現制御機構と病態生理学的意義
桑原宏一郎，鷹野

誠，倉富

忍，堀江

稔，斉藤能彦（京都大学大学院細胞機能制御学）

心不全は高血圧・虚血性心疾患等の様々な原因で生NRSF) では，拡張型心筋症を起こすと共に不整脈によりじ，その死因の約半数をしめる不整脈死・突然死の機構

突 然 死 す る こ と を 報 告 し た (Kuwahara,K., Saito,Y.,には不明な点が多い。一般に不全心においては心房利尿Takano,M. et al. EMBO J. in press) 。この dn NRSF マウス

ペプチド (ANP) に代表される胎児型心筋遺伝子の再発の単離心室筋の静止膜電位は-77.8±3.0 mV と，野生型

現が亢進する。不全心筋においては，胎児型イオンチャ

BL6 マウス (-82.7±2.7 mV) よりも有意に浅い。また活動

ネルのうち，過分極誘発陽イオンチャネル (HCN2 および

電 位 持 続 時 間 (APD90) も 野 生 型 マ ウ ス の 120.8 ± 7.1

HCN4) と，T 型 Ca チャネル (CACNA1H) の発現が上昇すmsec に対して 148.5±14.9 msec と有意に延長していた。

ることが知られている。我々は，HCN2，HCN4，CACNA1H

さらに dn NRSF Tg マウス心室筋細胞はカテコラミン刺遺伝子の発現が NRSF という抑制性転写因子によって制激により異常自動能を示すことが多く，細胞内 Ca オー

御されており，
NRSFの機能を失活させた優性抑制変異体

バーロードが生じていることが判明した。

を心筋特異的に過剰発現させた遺伝子改変マウス (dn208研究会報告（5）Kir2.1 の研究から得られた心筋 IK1 の外向き電流のメカニズムに関する新知見：2 つのモードのポリアミンブロックによる制御
石原圭子，頴原嗣尚（佐賀医科大学生理学講座）

心室筋細胞の静止電位付近で大きく流れる IK1 の外向

ルミン/10-100µM スペルミジン存在下に流れる外向き電き電流振幅は主に細胞内ポリアミンによる電位依存性ブ

流はこの過剰コンダクタンスによるものであった。これロックにより制御されると考えられている。我々は全細らの G-V 関係は，Kir2.1 チャネルのポリアミンブロック

胞記録で IK1 と極めて似た性質を示す Kir2.1 チャネルをに親和性が異なる二つのモードがあると仮定したモデル

293T 細胞に発現させ，inside-out パッチ膜から記録されるによってよく説明された。高親和性モードでブロックさ

巨視的電流に対するポリアミンブロックを調べた。

れる割合はスペルミン存在下で 0.9，スペルミジン存在下

5-10µMスペルミンあるいは 10-100µMスペルミジン存在

で 0.75，共存下ではこの中間値であった。ポリアミンは下の外向き電流の I-V 関係は IK1 の外向き電流の I-V 関係

チャネルと細胞内領域において結合することによって，と似ていたが，それ以下の濃度ではプラトーあるいは二ポリアミン感受性の異なる 2 つのチャネル状態の平衡を峰性を示した。弦コンダクタンス (G) と電圧の関係を解調節する働きも持つと考えられた。本研究結果よりIK1 外析すると，ボルツマン式によってフィットされない“過向き電流の大部分は主に低親和性モードでブロックされ剰”コンダクタンスが正電位側に存在し，5-10µM スペ

るチャネルを流れることが示唆された。

（6）G 蛋白制御カリウムチャネルの機能制御とシミュレーション
倉智嘉久，鈴木慎悟，石井優 （大阪大学大学院情報薬理学講座）

G蛋白質サイクル調節 (Regulators of G protein signalling;

ホリン脂質のうち PIP3 と特異的に結合し，CaM が競合的

RGS) 蛋白質は三量体G 蛋白質のαサブユニット上のGTPに RGS 蛋白質に結合することにより，PIP3 と RGS 蛋白

を GDP に加水分解する反応を促進する作用をもつ。我々質の結合を解離することが分かった。これら PIP3 およびは RGS 蛋白質が非活性化状態ではホスホリン脂質の一CaM との結合はいずれも RGS ドメイン上の塩基性アミ種である，ホスファチディルイノシトール 3 リン酸 (PIP3)

ノ酸残基クラスター上で行われ，これはほとんどすべてが結合することにより抑制されており，カルモデュリンの RGS 蛋白質で保存されていることから，この調節機構(CaM) がカルシウム刺激依存性に PIP3 による抑制を脱抑は普遍的なものであることが示唆された。このように生制する調節機構があることを明らかにした。またこれが細胞ではG蛋白質サイクルが RGS 蛋白質により動的に調

心房筋に存在する G 蛋白質制御カリウムチャネル (G節されており，G 蛋白質制御カリウムチャネルの様々な+

protein-gated K channel: KG) 電流に見られる relaxation とカイネティクスを詳細に検討することにより，G 蛋白質

呼ばれるある特徴的な電位依存性特性の背景となっていサイクルの生理的な数理モデルを構築することに現在成るものであることを解明した。さらに RGS 蛋白質はホス

功しつつある。

209

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（7）Na+/Ca2+交換輸送体の mRNA 安定化に対する Rho の関与
木村純子，前田佐知子，松岡功（福島県立医科大学医学部薬理学教室）
心筋の Na+ / Ca2+交換体 (NCX) 発現は病態により変化

を Flv と同時に加えると，NCX 発現抑制は解除された。

するが機序は不明である。高脂血症薬フルバスタチン

MA 代謝物のゲラニルゲラニルピロリン酸，またはファ(Flv) は HMG-CoA 還元酵素を阻害し，コレステロール合ルネシルピロリン酸を加えると，Flv による NCXmRNA

成を抑制するが，低分子量 GTP 結合蛋白活性化も抑制す

減少は回復した。この結果は，NCX1mRNA 発現に低分る。低分子量 G 蛋白は，様々な蛋白合成に関与している。

子量 GTP 蛋白 Rho，Rac，Ras 等の関与を示唆する。Rho

そこで我々は NCX1 発現に低分子量 G 蛋白が関与するかを特異的に阻害するボツリヌス毒素C3を発現させた細胞

Flv を用いて調べた。ラット心筋由来 H9c2 細胞を用い，では NCX mRNA 発現が対照細胞に比べ有意に減少した。

RT-PCR 法で NCX1 と GAPDH の mRNA 発現量を調べた。

また，mRNA 合成阻害薬 5,6-dichlorobenzimidazole 存在下

Flv は NCX1 mRNA を濃度および時間依存的に低下させで，Flv は NCX mRNA 減少を促進した。即ち，Rho はた。HMG-CoA 還元酵素で生成されるメバロン酸 (MA)NCX mRNA の安定化に関与していることが示唆された。

（8）V. Vulnificus が産生する毒素の CFTR 活性化機構高橋章 1) ，庄野加余子 1) ，角村寧子 1) ，山本千代 1) ，中尾成恵 1) ，
田上奈緒美 1) ，柏本孝茂 2) ，中屋

豊 1)（1）徳島大学医学部特殊栄養学講座）（2）北里大学獣医学部公衆衛生）

Vibrio vulnificus は，汽水域から海水域に生息する低度

vulnificu は上皮細胞の Cl-分泌を促進したが，∆Vvha は促

好塩性のグラム陰性桿菌であり，人食いバクテリアとし進しなかった。さらに Vvha を精製し，上皮細胞のイオて恐れられている。本菌の主要な病原因子として金属プン輸送に与える影響を測定した。すると Vvha が cystic

ロテアーゼと細胞溶解毒 (Vvha) が知られている。溶血毒

fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) を活性の作用は，ラット大動脈の収縮を引き起こすという報告

化することをみいだした。Vvha による CFTR の活性化はと下痢誘導に関与しているとの報告があるが，その機構

sutaurosporin や Rp-cAMPs の前投与により阻害されるこは解明されていない。本研究では，細胞溶解毒が上皮細とより Kinas 依存性であると考えられたが，Vvha は細胞胞のイオン輸送に与える影響を中心に解析した。

内 cAMP や細胞内 cGMP 濃度を変化させなかった。さらまず，
Vibrio vulnificus のVvha 遺伝子をノックアウトした菌 (∆Vvha) を作成した。臨床分離株の wild type Vibrio

210に Vvha による CFTR 活性化機構について議論する。

研究会報告（9）P19CL6 分化心筋細胞のイオンチャネル発現の細胞内シグナル制御
鄭明奇 1) ，内納智子 1) ，門前幸志郎 2) ，小室一成 3) ，賀来俊彦 1) ，小野克重 1)（1）大分大学医学部循環病態制御講座）（2）東京大学大学院循環器内科）（3）千葉大学大学院循環病態医科学）

マウスEC 細胞由来 P19CL6 細胞はdimethyl sulfoxide のp38-MAP キナーゼの阻害によって発現が抑制され，細胞刺激によって心筋細胞分化誘導を受ける。P19CL6 細胞

膜電位も未分化 P19CL6 細胞と同程度であった。一方，由来の分化心筋細胞における膜電流形成に関わる細胞内古典的 (ERK1,2) MAP キナーゼ及び ERK5 の活性抑制下

シグナル，とりわけMAP キナーゼを介するイオンチャネの分化心筋は自動拍動性を示し，3 種のペースメーカイ

ル発現の制御様式の解明を行う。P19CL6 細胞は分化誘

オンチャネルの発現も対照と同程度に観察された。心筋導後に過分極誘発内向き電流 (Ih) と 2 種類の Ca チャネル

細胞の分化過程におけるペースメーカイオンチャネルの電流 (ICa.L, ICa.T) を発現し自動拍動性を示した。分化誘導発現に非古典的 MAP キナーゼ (p38-MAPK) を介するシ後に出現する自動拍動とペースメーカイオンチャネルは

グナル経路が関わることが示唆された。

（10）骨格筋芽細胞と筋線維の電気生理学的特性
清水敦哉 1) ，佐合美紀 1) ，丹羽良子 1) ，盧李

智波 1) ，本荘晴朗 1) ，堀場

充 2)

鐘国 2) ，安井健二 2) ，児玉逸雄 2) ，神谷香一郎 1)（1）名古屋大学環境医学研究所液性調節分野）（2）名古屋大学環境医学研究所循環器分野）

背景：骨格筋芽細胞を用いた心筋への細胞移植療法は

2) 分化誘導型骨格筋芽細胞：活動電位は発生しないが，既にヒトへの臨床検討が実施され，心機能改善に関する

静止膜電位は上昇した (-49±2mV, n=5) 。3) 非自発興奮型

有用性と高頻度に致死性不整脈を合併することが明らか

筋管細胞 ：活動電位（巾 20ms）が発生し静止膜電位はとされている。今回我々は移植後の催不整脈性に関する-49mV であった (49±2 mV (n=5) ) 。4) 自発興奮型筋管細機序を明らかとするために，培養経過中の骨格筋芽細胞

胞：最大拡張期膜電位は-35mV (-35±2 mV (n=4) ) であった。

の電気生理学的特性の変化を検討した。

活動電位持続時間は 20ｍ秒であった。なお，INa, ICas, IK1,

方法：マウス大腿より骨格筋芽細胞を酵素学的に単離・培養した。培養 9 日目に骨格筋芽細胞の培養液を変更することにより，筋線維へと分化誘導した。パッチク
ランプ法を用いて膜電位，膜電流を記録した。

Ito, IKur の 5 種類のチャネルが筋芽細胞 3) ，4) に発現していた。
結語： 1) 骨格筋芽細胞の分化に伴い，自動能を呈する細胞が出現した。この自動能が不整脈の出現に寄与して

結果：1) 分化誘導前骨格筋芽細胞：静止膜電位は過分いる可能性が示唆された。2) この自動能が不整脈に直接極の状態にあった (-102±5mV, n=6) が活動電位は発生し関与するか否かを検討するために，現在我々は In Vivoなかった。9 日目以後の細胞は以下の 3 群に分類された。

モデルを用いて検討中である。

211

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（11）甲状腺ホルモンによるラット心房のイオンチャネルの修飾
渡部

裕，馬

梅蕾，鷲塚

隆，杉浦広隆，小村悟，池主雅臣，渡辺賢一，相澤義房（新潟大学大学院循環器学分野）

甲状腺機能亢進症例において心房細動をしばしば合併投与により Kv1.5 は対照群に比し有意に増加し，KvLQT1

するが，その機序に関する電気生理学的な検討は十分でとα1c は減少した。Kv4.2，erg と minK は不変であった。

ない。

活動電位持続時間は T3 投与にて 30%短縮した。T3 は【方法】ラットに甲状腺ホルモン (T3) を7 日間投与し，両IKur を対照群に比し有意に増大させたが Ito を変化させ心房筋における Kv1.5，Kv4.2，KvLQT1，erg，minK 及びなかった。T3 は ICal を減少させると共にイソプロテレ

L 型カルシウムチャネル (α1c) の mRNA レベルを RNase

ノールに対する反応も低下させた。

protection assay 法により対照群と比較した。また両群に【結果】T3 はラット心房筋に Kv1.5 と IKur を増加させ，+おいて心房の活動電位，一過性外向き K 電流 (Ito) ，+

α1c と ICal を減少させた。この変化が甲状腺機能亢進症

ultra-rapid K 電流 (Ikur) 及びL型カルシウム電流 (ICal) を患者における心房細動の合併に関与している可能性が示

全細胞型パッチクランプ法にて測定した。

唆された。

【結果】T3 は心拍数を対照群に比し 42%増加させた。T3（12）β 受容体第 2 細胞外ループに対する自己抗体によって生じた肥大型心筋症ウサギでの心臓電気生理三好俊一郎 1) ,2) ,3) ，福田有希子 1) ，谷本耕司郎 1) ，谷本陽子 1) ，岩田道圭 1)
吉川勉 1) ，三田村秀雄 1) ,3) ，金子章道 2) ，小川聡 1)（1）慶應義塾大学医学部呼吸循環器内科 1）（2）慶應義塾大学医学部生理学教室 2）（3）慶應義塾大学医学部心臓先進医療学講座 3）

心筋症の約 8 割の患者から何らかの自己抗体が検出さと予想された。またこの自己抗体をウサギに産生させるれる。その中でも比較的高い頻度で，β受容体刺激作用と肥大型心筋症を呈することから，この自己抗体自体がのあるβ受容体第 2 細胞外ループに対する自己抗体が検心筋症の発症過程に重要な働きをしている可能性が考え出される。当該施設での拡張型心筋症患者の約半数に同られた。今回我々はこの肥大型心筋症ウサギモデルを用

自己抗体が検出され，多変量解析を用いた検討でそれらいて心臓電気生理学的な異常を，心電図，微小電極法にの患者では有意に心室頻拍と突然死が多いことが明らか

よる活動電位記録，パッチクランプ法及び Fluo-3 を用いとなり，何らかの心臓電気生理学的な異常を生じるもの

た細胞内 Ca イオン濃度測定にて明らかにした。

212

研究会報告（13）メキシレチン感受性とイオン選択性の変化を伴う特発性心室細動変異 Na チャネル
佐々木孝治 1) ，蒔田直昌 1) ，角南明彦 3) ，横井久卓 1) ，木村彰方 2) ，平岡昌和 2)（1）北海道大学大学院循環病態内科学）（2）東京医科歯科大学難治疾患研究所）（3）グラクソスミスクラインつくば研究所）【目的】Brugada 症候群の起因遺伝子の一つである変異

促進しており，選択性フィルターを介したメキシレチン

Na チャネル S1710L は，Na チャネル拮抗薬の動態に重要の解離亢進が示唆された。膜不透過性リドカイン誘導体

な役割を果たす輪状に配列する選択性フィルター残基のQX314 を細胞内に投与したところ，S1710L の QX314 解

ひとつに隣接しているため，変異によるチャネル構造の離が有意に促進していた（時定数：WT= 1017 s, S1710L=

変化が薬剤感受性を直接変化させている可能性がある。

209 s）。さらに S1710L は K 透過性が有意に亢進するこ

S1710L に対する Na チャネル阻害薬の薬理学的特性を検とから (pK/pNa: WT= 0.09, S1710L= 0.16) ，イオン通過孔討した。【方法】tsA201 培養細胞に正常 (WT) またはに面していることも判明した。【結語】Brugada 症候群

S1710L チャネルを発現させ，パッチクランプ法で全細胞に共通する「Na チャネルの機能低下」という機能異常を

Na 電流を記録した。【結果】S1710L は WT にくらべて持ちながら，S1710L 患者の ST が Na チャネル阻害薬でメキシレチン (50µM) のトニックブロックがやや亢進し，

上昇しなかった機序は，選択性フィルター近傍の構造的

頻度依存性ブロックは逆に減弱した。薬剤非存在下では変化によって薬剤のトラップが不十分になり，イオン通S1710L の不活性化からの回復は WT より遅かったが，メ過孔を解した薬剤の解離が促進するためであると考えら

キシレチンによるブロックからの回復は逆に S1710L がれた。

（14）新生仔ラット心筋細胞の虚血性 ATP 放出と ATP 透過性マキシアニオンチャネル活性化
A.K. Dutta，R.Z. Sabirov，浦本裕美，岡田泰伸（岡崎国立共同研究機構生理学研究所機能協関研究部門）

虚血・低酸素条件下では心臓の間質の ATP レベルが上

チャネルが活性化され，このチャネルはアニオン型 ATP

昇することが古くから知られているが，そのメカニズムに対しても透過性を示すことが明らかとなった。更には，は不明であった。初代培養した新生仔ラット心室筋細胞

このマキシアニオンチャネルの薬理学的性質は，ATP 放を低浸透圧，低酸素又は化学的虚血条件下におくと，い出のそれと同一であることが明らかになった。これらのずれの場合も細胞外に ATP が放出されることが判明し結果から，新生仔心筋細胞は虚血・低酸素に対して ATPた。この ATP 放出はバイオセンサー法によって単一心筋放出で応答し，その放出路にマキシアニオンチャネルが細胞表面でも検出された。また，これらの条件下では約関与していることが結論された。

390 pS の単一チャネルコンダクタンスのマキシアニオン

213

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（15）ヒト培養平滑筋（冠動脈，肺動脈，気管支平滑筋）細胞に発現する
電位依存性 Na+チャネル（SCN9A）について
中島敏明，城太祐，飯田陽子，岩沢邦明，永井良三（東京大学循環器内科）【目的】電位依存性 Na+チャネル (INa) は，平滑筋では一不活性化を遅延した。この不活性化曲線のVh は，約-40mV部の phasic な平滑筋に発現しているのみで，冠動脈などであり，心筋に発現する INa より脱分極側にあった (膜電の tonic な平滑筋には通常はみられない。今回，我々は，

位は，いずれも-40～-50mV) 。RT-PCR では，いずれの細ヒト冠動脈，肺動脈，気管支平滑筋の培養細胞に出現す胞においても SCN9A の発現を認め，免疫染色にて，そる INa の電気生理学的および分子生物学的特徴につき検の発現が確認された。Retinoid acid 処理は，INa の発現の討した。【方法】Patch 電極を用いた whole-cell clamp 法

減少とα-actin の発現の増強を認めた。ヒトから得られたによる電気生理学的検討および RT-PCR (SCN1A-11A) ,正常組織の平滑筋組織の免疫組織化学的検討では，INa

real-time PCR, 免疫染色によるチャネル蛋白，mRNA のの発現は見られなかった。【結語】冠動脈などのヒト培発現を検討した。【結果】いずれの細胞においても，INa

養平滑筋細胞に発現する INa は，TTX 感受性で，SCN9Aが見られた。TTX は，用量依存的に抑制し,その 50%抑制から構成されていると考えられた。この発現には，細胞濃度は約 7nM であり，veratridine, chloramine T は，そのの脱分化などが関与している可能性が示唆された。

（16）プラトー相初期の電流変化と活動電位持続時間: computer simulation による検討
平野裕司，平岡昌和（東京医科歯科大学難治疾患研究所成人疾患研究部門（循環器病））

心筋の活動電位持続時間 (APD) はプラトー相におけづいていた。Luo-Rudy モデルでも電流注入による"逆方る K 電流などの外向き電流と Ca 電流などの内向き電流向"への APD の変化が認められた。これには IKs の活性化のバランスによって決定される。一般に外向き電流はの違いのみならず，プラトー初期においてCa の流入量とAPD 短縮，内向き電流は APD 延長に寄与するが，活動Ca transient が大きく変化し，これが ICa,L, INa-Ca, IKs などの電位初期に電流を変化させるとその効果は必ずしもこの電流を様々に修飾していた。我々のCa 依存性不活性化の原則に従わない (Wehrens et al. 2000) 。我々は種々の心室新しい定式化を導入したモデル (Biophys.J.2003) では

筋活動電位モデルを用い，プラトー相初期の電流変化がAPD の変化はより強く認められた。心筋における細胞内

APD に及ぼす効果を検討した。古典的な Beeler-Reuter

Ca の dynamics の変化とこれによる電流系の修飾は心臓のモデルにおいて活動電位初期50msecに内向き（脱分極）の電気活動に大きな影響を与え得るが，その詳細にはな

電流を与えると APD は短縮，外向き電流では延長した。

お未知な点が多く，さらに様々な実験やモデリングの試

この変化は主に膜電位依存性活性化による IK の相違に基みが必要である。

214

研究会報告（17）ラット心筋細胞の成長に伴う一過性カリウム電流増加と KChIP2 の役割
小林武志 1) ,2) ，山田陽一 1) ，長島雅人 1) ，関純彦 1) ，筒浦理正 1)

深尾充宏 1) ，伊藤克礼 3) ，濱田洋文 3) ，安倍十三夫 2) ，當瀬規嗣 1)（1）札幌医科大学医学部生理学第一講座）（2）札幌医科大学医学部外科学第二講座（3）札幌医科大学医学部分子医学研究部門
胎生期から出生後のIto,f の変化がKv4.2 ではなくKChIP2い細胞と比べ Kv4.2 の蛋白質が細胞膜領域に多く存在しの変化に依存しているのではないかと考え，出生前後（胎ていることが確認された。これらの知見から，出生前後

生 12 日目～出生後 10 日目）におけるラット心室筋細胞の成長に伴うIto.f の増加はKChIP2 の発現増加に依存しての Kv4.2 と KChIP2 の mRNA の発現量の変化を定量 PCRいると思われた。

にて測定した。胎生期から新生児期を通じて Kv4.2 は殆

ラット・マウスなどの小動物の心筋細胞では成長に伴ど変化しなかったのに対し，KChIP2 は著明に増大していう活動電位持続時間の短縮が観察され，その主な原因とた。そこで Kv4.2 は発現しているが Ito,f はほとんど観察

して，Ito の増大が示唆されている。そこで，KChIP2 を導されない胎生 12 日目の心室筋細胞に KChIP2 のみをアデ

入し，Ito (Ito.f) のみを増大させた胎児心筋での活動電位持ノウイルスベクターを用いて導入・発現させたところ大続時間を検討したところ，有意な変化は観察されなかっきな一過性外向き電流が観察された。電流特性の解析よた。その為，成長に伴う活動電位持続時間の短縮に関し

りこの電流は Ito.f であると同定した。また蛍光抗体法にては Ito 以外の要素についても検討する必要があると思よる解析から，KChIP2 を導入した細胞では導入していな

われた。

（18）IKr に対する抗体が原因と考えられる後天性 QT 延長症候群
原岡佳代，片山祐介，谷義則，中村一文，倉智嘉久，大江透（岡山大学大学院循環器内科学）

QT 延長症候群（LQTS）は，心電図上著明なQT 時間のの原因であると仮説を立てた。

延長および Torsades de Pointes (TdP) が起こり，失神発作

HEK293 細胞に HERG をトランスフェクションさせたや心臓突然死となる致死的疾患である。遺伝的背景を認ものを用いて，HERG 電流を計測した。この患者の血清

める先天性のものと，薬剤，電解質異常などの二次的要と IgG で培養した細胞は HERG 電流の減少が認められた。

因により QT 時間が延長する後天性に分類できる。今回免疫染色で見るとこの患者の IgG は HERG チャネルを発

我々は後天性 QT 延長症候群の原因が，IKr に対する抗体現している細胞に結合し，それを減少させていた。

であると考えられた症例を経験したので報告する。

この患者の IgG は HERG チャネルに対する自己抗体を症例は 42 歳女性。後天性 LQTS と考えられ原因検索を含み，それにより心筋の IKr が減少したと考えられまし

するも既存の原因は認められなかった。また家族歴もなた。これは LQTS の新しい原因であると考えられました。

く，以前の心電図も正常であり，先天性は否定的であっ引き続き，どのくらいの頻度であるか検索することが必た。後天性の新しい原因検索を施行したところ，IgG 高要である。

値と抗 SSA / Ro 抗体陽性認められた。これらが QT 延長215

第 25 巻（Dec,2004）

生理学研究年報（19）リゾリン脂質による心筋 IKs チャネルの調節
丁

維光，豊田

虚血心筋で上昇するリゾホスファチジルコリン (LPC)太，松浦博（滋賀医科大学生理学第二講座）

た。3) LPC による増大作用は compound 48 / 80 によって+は細胞外の K 蓄積や活動電位の短縮を引き起こし，こも抑制された。これらの実験結果は，細胞外 LPC が PTX

れらの作用は虚血時にみられる不整脈の発生に寄与して感受性 G 蛋白-ホスホリパーゼ C (PLC) と連関した細胞膜+いると考えられている。しかし，LPC の心筋 K チャネ

受容体刺激を介して IKs を増大させたことを示唆する。さルに対する効果は十分には明らかにされていない。今回

らに，LPC による IKs の増大反応は細胞内に PIP2 (100 µM)+

我々は，LPC の緩徐活性型遅延整流性 K チャネル (IKs) にを負荷すると有意に減少し，また，bisindolylmaleimide I

およぼす効果についてモルモット単離心房筋細胞に全細によっても部分的に抑制された。よって，細胞外 LPC に

胞型パッチクランプ法を適用して検討した。その結果，

よる IKs の増大作用には PLC の活性化に伴う細胞膜 PIP2

1) 細胞外 LPC は IKs を濃度依存性に (K1/2 = 1.19 µM) 増大

含量の減少ならびに PKC の活性化が関わっていると考させ，その最大反応（増加率，2.03 ± 0.12 倍）は 5 µM でえられた。また，この LPC の作用は虚血心筋でみられる得られた。2) LPC による IKs の増大作用は GDP β S 負荷，

細胞外の K+ 蓄積や活動電位の短縮に寄与していると思もしくは百日咳毒素 (PTX) 処理により有意に抑制されわれた。

（20）朝鮮人参の心筋 IKs チャネル調節機構
古川哲史，白長喜，増宮晴子（東京医科歯科大学難治疾患研究所生体情報薬理分野）【背景・目的】朝鮮人参 Panax ginseng は心血管保護作用(NO) ドナーにより再現され，NO合成酵素阻害薬やNOスを有しており，我々は緩徐活性化遅延整流カリウム電流

カベンジャーにより抑制された。(3) IKs 増強は guanylate(IKs) 活性化が重要となることを明らかにした。今回はcyclase 阻害薬では抑制されず，thiol アルキル化剤で抑制

Panax ginseng の IKs 増強作用のメカニズムを検討した。

さ れ た 。 Ginsenoside Re に よ る IKs 増 強 は 還 元 剤【方法】モルモット単離心室筋細胞から，パッチクランプ

dithiothreitol によりもとに戻った。

全細胞電流記録法を用いて IKs を記録した。

【まとめ】Panax ginseng の IKs 増強作用は，そのステロイ【結果】 (1) Panax ginseng のステロイド様成分 ginsenoside

ド様成分 ginsenoside Re が臨床使用濃度範囲でもたらす。

Re が IKs を濃度依存的に増強し，その IC50 は 1.3±0.1 µM

これは NO によるチャネル蛋白の直接のニトロ化による。

と臨床使用濃度範囲にあった。(2) IKs 増強は一酸化窒素

216

研究会報告４．バイオ分子センサー研究会
2003 年 5 月 21 日－5 月 22 日
代表・世話人：富永真琴（三重大学医学部）
所内対応者：森泰生（統合バイオサイエンスセンター））（１）腎マクラデンサ細胞の NaCl センサー ATP チャネル
岡田泰伸，サビロブ・ラブシャン，林誠治，森島繁，J-Y Lapointe，PD Bell（生理学研究所・機能協関部門））（２）アミノ酸センサーの探索
金井好克（杏林大学・医学部・薬理学教室））（３）機械受容チャネル TRPV4 の構造と機能
鈴木誠（自治医科大学・薬理学講座）-（４）大脳皮質ニューロンの容積センサーCl チャネル
井上華，岡田泰伸（生理学研究所・機能協関部門）（５）心筋ストレッチセンサーの分子メカニズム古川哲史（東京医科歯科大学・難治疾患研究所・生体情報薬理分野）（６）血管内皮細胞における機械受容と細胞反応
辰巳仁史，早川公英，河上敬介，清島大資，曽我部正博（名古屋大学大学院医学系研究科）（７）Cell acidosis 環境における膜電位依存性プロトンチャネルの応答様式
久野みゆき，森畑宏一，森啓之，酒井啓，川脇順子（大阪市立大学大学院・医学研究科）（８）プロトン依存性電位作動性チャネル PCL
森泰生（統合バイオサイエンスセンター・細胞生理部門）（９）温度センサーとしての TRP チャネル
冨樫和也，沼崎満子，森山朋子，東智広，村山奈美枝，富永知子，富永真琴（三重大学・医学部・分子細胞生理学分野）（10）線虫 C. elegans における感覚ニューロン機能の多様性
森郁恵（名古屋大学大学院・理学研究科）（11）細胞内信号伝達を担うへム関連タンパク質
齋藤正男（東北大学・多元物質科学研究所））（12）タンパク質グルタチオン化：酸化ストレスのセンシング機構
内田浩二（名古屋大学大学院・生命農学研究科）（13）共鳴ラマン分光法によるガスセンサー蛋白の特異的センシングメカニズムの解明
北川禎三（統合バイオサイエンスセンター・生体分子部門））（14）嗅覚細胞において cAMP はユニバーサルな情報伝達因子である
竹内裕子，倉橋隆（大阪大学大学院・生命機能研究科））（15）GFP を用いたカルシウムセンサー G-CaMP の改良とその応用
中井淳一（理化学研究所・脳科学総合研究センター））（16）クリプトクロームの機能
藤堂剛（京都大学・放射線生物研究センター））217

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（17）核内レセプター VDR によるビタミン D・胆汁酸認識機構の解析
安達竜太郎，山田幸子，下村伊一郎，槇島誠（大阪大学大学院・生命機能研究科）（18）開状態におけるイオンチャネルポアの柔軟性の分子基盤
藤原祐一郎，久保義弘（東京医科歯科大学大学院・医歯学総合研究科））（19）脳黒質網様部ニューロンのエネルギー基質センシング機構
山田勝也，袁宏杰，稲垣暢也（秋田大学・医学部・生理学第一講座））（20）糖・脂質代謝センサーとして働く ABC タンパク質の作用メカニズム植田和光（京都大学大学院・農学研究科））【参加者名】
稲垣暢也，山田勝也（秋田大・医），齋藤正男（東北大），

都大大院・農），久野 みゆき（大阪市大大院・医），辰巳

金井 好克（杏林大・医），古川哲史（東京医科歯科大大仁史（名古屋大大院・医），倉橋 隆，竹内 裕子（大阪大院），久保 義弘，藤原 祐一郎（東京医科歯科大大院），

大院），富永 真琴，沼崎満子，森山 朋子，冨樫 和也，

槇島 誠，安達竜太郎，森田健太郎，金子恵美，中野寛之

東 智広，村山 奈美枝，三村 明史（三重大・医），岡田 泰（大阪大大院・生命機能），鈴木 誠（自治医大），中井 淳

伸，R.Sabirov，清水 貴浩，高橋 信之，井上 華，森島繁

一（理研），森郁恵（名古屋大大院・医），内田浩二（名（生理研），北川禎三，岡村 康司，岩崎 広英，久木田 文

古屋大大院），藤堂剛（京都大・放生研），植田和光（京夫，森泰生，原 雄二（統合バイオ）【概要】
細胞は，それを取り巻く環境の大きな変化の中で，そ自の機能に重要な役割を果たしている。このバイオ分子の環境情報を他のシグナルに変換し，細胞内や周囲の細センサーは，細胞生存の要とも言える重要な存在であり，胞に伝達することによって環境変化に対応しながら生き

創薬のターゲットにもなっている。こうした細胞膜・細ている。細胞が存在する臓器・組織によって細胞が受け胞質内・核内に存在するバイオ分子センサータンパク質

取る信号は異なり，従って細胞が持っている信号を受信の構造と機能の解明を，既に遺伝子の明らかになっていする機能も異なる。最近，膜の代謝型受容体のみならず，る分子の研究を中心に新たな分子の探索も含めて，分子チャネルやトランスポーターなどの膜輸送蛋白質も，さ生物学，生化学，生理学の融合的研究によって推進する

らには細胞質内の受容体も環境情報センサーの働きをしためにこの研究会を開催した。イオン・アミノ酸センサていることが明らかになりつつある。これらの分子センー，容積・メカノセンサー，温度・pH センサー，Redox

サー蛋白は種々の化学的，物理的，生理的情報を受容しセンサー，光・味・匂いセンサー，代謝センサーの 6 つて，他のシグナルに速やかに変換する能力を持っている。

のセッションに分かれて行われて 20 の演題発表があっバイオ分子センサーは私たちの身体の中の細胞の至るた。活発な討論，情報交換がなされ，「バイオ分子センサ

所にあり，それぞれの場所で特異的に発現して，細胞独ー」研究の発展に有益な会であった。

（1）腎マクラデンサ細胞の NaCl センサー ATP チャネル
岡田

泰伸１，SABIROV Ravshan１，林
１

誠治，森島

繁，LAPOINTE Jean-Yves，BELL Darwin

2（ 生理学研究所， モントリオール大学・理学部，３アラバマ大学・医学部）

腎マクラデンサ（密集斑）細胞は，腎尿細管（太い上行細動脈平滑筋細胞や顆粒（レニン分泌）細胞にシグナル

脚：TAL）管腔液の NaCl 濃度を検知して，本細胞と共にを伝達して，体液量や血圧の調節に関与するというユニ

傍糸球体装置を構成するメサンギウム細胞を介して輸入

ークかつ重要な細胞である。その NaCl センサー機序や218

研究会報告シグナル伝達機序を明らかにするためにウサギ腎より密ATP が放出されることが示された。更にはメサンギウム

集斑を単離して解析した。その結果，マクラデンサ細胞

細胞株に P2Y2 型の ATP レセプターの存在を確認し，こ膜に 380pS の大型単一チャネルコンダクタンスを示すマの細胞をマクラデンサ基底側に密着させると，尿細管腔

キシアニオンチャネルの存在が同定され，NaCl 濃度増に

NaCl 増に応答して本 ATP レセプターが刺激されること

4-

よって活性化されること，ATP を透過させることなどがが明らかとなった。これらの結果から，マクラデンサ細明らかとなった。そして実際にマクラデンサ細胞は NaCl

胞の NaCl センサーは ATP 透過性マキシアニオンチャネ増に応答して ATP を放出することが示された。次に，糸ル（ATP チャネル）であり，メサンギウム細胞へのシグナ

球体と TAL ごと単離した標本において TAL 潅流液中のル分子はそこから放出されるATP であることが結論され

NaCl 濃度を上昇させると，マクラデンサの基底側からた。

（2）アミノ酸センサーの探索
金井好克（杏林大学医学部薬理学教室）

細胞は，アミノ酸の供給量に応じて，タンパク質合成

胞増殖抑制効果が得られることを明らかにした。LAT1を含めた細胞内代謝を調節し，栄養環境に適応する。こ

抑制による細胞増殖抑制は，TOR シグナル経路を OFFの代謝調節において，細胞へのアミノ酸供給量をモニタにすることから，細胞内センサーを介する応答であるとーする 2 種のアミノ酸センサーが酵母にはある。第一は，考えられる。また，LAT1 の結合タンパク質 4F2hc は，細胞膜アミノ酸センサーであり，アミノ酸トランスポー

膵臓ランゲルハンス島 β - 細胞に強制発現させるとランターと相同な構造を持つ 12 回膜貫通型タンパク質 Ssy1

ゲルハンス島を肥大させ，培養細胞に導入すると TOR 経が細胞内へシグナルを伝達するとされている。第二は，路とともに PI3 Kinase 経路を活性化することが明らかに

細胞内アミノ酸センサーであり，アミノ酸シグナリングなった。細胞内センサーは，その分子実体は明らかではの中心的位置を占める TOR (target of Rapamycin) の上流

ないが，これがロイシンに選択性を示すことから，アミ因子として想定されている。

ノ酸応答性を示す HEK293 細胞の細胞可溶化画分のロイ

我々は，悪性腫瘍細胞への必須アミノ酸の供給を担当
するトランスポーターLAT1を同定し，その抑制により細シン結合タンパク質として細胞内センサーを探索する方向性で研究を開始している。

（3）機械受容チャネル TRPV4 の構造と機能
鈴木誠（自治医大，薬理学分子薬理学部門）

TRPV4 は swell-activated channel として報告されている，なかった。皮下の受容器，自由終末の問題と考えられる。

機械受容性であるCa 透過性チャネルである。この機械受

腹腔内の酢酸投与は陽性，熱回避は陰性の結果である。

容性について，3 つの角度から発表する。(1) CHO 細胞に(3) 圧感受に関して細胞依存性の反応は修飾蛋白の存在

遺伝子を発現した結果は，Multi-sensitive channel で，を示唆する。TRPV4C 末端の Two-hybrid 解析から，酵素

inflation, low pH, citrate で特異的に反応した。HEK 細胞でCa プロテアーゼと MAP などが得られた。MAP は actin

発現させると，swell-activated は著明になる。(2) ノック

とも結合するといわれ，この蛋白と共発現することで，アウトマウスを作成すると，閾値の高い圧反応は低下す

TRPV4 の膜への移行と actin との連絡があることがわかる。つまり，尻尾の圧域値が上昇し，これには，Aβ，γ 線った。

維に関わっていた。圧受容といわれる C 線維は検出でき

219

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（4）大脳皮質ニューロンの容積センサー Cl - チャネル
井上

華，岡田

泰伸

（生理学研究所・細胞器官研究系・機能協関部門）

容積感受性 Cl チャネルは細胞膨張によって活性化さ示し，外向き整流性，強脱分極下での時間依存的不活性れ，容積調節，特に調節性容積減少 (regulatory volume

化，低フィールド的なアニオン選択性，Cl チャネルブロ

decrease: RVD) に重要な役割を果たしている。神経細胞

ッカー NPPB，DIDS，phloretin への感受性，中間型の単における細胞膨張は，虚血や過興奮時などの病態下のみ

一チャネルコンダクタンス等を示した。また，この Cl

ならず，生理的な神経伝達の際にも観察されており，こチャネルはニューロンにおいても他の細胞と同様にのチャネルの生理学的・病態生理学的役割の重要性が推

RVD に関与していることが明らかになった。更には，神定される。今回私たちは容積感受性 Cl チャネル電流が大経細胞の膨張が観察される事例としてよく知られる過興

脳皮質ニューロンにも存在することをはじめて見出した。

奮性の刺激によっても，varicosity formation（dendrite の局

即ち，大脳皮質ニューロンにおいて低浸透圧性細胞膨張

所的な膨張）の出現に伴って活性化されるという所見がによって活性化される Cl 電流は，これまで他の細胞で報得られた。このように本チャネルは細胞全体および局所

告されている容積感受性 Cl チャネルに類似する性質をの容積変化を検知して活性化することが明らかになった。

（5）心筋ストレッチセンサーの分子メカニズム古川哲史（東京医科歯科大学・難治疾患研究所・生体情報薬理分野）

心筋細胞には精巧なストレッチセンサー機構が備わっする。すなわち，分子複合体 minK-T-cap-titn / MLP は Tており，その破綻は心不全・心肥大・心筋症などの循環管膜とＺ盤をつなぐ molecular linker として働き，T-cap，病態をもたらす。ストレッチセンサーの一つに mechano-titin，MLP 遺伝子の変異は特発性心筋症の原因となる。

electrical feedback があり，心筋細胞に張力がかかると再KvLQT1・minK にはカルシウム結合部位は存在しないが，分極が促進され，過度のカルシウム流入および筋収縮かT - cap が心筋特異的カルシウム結合タンパク (CaBP) にら保護する。心筋再分極に重要な遅延整流カリウムチャ

結合することも判明した。以上から，minK-T-cap-titn /ネルの活性化の遅い成分（IKs チャネル）がストレッチ・

MLP および minK-T-cap-CaBP は IKs チャネルのストレッ

細胞内カルシウムにより活性化されることが知られていチ・カルシウムセンサーの有力な候補と考えられ，るが，その分子メカニズムは不明である。最近我々はmechano-electrilal feedback の分子基盤として機能する可minK に結合するタンパクとして T - cap (telethonin) を同定

能性が示唆される。

した。T - cap は，Z 盤特異的タンパク titin，MLP と結合（6）血管内皮細胞における機械受容と細胞反応
辰巳 仁史 1,2，早川 公英 4，河上 敬介 3，清島 大資３，曽我部 正博 1,4（1 名古屋大学大学院医学系研究科，2CREST，JST3

名古屋大学医学部保健学科，4 細胞力覚プロジェクト，JST）

培養血管内皮細胞での機械刺激による細胞 Ca2+ 動員の分子機構や Ca

220

2+の空間動態はほとんど明らかにされていない。そこで我々は，ヒト臍帯静脈由来の培養内皮細胞の上面に細胞外マトリックス（フィブロネクチン）

研究会報告をコートしたガラスビーズを接着させて，そのビーズをまた，ビーズの接着面と細胞底面の間を連結するストレ

移動することにより細胞に局所的機械刺激を与え，引きスファイバーが観察され，このアクチンを脱重合させる

指示薬であると，機械刺激に対する Ca2+ 動員が強く抑制された。全反Fluo - 3 の蛍光を用いて解析した。共焦点レーザー顕微鏡

射型近接場照明を用いて，細胞底面でのカルシウム動員

続いて生じる Ca

2+

動員の空間動態を Ca

2+

動態を測

を詳しく観察したところ，Ca2+ 上昇は底面の接着斑近傍

定することができた。Ca2+ 濃度は，局所的機械刺激の直から生じることがわかった。以上の結果から，機械刺激後に，まずビーズの接着している細胞上面と，基質と細はアクチン線維を通して細胞底面の接着斑に伝わり，そ胞が接着している細胞底面で上昇し，やや遅れて細胞中こに分布する Ca2+ 透過性の SA チャネルを活性化して，央部で上昇することがわかった。この Ca2+ 動員は SA チ

局所的な Ca2+ 動員を引き起こしたと思われる。

を用いてミリ秒オーダーの高時間分解で Ca

2+

ャネルの阻害剤であるガドリニウムによって阻害された。

（7）Cell acidosis 環境における膜電位依存性プロトンチャネルの応答様式
久野みゆき１，森畑宏一 2，森啓之１，酒井啓１，川脇順子 3（大阪市立大学大学院医学研究科，１分子細胞生理学・2 神経内科・3 中央研究室）
膜電位依存性 H+ チャネルは，非常に高い H+ 選択性をで検出することが可能である。実験的によく用いられる

特徴とし，開口すると cell acidosis を迅速に解除する。チ

負荷 NH4Cl の除去は急速な cell acidosis を引き起こし，+

ャネル活性は細胞内外の H 濃度の変化に即応して変動

同時に H+ チャネルを活性化した。チャネル活性増強のし，基本的にはH+ 濃度差をキャンセルするように働くが，時間経過は acidosis の過程によく相関した。一方，細胞同時に電位の影響を強く受ける。生体内では，pH を狭い

外から HCl を負荷した場合は cell acidosis がゆっくり進範囲内で維持するために，多様な pH 調節機構が存在す

行する。この過程では H+ チャネル電流はむしろ減少しる。cell acidosis は H+ チャネル活性化を引き起こす第一ていた。これらの H+ チャネル応答の主因は細胞内外の要因であるが，cell acidosis 環境で実際に H+ チャネル活

pH 勾配の変動にあったが，乳酸アシドーシス，ホルボー

性がどのように制御されているかはよくわかっていない。

ルエステル，低浸透圧刺激によって生じる cell acidosis+

H チャネルは，それ自体で pH センサーとして働き，逆では，H+ チャネル活性の増強に pH 以外の要因が大きく

転電位を指標に記録中の細胞の pH 変動をリアルタイム

関与していた。

（8）プロトン依存性電位作動性チャネル PCL
森泰生，山田和徳，西田基宏，吉田卓史，沼賀拓郎，森恵美子（岡崎国立共同研究機構・統合バイオサイエンスセンター

細胞生理）

常染色体優性遺伝型多発性嚢胞腎の原因遺伝子として，せ，パッチクランプの whole-cell mode を用い，PCL のチ

PKD1とPKD2 が同定され，PKD 関連遺伝子として，PKDL，

ャンネル機能について解析した。PCL はカルシウム透過

PKD2L2，PKDREJ，PKD1L1 がクローニングされている。

型の非選択的陽イオンチャンネルであるが，細胞外のカ

PKDL の遺伝子産物である Polycystin-L (PCL) と PKD2 のルシウムによって抑制されることが明らかとなった。ま

遺伝子産物である Polycystin-2 (PC2) は互いによく似た構た電位依存性を示し，脱分極によって大きな電流が生じ造をしており，ともに S4 領域に電位センサーと考えられた。S4 領域が電位センサーとして機能していることが明るドメインを持つ。我々は PCL を HEK293 細胞に発現さらかとなった。また PCL はアシドーシスによって活性化221

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

されることが判明した。さらに，電位センサーの変異体

は細胞内でのカルシウムシグナルへの関与，興奮性細胞

では，pH 依存性も減弱または消失が認められ，PCL におでの再分極の促進，尿細管での酸塩基平衡または他のイ

いては S4 領域の電位センサーは pH センサーとしても機オン輸送の調節に関与している可能性が考えられる。

能している可能性が示唆された。これらの結果より PCL（9）温度センサーとしての TRP チャネル
冨樫和也，沼崎満子，森山朋子，東智広，村山奈美枝，富永知子，富永真琴（三重大学ゲノム細胞医科学大講座分子細胞生理学分野（生理学第一講座））

近年，末梢感覚神経に特異的に発現する温度受容体
TRP チャネルがクローニングされている。
TRPV1 は，6 回の膜貫通型の Ca2+ことになり，これは新しい急性炎症性疼痛発生メカニズ
ムとして注目されている。

透過性の高い非選択

低浸透圧によって活性化されると報告された TRPV4性陽イオンチャネルであり，カプサイシンの他に生体にが，35 度くらいの暖かい熱刺激によっても活性化される

おいて痛みを惹起する酸（プロトン），熱（43 度以上）に新たな温度受容体であることが明らかとなり，皮膚の角よっても活性化される。 弱い酸性化は TRPV1 の活性化

質細胞や視床下部神経細胞に発現することが分かった。

温度閾値を体温以下に低下させる。また，炎症関連メデ

TRPV1，
TRPV4 の他に，TRPV2 (VRL-1)，
TRPV3，TRPM8

イエイターの ATP や bradykinin はそれぞれの Gq 蛋白質(CMR1)，TRPA1 (ANKTM1) が温度受容体として機能す

共役型受容体に作用して PKC によって TRPV1 をリン酸ることが明らかとなっており，それぞれ 52 度以上，30-35

化して，その活性化温度閾値を体温以下に低下させる。

度以上，28 度以下，17 度以下で活性化される。

体温が TRPV1 の活性化刺激となって痛みをひき起こす（10）線虫 C. elegans における感覚ニューロン機能の多様性
森

郁恵（名古屋大学大学院理学研究科）

我々は，以前に温度受容を担う主要な温度受容ニューする。最近，温度走性神経回路上の AFD，AIY，あるいロン AFD を同定したが，同時に AFD とは独立の温度感

は AIZ ニューロンで EAT-16 を発現させても，eat-16 変

覚ニューロンの存在を予想していた。我々が最近単離し異体の温度走性異常は回復せず，嗅覚ニューロンとしてた ttx-6 (nj8) 変異体は，飼育温度に関わらず，常に温度勾機能することが知られていた AWC で EAT-16 を発現さ

配上で低温に移動する好冷性異常を示す。nj8の原因遺伝

せると，eat-16 変異体の温度走性異常が回復するという子をクローニングした結果，既に同定されていた eat-16

非常に興味深い結果を得た。すなわち，従来嗅覚ニュー

遺 伝 子 と 同 一 で あ り ，RGS (Regulators of G protein

ロンとして詳細に解析が行われてきた AWC ニューロン

Signaling) ホモログをコードしていた。RGS は，Gα のに温度受容機能が備わっていることを初めて明らかにし

GTPase 活性を上昇させて活性型 Gα から不活性型 Gα へた。

の移行を促進するため，Gα の負の制御因子として機能

222

研究会報告（11）細胞内信号伝達を担うへム関連タンパク質
齋藤正男（東北大学多元物質科学研究所）

ヘムタンパク質はバクテリアから高等動物にいたるまて機能しており，タンパク質の機能中心・活性中心ではでのさまざまな生物に存在して，小分子の輸送，電子伝ないという点が Hb，Mb，P-450 等の周知のへムタンパク

達，酸化還元，などの生命活動にとって必要不可欠な役

質とは基本的な点での大きな相違である。信号分子とし割を担っている。1990 年代に入り一酸化窒素合成酵素ては，ガス状 2 原子分子 (O2, CO, & NO) がよく知られて(NOS) と可溶性グアニル酸シクラーゼ (sGC) がヘムタン

いるが，へムそのものを信号として用いるヘムセンサー

パク質であることが確立し，細胞内信号伝達においても，

タンパク質も存在する。センサー型タンパク質は cyclase，

へムタンパク質が，重要な役割を果たしていることが明kinase，phosphodiesterase 等の活性が信号分子によって制らかになった。その後新種センサー型ヘムタンパク質が御される酵素として機能するものと，核酸との相互作用

相次いで発見され，信号伝達に関与するヘム関連タンパ

が信号分子によって制御される転写因子とに分類される。

ク質は最近の生物無機化学，金属タンパク質研究分野で今回はセンサー型ヘムタンパク質研究の現状，問題点，大きな注目を集めている。

将来への展望について，我々の研究成果を交えて報告すセンサー型ヘムタンパク質では，ヘムはセンサーとしる。

（12）タンパク質グルタチオン化：酸化ストレスのセンシング機構
内田浩二（名古屋大学大学院生命農学研究科）

細胞内は，グルタチオンなどの様々な還元物質により対する応答手段を惹起するセンシング機構と考えられる。

還元的状態が保たれている。しかしながら，酸化ストレ

これまでの研究から，このような S - チオール化反応は細スにより局所的な酸化状態が生じた場合，タンパク質中胞内のシグナル伝達に関与しており，細胞の増殖，分化，のシステイン残基はスルフェン酸に酸化され，さらに酸

アポトーシス，ネクローシス，細胞間情報などを制御す化が進行した場合，スルフィン酸やスルフォン酸などのることが明らかとなっている。タンパク質のグルタチオ

不可逆的な最終酸化物が生成され，タンパク質は変性に

ン化はタンパク質 SH 基を保護する役割を担う。また，至る。しかし，初期生成物であるスルフェン酸に対して

酸化ストレス応答を惹起する初期段階の酸化反応として，はグルタチオンが作用することが知られ，グルタチオン

標的タンパク質の解析研究が期待されている。本研究会

化タンパク質が生成する（“タンパク質 S - チオール化反では，モノクローナル抗体を用いたグルタチオン化タン応”）。このようなシステイン残基の可逆的な修飾はセリ

パク質検出法の開発と，ビオチン化プローブを用いたグンやスレオニン，チロシン残基のリン酸化・脱リン酸化

ルタチオン化の標的タンパク質の検索に関する研究の一に相当し，また酸化ストレスを感知し，酸化ストレスに端を紹介する。

（13）共鳴ラマン分光法によるガスセンサー蛋白の特異的センシングメカニズムの解明
北川禎三（岡崎国立共同研究機構・統合バイオサイエンスセンター生体分子）

NO，CO，O2 といった 2 原子分子を環境情報として検出

近いくつか見つかっている。O2 を検出すると His のリン

し，それに応答する生理作用を生み出すヘム蛋白質が，最酸化をやめる FixL，ホスホジエステル化活性を示す Dos，

223

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

PDEA1，CO を検出して生体リズムを制御する NPAS2 -動数は T 型 deoxyHb のものより低く，何らかの張力がか

BMAL1 等は PAS ファミリーに属するが，O2 を検出してかっていると思われる。sGC の場合，NO が結合すると走化性を誘起する HemAT，NO を検出して GTP→cGMP

Fe-His 結合が切れ活性は～200 倍高くなるが，CO が結合の反応を促進する可溶性グアニレートシクラーゼ (sGC)，

しても Fe-His 結合は切れず活性もあまり高くならない。

CO を検出して DNA に結合する転写制御因子の CooA は

しかし YC-1 という薬物が存在していると CO でも活性PAS ドメインをもたない。CooA は CRP ファミリーに属は高くなる。CooA は常にダイマーとして存在していて，していて，カタボライト遺伝子活性化蛋白 (CAP) のヘムの第 6 配位座側は別のサブユニットの Pro が配位しcAMP の代わりにヘムを置いたような構造をとっている。

ているが，CO がくるとその Pro が CO と置換する。Dos

可視共鳴ラマン及び紫外共鳴ラマンの実験から得られも還元型で 6 配位である。CO は Met95 を押しのけて Fe

た最近の成果を報告する。これらのセンサー蛋白は全て，に配位する。Dos や HemAT では鉄に結合した O2 が蛋白

還元型では His を Fe の配位子として持ち，Fe-His 伸縮振と強い水素結合を作ることに特色がある。

（14）嗅覚細胞において cAMP はユニバーサルな情報伝達因子である
竹内裕子，倉橋隆（大阪大学大学院生命機能研究科）

嗅覚情報変換は全く異なった分子構成を持つ 2 種類のた。cAMP 匂い物質に対する応答，IP3 匂い物質に対するpathway が並行して存在していると長い間信じられてい応答，そして細胞内 cAMP に対する応答はいずれも同一た。匂い物質の種類によって嗅細胞がセカンドメッセン

細胞で直接比較検討すると，応答電流波形の立ち上がり，

ジャーとして cAMP か IP3 のどちらかを選択的に活性化ピークの値，dose-dependence，順応過程，交差順応などさせると考えられている。cAMP pathway はそのカスケーのユニークな特性において，ほぼ一致する電気生理学的

ドに関わる構成分子の種類や特性の研究が既に確立して特性を示し，IP3 匂い物質と呼ばれてきたものに対する応いるのに対し，IP3 Pathway は未だに議論が引き続いてい答が実際には cAMP で仲介されている可能性を強く支持る。今回，3000 個近い数の単離嗅細胞にホールセル記録した。以上より，匂いの分子には，何万種類の多様性のを試行して，応答性のスクリーニングを行い，IP3 匂い物

分子があるのに，リセプタ－分子のレベルでは約 1000

質に対する応答解析をおこなった。また，同時に，応答種類に絞られて，嗅細胞内の二次伝達物質のレベルになする細胞に対してケージド cAMP の細胞内光解離を行っると物質としては cAMP 一種類になると結論した。

（15）GFP を用いたカルシウムセンサーG-CaMP の改良とその応用
中井淳一（理化学研究所・脳科学総合研究センター・神経回路ダイナミクス研究チーム）

今回我々は G-CaMP をミオシン重鎖キナーゼプロモー

度では量子収率が低下して蛍光を発しにくくなる欠点がターの下に平滑筋に発現する transgenic mouse を作成し，あった。今回我々は 37 度でも安定して蛍光を発する G-神経の電気刺激により膀胱壁の平滑筋で，平滑筋の収縮

CaMP1.6 # X-1 を開発した。G-CaMP1.6 # X-1 はこれまでに同期してG-CaMP からの蛍光が変化するのを観察した。

の G-CaMP，G-CaMP1.6 と同様にカルシウムイオンの有

ま た ， G-CaMP1.6 を 脳 ス ラ イ ス 標 本 に 発 現 さ せ ，

無により最大で約 5 倍蛍光強度が変化する。G-CaMP1.6 #Glutamate の添加により神経細胞の spin や shaft で蛍光がX-1はpkaがG-CaMP1.6と比較してやや小さいため，
pH7.4

変化することを観察した。

では G-CaMP1.6 よりさらに明るくなることがわかった

G-CaMP および G-CaMP1.6 は温度に感受性があり，37224

が，依然 pH 感受性があり測定には注意する必要がある。

研究会報告また CFP を基にカルシウムイオンに感受性をもつセンセンサーである。C-CaMP は G-CaMP に比較して蛍光波

サー (C-CaMP) を開発した。C-CaMP は G-CaMP とは逆長が短波長側にシフトしているので GFP や YFP を用いに，カルシウムイオンが結合すると蛍光強度が減少する

たセンサーとの同時測定が可能である。

（16）クリプトクロームの機能藤堂剛（京都大学・放射線生物研究センター）

クリプトクローム (Cryptochrome; CRY) は，光回復酵

プトクロームは，約 24 時間周期の遺伝子発現の振動の負素・青色光受容体タンパクファミリーの一員である。ク

の転写制御因子として機能している事が明らかになった。

リプトクロームは，この外部刺激入力系の光受容体としこの転写抑制活性には光は全く関与していないが，脊椎て機能していると予想された。実際，ショウジョウバエ動物においてクリプトクロームが，概日リズムを含む何において，この遺伝子に変異を持つ個体は概日リズムのらかの光に応答する生理機能に関与しているかどうかは光に対する応答が低下しており，光に応答して他の時計

現在明らかではない。

タンパクの分解を促進する事が明らかにされた。また，

光回復酵素・青色光受容体タンパクファミリーは，補植物においては，概日時計のみでなく，成長の制御，屈酵素（クロモフォアー）として FAD を持つ。光回復酵素

光性，開花時期の制御などの光受容体として機能していにおいては，光を受容した FAD から基質に電子が付与さることが明らかになった。一方，ゼブラフィッシュ・マ

れることが酵素活性の最重要ステップとなっている。光ウス等の脊椎動物においては，クリプトクロームは全く受容体として機能しているクリプトクロームにおいても別の機能を持つことが明らかになった。脊椎動物のクリ同様な反応の関与が考えられるが，現在の所不明である。

（17）核内レセプター VDR によるビタミンＤ・胆汁酸認識機構の解析
安達竜太郎 1，山田幸子 3，下村伊一郎 1,2，槇島誠 1,2（1 大阪大学大学院医学系研究科，2 生命機能研究科，3 東京医科歯科大学生体材料工学研究所）

近年，核内レセプターが脂質代謝におけるバイオ分子が，我々は，ビタミン D 受容体として知られていた核内センサーとして機能していることが明らかになった。オ

レセプターVDR も二次胆汁酸に応答することを発見しキシステロール受容体 LXR，脂肪酸受容体 PPAR，胆汁た。PXRと VDRは，肝障害や大腸がんの発症と関連する酸受容体 FXR，PXR 及び VDR などが脂質代謝を調節しといわれているリトコール酸に応答し，リトコール酸解ている。

毒酵素 CYP3A の遺伝子発現を誘導している。

胆汁の主要な成分である胆汁酸は，脂質の消化吸収に

我々は，VDRと近縁の核内レセプターPXR とのアミノおいて重要な働きをしている。コレステロールを原料に酸配列および立体構造の比較を行い，それに基づき VDR

肝臓で合成される一次胆汁酸は，胆汁の成分として腸管のリガンド結合ポケットの各種変異体を作成した。そのに分泌されるが，それらの大部分は腸管から再吸収され結果，活性型ビタミン D3 選択的 VDR 変異体及びリトコ

る。再吸収されなかった一部の胆汁酸は，腸内細菌によール酸選択的 VDR 変異体を見出し，VDR リガンド結合って二次胆汁酸に変換される。薬剤に応答する核内レセ

ポケットへの結合様式が活性型ビタミン D3 とリトコー

プターPXR が，二次胆汁酸に応答することが報告された

ル酸との間で異なることを明らかにした。

225

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（18）開状態におけるイオンチャネルポアの柔軟性の分子基盤-- P2X2 型 ATP 受容体チャネルは自身の発現密度をセンスする -藤原 祐一郎，久保 義弘（東京医科歯科大学・大学院・機能協関システム医学，CREST）

イオンチャネル型の ATP 受容体 P2X2 をアフリカツメ

ャネルを高発現にすることによって増加した。(2) [ATP]-ガエル卵母細胞に発現させ，ATP 投与後の定常状態にお応答関係のKd の値は発現密度と負の相関を示した。Hill

ける電流を2 本刺し膜電位固定下で記録し，受容体の種々

係数は発現密度に相関なく一定値 2 であった。(3) PK+/の性質を発現レベルとの関連において解析した。その結

PNa+の発現密度に依存した変化は観察されなかったが，果，以下の知見が得られた。

PNMDG+ / PNa+ は発現蜜度と負の相関を示した。(4) 高濃度(1) 内向き整流性の強弱は発現密度と負の相関を示しの ATP (100 µM) により弱い内向き整流性電流を呈する

た。内向き電流の大きさの増大に伴ってコンダクタンス

発現密度の高い細胞に，低濃度 ATP (3µM) を投与すると電圧関係曲線の V1/2 はより脱分極側へシフトした。脱分

その内向き整流性は増強した。

極パルス直後に観察される外向き電流 (Iinitial) は，経時的よって「P2X2 受容体の内向き整流性等の性質は，膜上に減衰し定常レベルに (Isteady) に達した。Iinitial およびに存在する「開状態」のチャネルの密度に依存して動的

Isteady の，内向き電流の大きさに対する割合はどちらもチに変化する。」と考察した。

（19）脳黒質網様部ニューロンのエネルギー基質センシング機構
山田勝也，袁宏杰，稲垣暢也（秋田大学医学部生理学第一講座）

我々は，ATP 感受性カリウムチャネル（KATP チャネル）

ース感受性 (glucose-sensitive) ニューロンとしての性質を欠失させたマウスを用いた実験から，黒質網様部 (SNr)を有することを見いだした。さらに，SNr に 1-6 mM の範のチャネルが低酸素環境で開口して膜電位を過分極方向

囲のグルコース濃度もしくは GABAA 受容体阻害剤存在にシフトすることにより SNr 発火活動を低下させ，それ下で，発火活動を分オーダーの周期でダイナミックに変により代謝障害時の脳の全般発作に対して抑制的に働く動（オシレーション）させる細胞を見いだした。SNr のオ

ことを明らかにした。すなわち SNr の KATP チャネルは，

シレーションの周期は極端に遅く，しかも GABA および脳において一種の酸素センサーとして機能し，脳保護の興奮性アミノ酸性の神経伝達阻害剤により影響されなか役割を果たしている可能性がある。これに対して，酸素った。今後，SNr のグルコース感受性の分子メカニズムと同様に重要なエネルギー基質であるグルコースと SNr

およびオシレーションとの関係を種々のレベルで解析す

神経活動との関係は未解明であった。今回我々は脳スラることにより，SNr のエネルギー基質検知機構の生理的イスを用いた実験から，SNr 神経細胞の半数以上がグル役割の解明を目指したい。

コース濃度を低下させると発火頻度を上昇させるグルコ（20）糖・脂質代謝センサーとして働く ABC タンパク質の作用メカニズム植田和光（京大院・農・応用生命科学）

ABCA1 は apoA - I にコレステロールとリン脂質を受けいる。細胞のコレステロール量が上昇すると，ABCA1渡すことによって HDL コレステロール形成に関与してはオキシステロールをリガンドとする核内受容体 LXR

226

研究会報告を介して発現が促進され，細胞膜へ輸送された後，apoAI

結果，R587W と Q597R 変異をもつ ABCA1 は形質膜へ輸に受け渡すことで細胞内コレステロール濃度を減少させ送されずに小胞体にトラップされたままになることが明る。しかし，発現した ABCA1 は半減期 1-2 時間でプロらかになった。一方，W590S 変異は細胞膜への局在にはテアーゼによって速やかに分解され，コレステロールの影響せず，ATP との相互作用も野生型と同様であった。

過度の排出が起こらないようになっている。

W590S 変異体の機能の検討はコレステロール排出機構

我々は ABCA1 によるコレステロール排出機構を解明の解明に重要な知見を与えると期待される。また，するため，血中 HDL が激減する遺伝病である Tangier 病

ABCA1 の翻訳後活性調節機構を解明するため，相互作用で見つかっているアミノ酸置換変異のうち，第 1 細胞外する蛋白質を酵母 two - hybrid 法を用いて探索し，それらドメインの 587 - 597 に集中している 3 つの変異を ABCA1の ABCA1 の活性調節への関与を検討している。

に導入し，ABCA1 の機能に与える影響を検討した。その227

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

5．生体防御の最前線：上皮輸送制御因子の構造活性相関2003 年 10 月 2 日－10 月 3 日
代表・世話人：丸中良典（京都府立医科大学大学院生理機能制御学）
所内対応者：岡田泰伸（細胞器官研究系機能協関部門）（１）がんの化学予防
西野輔翼（京都府立医科大学大学院医学研究科分子生化学）（２）食品成分を用いた癌の分子標的予防に関する基礎的研究
酒井 敏行（京都府立医科大学大学院医学研究科分子標的癌予防医学）（３）脳循環障害により起こされるラットの学習記憶障害に対するイソフラボノイドの改善作用
鄒莉波，董愛梅（瀋陽薬科大学薬理学教研室）
馬場正樹，奥山徹（明治薬科大学天然薬物学研究室）（４）高分子薬の消化管膜透過性の促進とその機構
高田寛治（京都薬科大学薬物動態学教室）
古閑健二郎（北陸大学薬学部）（５）植物ポリフェノールの脂質二重層に対する親和性とその構造活性相関中山

勉（静岡県立大学食品栄養科学部））（６）Caco-2 細胞を用いたフラボノイドとイソフラボノイドの腸管吸収代謝比較
室田佳恵子，清水寿美恵，寺尾純二（徳島大学医学部栄養学科食品学講座）（７）Helicobacter pylori VacA 毒素受容体の多様性と毒性発現における lipid raft の重要性
平山壽哉（長崎大学熱帯医学研究所病原因子機能解析分野））（８）ヘリコバクター・ピロリ菌病原因子 CagA－胃上皮細胞間相互作用
畠山昌則（北海道大学遺伝子病制御研究所分子腫瘍分野）（９）H. pylori の 4 型分泌機構と病態
東健（福井医科大学第二内科））（10）Claudin は偽性低アルドロン症 typeII 原因遺伝子 WNK4 の標的分子である
内田信一，山内小津枝，佐々木成（東京医科歯科大学医歯学総合大学院体内環境調節学分野）（11）尿酸輸送の分子機構と制御
遠藤仁，安西尚彦，宮崎博喜，細山田

真，金井好克（杏林大学医学部薬理学教室）（12）細胞外浸透圧感受機構：チロシン脱リン酸化酵素の活性化と ENaC 遺伝子発現
新里直美，宮崎裕明，丸中良典（京都府立医科大学大学院医学研究科生理機能制御学）（13）腎尿細管マクラデンサ細胞の ATP チャネルと NaCl 検知シグナリング
岡田泰伸，Ravshan Z. Sabirov，林誠治，森島繁，Janos Peti-Peterdi，Jean-Yves Lapointe，P. Darwin Bell
（生理学研究所機能協関部門）（14）Modulation of cAMP-regulated ciliary beat frequency by cell volume
in rat bronchiolar ciliary cells during stimulation with an β2-adrenergic agonist
Takashi Nakahari (Department of Physiology, Osaka Medical College)【参加者名】
東健（福井医科大学内科学第二），大谷昌弘（福井医科大学内科学第二），高田寛治（京都薬科大学薬物動態学教

228室），古閑健二郎（北陸大学薬学部），金沢和樹（神戸大学），遠藤仁（杏林大学医学部薬理学），金井好克（杏研究会報告林大学医学部薬理学），入部雄司（杏林大学医学部薬理学），

医学研究科分子標的癌予防医学），西野輔翼（京都府立医坂本信一（杏林大学医学部薬理学），藤村正亮（杏林大学

科大学大学院医学研究科分子生化学），丸中良典（京都府

医学部薬理学），畠山昌則（北海道大学遺伝子病制御研究

立医科大学大学院医学研究科生理機能制御学）
，新里直美

所）
，室田佳恵子（徳島大学医学部栄養学科），寺尾純二（京都府立医科大学大学院医学研究科生理機能制御学），（徳島大学医学部栄養学科），内田信一（東京医科歯科大宮崎裕明（京都府立医科大学大学院医学研究科生理機能

学体内環境調節学）
，佐々木

制御学）
，加治屋

成（東京医科歯科大学体内

勝子（静岡県立大学食品栄養科学専攻），

環境調節学），平山壽哉（長崎大学熱帯医学研究所），中望月美佳（静岡県立大学食品栄養科学専攻），SABIROV

張隆司（大阪医科大学生理学），中山

勉（静岡県立大学

Ravshan（生理学研究所機能協関部門），清水貴浩（生理食品栄養科学部），岡田泰伸（生理学研究所機能協関部門），

学研究所機能協関部門），真鍋健一（生理学研究所機能協鄒莉波（瀋陽薬科大学薬理学教研室）
，奥山

関部門）
，沼田朋大（生理学研究所機能協関部門）

徹（明治薬科大学天然薬物学），酒井敏行（京都府立医科大学大学院【概要】
上皮組織は，生体における外部からの刺激に対するおよび疾病予防の観点から種々の生理活性・薬理活性を種々のバリアーとなり，また体内環境の恒常性を保つ上有する物質が発見されつつある。例えば，降圧効果を有で，重要な役割を担っている。特に，体血圧や体液量とするとされる大豆成分，その実体がイソフラボンである

いった生命維持に不可欠な要素は上皮組織におけるナト

ことも明らかにされてきている。「イソフラボンが上皮

リウム吸収により制御されている。また，一方で，肺気輸送，特に上皮型クロライドチャネルおよび輸送体を制道などの防御機構はクロライド分泌を通じて制御されて御することにより，上皮型ナトリウムチャネル発現を調おり，クロライド分泌異常により，種々の感染を引き起節している」というイソフラボンの有する降圧効果の分

こし，生体機能の重篤な失調を引き起こす。このように，

子メカニズムも明らかとなりつつある。これらのことを生体防御という観点においても上皮組織は重要な働きを踏まえ，生体防御に重要な役割を果たしている上皮組織担っている。上皮輸送は種々の因子により制御されておの機能を基軸に，フラボンをはじめとする生理活性物質

り，多くの精力的な研究がなされてきた。これらの研究の構造活性の研究分野の第一線において活躍している研の多くは，特に内分泌系および神経系といった内因性の究者に講演を行なって戴いた。

制御という観点から進められて来た。一方で，生体防御（1）がんの化学予防
西野輔翼（京都府立医科大学大学院医学研究科

分子生化学）

がん化学予防法の開発にあたって，生体防御系の調節

ノイドであっても，それらの作用機序を解析してみると，を適正化させることを目標とした取り組みは重要である。

種々のフラボノイドが細胞膜機能を修飾し，がん化に伴発がんを引き起こすに至る調節異常は，多因子性であって引き起こされる栄養素等の細胞膜輸送の亢進を抑制ることが多い。したがってその対策には，複数の予防因

したり，情報伝達を担っている細胞膜上のリセプター群

子をコンビネーションで活用することが合理的であるとの機能を修飾することなどが特徴として見出される一方考えられる。たとえば，がん予防効果が認められている

で，カロテノイドは，がん抑制遺伝子群の発現を促進さ

フラボノイドやカロテノイドは，それぞれ特有の多彩なせる効力が優れている点に特徴があることなど，それぞ

生物活性を示すため，組み合わせて用いることが有効でれの個性が明らかとなってくる。そこで，これらを組みあろうと予測されている。すなわち，同じ臓器の発がん合わせて活用することにより，生体機能調節を総合的にを結果的には同じように抑制するフラボノイドやカロテ適正化させることが可能となり，がん化学予防の実用化

229

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

が達成できるのではないかと期待されているのである。
現在，どのフラボノイドとカロテノイドを組み合わせるのか，また，どのような配合比率で使うのが良いのかをる。
以上のようながん化学予防の分野における研究の現状を紹介し，今後の展望について討議したい。

選択・決定していくことに重点をおいて研究が進んでい（2）食品成分を用いた癌の分子標的予防に関する基礎的研究
酒井敏行（京都府立医科大学・大学院医学研究科・分子標的癌予防医学）

膨大なる疫学的研究から，食事の内容により発癌リス

多くの食品成分がこの経路を活性化させることを見いだ

クが大きく左右されることはよく知られている。一方でしたので，その一部を紹介したい。このような疾病の発は分子生物学の急激な進歩により，ヒトにおける発癌原症の原因となる分子を標的とした予防法を私達は「分子因が分子レベルでかなりの部分まで明らかにされてき標的予防」と名付け，その重要性を主張している。このた。その結果，ほとんどのヒト発癌において，最終的に方法を用いることにより，遺伝性でない疾病の予防に極

癌抑制遺伝子である RB 遺伝子が主にタンパクレベルでめて有用であるばかりでなく，例えば遺伝性に発癌感受失活することが明らかになってきた。私達はそこで，種々性が高い人に対する特異的予防法に道を開く唯一の手段の発癌抑制に働く食品成分がこの経路を活性化することでもある。体質診断に比重が置かれすぎている現在におにより発癌を予防する可能性を考え検討を行ってきた。

いて，最も重要視されるべき研究分野の一つであると考その結果，食物繊維の代謝産物である酪酸，茸類などにえている。

含まれるビタミン D3，野菜に含まれるフラボノイド他，（3）脳循環障害により起こされるラットの学習記憶障害に対するイソフラボノイドの改善作用
奥山徹（明治薬科大学天然薬物学研究室）【目的】イソフラボノイドに抗酸化作用，脳循環改善作用，在する時間を有意に延長した。2VO 処置37 日後，ラット

抗脳虚血作用及び scopolamine により誘発される学習記の大脳皮質と海馬 CA3 での神経細胞の変性が認められ，憶障害に対する改善作用などが報告されている。そこで，神経細胞に対する保護作用が認められた。次に，400-1200

葛根イソフラボノイドの脳血管性痴呆モデルに対する学

mg/kg. po.ではマウスの両側総頚動脈を虚血・血流再開す

習記憶障害の改善作用を検討した。

ることにより，学習記憶障害を用量依存的に改善し，脳【結果及び考察】葛根イソフラボノイド (280-840 mg/kg.

組織の NOS 活性の増強と NO 含量の増加を有意に改善しpo.) は，ラットの 2VO により誘発される八方向性放射状た。

迷路の作業記憶エラーと参照記憶エラー数の増加を用量以上の結果より，葛根イソフラボノイドは脳循環障害

依存的に減少させた。Morris 水迷路試験では 2VO によりにより起こされる健忘に対しても有効であり，脳血管性起されるラットの escape latency の延長を用量依存的に改痴呆の治療薬としての可能性が示唆された。

善し，プローブ試行において，プラットホーム象限に滞230

研究会報告（4）高分子薬の消化管膜透過性の促進とその機構
高田寛治（京都薬科大学薬物動態学教室）
古閑健二郎（北陸大学薬学部）

遺伝子組換えタンパク質やヘパリンなどの高分子薬のの作用は一過性であると考えられる。また，吸収促進効

経口吸収を可能とするために種々の吸収促進剤の探索研

果は Labrasol の投与量には比例せず，Labrasol と低分子究が行われてきている。我々は自己微少乳化型界面活性

ヘパリンの混合液中における低分子ヘパリン濃度に依存剤 caprylocaproyl macrogol-8 glycerides (LabrasolTM) がイした。ラット回腸における水溶性物質の吸収において，

ンスリンや低分子ヘパリンの消化管からの吸収に対して5%以下の Labrasol ではその促進効果を認めなかったこ

強力な吸収促進作用を発揮することを見いだした。本剤とから，2%を超える Labrasol 濃度を維持できる環境におは水に不溶な超脂溶性薬物の溶解性改善の目的に用いらいて，その膜透過性の促進効果を発揮できると考えた。

れていた。しかし，超水溶性の低分子ヘパリンに対してまた in vitro 膜透過実験より Labrasol はタイトジャンクシ

も強力な吸収促進効果を示すことから，消化管上皮細胞

ョン開口作用を示さず膜脂質流動性を顕著に増大させの膜透過性に及ぼす効果について研究を行ってきていた。以上の結果，ミセルが上皮細胞膜と相互作用を引きる。ラット小腸への Labrasol の投与時間をずらすと低分起こし，ミセル親水領域に包含する水溶性物質を細胞内子ヘパリンの吸収促進効果が低下することから，Labrasol

経路を介して効率よく膜透過させることが示唆された。

（5）植物ポリフェノールの脂質二重層に対する親和性とその構造活性相関中山

勉（静岡県立大学食品栄養科学部）

茶に含まれるカテキン類や，豆に含まれるイソフラボ

し，ポリフェノールと一定時間インキュベートした後，ン類などをはじめとした，植物ポリフェノールの生理機

超遠心分離し，リポソームに取り込まれた量などを調べ能が注目されている。動物細胞を用いた in vitro 実験によた。その結果，①取り込み量，②脂質二重層中での存在

り同じ系統のポリフェノールの生理活性の強弱を比べた

位置，③膜の物性に与える影響などが，当該のポリフェ結果が多く報告されているが，植物ポリフェノールに特

ノールの化学構造と密接に関係していることが明らかに異的なトランスポーターは，現在まで動物細胞中には見なった。特に茶カテキン類に関しては，ガロイル基の存つかっていない。そこで我々は，「in vitro 実験で報告さ在が脂質二重層への親和性の増大に寄与し，これが in

れた様々な活性の強弱は，ポリフェノールの細胞膜へのvitro 系での実験結果に大きく反映していることが明らか

取り込み量をある程度反映しているのではないか」とのになった。それ以外の構造的特徴，脂質二重層中での位仮説を立て，それを数値化する方法を開発した。すなわ置，カテキン類以外のポリフェノールの構造活性相関等

ち，モデル生体膜として比重の大きなリポソームを調製についても述べたい。

（６）Caco-2 細胞を用いたフラボノイドとイソフラボノイドの腸管吸収代謝比較
室田佳恵子，清水寿美恵，寺尾純二（徳島大学医学部栄養学科食品学講座）

植物性食品成分であるフラボノイドは，種々の疾病予性の強いフラボノイドは高濃度存在すると生体高分子に防に寄与することが強く示唆されている。一方で，反応損傷を与えることも in vitro で報告されており，生体内で231

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

は解毒代謝を受け主に抱合体として存在することが近年体であり，少量のメチル化体も検出された。一方で，ゲの研究で明らかになっている。本研究では，フラボノイ

ニステインを与えた場合，basal 側には未代謝のアグリコ

ドの bioavailability を明らかにする一環として，消化管にンが抱合体に比べ有意に多く検出された。そこで，ケルおける吸収代謝を検討するため主にヒト腸管細胞モデル

セチンと構造が類似した各種フラボノイドを用いて代謝として汎用されているCaco-2 を用いて食品中の主要なフの違いを検討したところ，イソフラボン以外のフラボノ

ラボノイドであるケルセチン（フラボノール型フラボノ

イドでは抱合体が主要な代謝物として検出された。これイド）とゲニステイン（イソフラボノイド）の吸収代謝

らのことより，3 位に B 環をもつイソフラボンは Caco-2を比較した。

における phaseII 酵素の基質になりにくいことが示唆さ

ケルセチンを Caco-2 の apical 側に与えると，basal 側

れ，ケルセチンを含むフラボノイドと比べて生体内で活に現れる主要な代謝物はグルクロン酸あるいは硫酸抱合性型（アグリコン）として存在しやすいと予想された。

（7）Helicobacter pylori VacA 毒素受容体の多様性と毒性発現における lipid raft の重要性
平山壽哉（長崎大学熱帯医学研究所病原因子機能解析分野）

Helicobacter pylori の産生する空胞化致死毒素 (VacA)

VacA の空胞形成には種々の細胞内輸送に関わる蛋白は標的細胞の細胞質内に空胞を形成し，死滅させる。我々

質が関与する。特に，SNARE 蛋白の一つ Syntaxin7 のドは VacA の宿主への初期作用を理解するため，胃由来株

ミナントネガティブ遺伝子を発現することによりその関化細胞から VacA 受容体を免疫沈降法にて同定・精製し，与が示された (4) 。

受容体型のチロシンホスファターゼ (RPTP) b であるこ

VacA による空胞形成には，受容体と結合した VacA のとを報告した (1) 。加えて，RPTP b 遺伝子 KO マウスで

lipid raft への集積が重要であり，methyl-b-cyclodextrin では正常マウスにみられる VacA の経口投与による胃炎，

処理した細胞では VacA による空胞形成が著明に抑制さ胃潰瘍が観察されないことなどを示して，VacAの胃粘膜れた。

障害には RPTP b の介在を明らかにした (2) 。加えて
VacA の標的細胞に共通して認められた VacA 結合膜蛋白

参考文献

p140 が RPTP a であることを明らかにした (3) 。この

J. Biol. Chem. （2000） 275: 15200-15206

RPTP a はユビキタスに発現していることから，RPTP a

Nat. Genet.

遺伝子 KO マウスで認められた VacA の胃粘膜組織へのJ. Biol. Chem. （2003） 278: 19183-19189

結合はこの RPTP a が担い，このマウスでの VacA の細胞

J. Biol. Chem. （2003） 278: 25585-25590（2003） 33: 375-381

内侵入と空胞形成に携わっているものと推察している。

（8）ヘリコバクター・ピロリ菌病原因子 CagA−胃上皮細胞間相互作用
畠山昌則（北海道大学遺伝子病制御研究所分子腫瘍分野）

ヘリコバクター・ピロリ菌（ピロリ菌）の胃内持続感から接触した胃上皮細胞内へと直接注入され，細胞内で染は，慢性胃炎・胃潰瘍さらには胃癌の発症に深く関わ

Src ファミリーキナーゼによりチロシンリン酸化を受ける。なかでも，cagA 遺伝子陽性のピロリ菌は強い萎縮性る。我々は，CagA が，細胞の増殖・運動制御に深く関胃炎を惹起し，胃癌との関連が強く疑われている。cagA

わる SHP-2 ホスファターゼとチロシンリン酸化依存的に遺伝子産物である CagA タンパク質は，ピロリ菌菌体内結合することを見い出した。この結合を介して CagA は232

研究会報告SHP-2 のホスファターゼ活性を著しく亢進し，その結果，

下は，CagA を介した SHP-2 活性化を減弱させ，胃上皮

胃上皮細胞は増殖因子刺激を受けた場合と同様の細胞形

細胞のアポトーシスを阻止するフィードバック制御系を

態変化を引き起こす。さらに，CagA による SHP-2 の過構成するものと予想される。CagA-SHP-2 相互作用を介剰な持続的活性化は細胞にアポトーシスを誘導する。一する宿主細胞内シグナル伝達系の持続的な撹乱が，ピロ方，チロシンリン酸化 CagA は SHP-2 に加え，Src の抑リ菌感染を起点とする胃癌発症の分子基盤となることが制分子として知られる Csk とも結合しそのキナーゼ活性推察される。

を促進する。Csk 活性化によるCagA リン酸化レベルの低（9）H. pylori の 4 型分泌機構と病態
東健（福井医科大学第二内科）

我々は，H.pylori 感染において，H.pylori が胃粘膜上皮癌株 8 株）を用い，CagA の多型と胃粘膜萎縮との関係

細胞に接着すると H.pylori の 4 型分泌機構を介し，病原を検討した。CagA のチロシンリン酸化部位は 972 番目

因子 CagA が胃粘膜上皮細胞内に注入され，上皮細胞内のチロシン残基であり，SHP-2 結合部位はリン酸化部位

でチロシンリン酸化を受けることを認めた。さらに，チ下流に認め，同部位に日本株に特異的な配列を認めた。

ロシンリン酸化された CagA が細胞内シグナル伝達分子

日本型の CagA は欧米型の CagA に比べ SHP-2 との結合

SHP-2 チロシンフォスファターゼと特異的に結合し，細が有意に強かった。胃炎株では，日本型の CagA 感染例

胞増殖因子用効果を引き起こすことを明らかにした。今において，欧米型の CagA 感染例に比べ胃粘膜萎縮度が回，CagA-SHP-2 複合体形成の臨床的意義を解析するた有意に高度であった。全ての胃癌株は日本型の CagA でめ，臨床分離株の cagA 遺伝子の多型性と病態との関連あった。従って，日本型 CagA は SHP-2 との強い結合をにつき検討した。今回，福井株（胃炎株 36，胃癌株 29示し，胃粘膜萎縮及び胃発癌に関与することが考えられ株）と日本で胃癌の最も少ない沖縄の株（胃炎株 38，胃た。

（10）Claudin は偽性低アルドステロン症 typeII 原因遺伝子 WNK4 の標的分子である
内田信一，山内小津枝，佐々木成（東京医科歯科大学医歯学総合大学院体内環境調節学分野）

偽性低アルドステロン症 typeII (PHAII) は常染色体優と，TSC の存在しない皮質集合管にも WNK4 は分布して性遺伝形式をとる高 K 血症，高血圧を呈する疾患である。

いることなどから，TSC が唯一の WNK4 の標的分子であ

ポジショナルクローニングによりその原因遺伝子としてる可能性は低いと考えた。我々はタイトジャンクション

同定された WNK1,WNK4 は MEKK kinase と相同生の高に標的分子を求め，近年細胞間輸送を制御しているといいキナーゼであるが，その生理的機能，高血圧との関係われている claudin が WNK4 の標的分子であるか否か，は明らかでない。PHAII は臨床データより遠位部尿細管

また変異体 WNK4 強制発現が細胞間のクロライド透過

でクロライド透過性の亢進がその原因として推定され，性に与える影響を検証した。結果：野生型，変異体 WNK4

サイアザイドで病態が改善されることからサイアザイド

強制発現は，MDCK 細胞においてクロライド透過性を増感受性 Na-Cl 共輸送体 (TSC) の機能亢進がその原因であ加させた。増加の程度は変異体でより大きかった。また

ろうと推定されてきた。最近 TSC への関与を示唆する報調べた claudin すべて (1-4) が WNK4 と免疫沈降で共沈告もあるが，生体内での WNK4 の分布がタイトジャンク

し，その結合は変異型で著明に増加していた。その結合ションであること，TSC へのリン酸化が明らかでないこの増加に従って，claudin はその C 末細胞内領域がリン酸

233

第 25 巻（Dec,2004）

生理学研究年報化された。結論：変異体 WNK4 は細胞間クロライド透過は，claudin との結合度やリン酸化の程度と並行すること性を増大させる。これは PHAII における高血圧発症と高から，claudin が WNK4 の標的分子と考えられた。

K 血症の分子メカニズムであると考えられた。その変化（11）尿酸輸送の分子機構と制御
遠藤仁，安西尚彦，宮崎博喜，細山田

真，金井好克（杏林大学医学部薬理学教室）

ヒトとチンパンジーは進化の過程でプリン代謝の最終transporter 1) を in silico cloning により明らかにした。こ酵素であるウリカーゼ (uricase) を欠失している為，他のの URAT1 は尿酸と有機及び無機陰イオンとの交換輸送

動物種とは異なり尿酸がプリン代謝の最終代謝産物とな体であり，血中尿酸値を制御し，この変異による機能異る。従って血中尿酸値は高く保たれており，尿中に多量常（低下）は特発性腎性低尿酸血症の原因となる。URAT1の水難溶性の尿酸が排泄される時には尿路結石の原因と内には，推定 PKA リン酸化部位が存在し，A kinase によなる。腎での尿酸再吸収が亢進したり，体内尿酸産生がるリン酸化は尿酸輸送を低下させる。他方，C 末端には増大する場合は高尿酸血症となり，痛風や各種循環器系

PDZ ドメインが存在し，PDZK1 と結合する。URAT1 と疾患のリスクファクターになることは周知の事実である。

PDZK1 の共発現により，尿酸輸送は増大する。URAT1

腎内での尿酸輸送機構としては，4 要素仮説（糸球体は benzbromarone, probenecid, losartan 等の尿酸排泄促進薬

濾過，近位尿細管での再吸収，近位尿細管での分泌，分の標的分子である事も明らかにされた。尿酸の分泌や分泌後の再吸収）が提唱されている。著者らは，この第ニ

泌後の再吸収のより詳細な分子機序は残された課題であ要素を構成する近位尿細管での管腔側膜に存在する 12る。

回 膜 貫 通 の 尿 酸 ト ラ ン ス ポ ー タ ー ， URAT1 (urate（12）細胞外浸透圧感受機構：チロシン脱リン酸化酵素の活性化と ENaC 遺伝子発現
新里直美，宮崎裕明，丸中良典（京都府立医科大学大学院医学研究科生理機能制御学）

これまで我々は，腎遠位尿細管上皮細胞のモデルであしていることが示唆された。さらに，この浸透圧刺激にる A6 細胞を用いて低浸透圧刺激がナトリウム再吸収を

よる ENaC 遺伝子発現を介したナトリウム再吸収促進

促進する制御機構について報告してきた。しかし，細胞は，Na+/K+/2Cl- cotransporter を人為的に活性化して細胞が如何に細胞外浸透圧変化を認識し，細胞内にどのよう内クロライド濃度を増大することや RVD をクロライド

なシグナルを伝達してナトリウム再吸収を促進するかにチャネルブロッカーで阻害することにより顕著に抑制さついてはほとんど知られていない。そこで我々は，低浸れた。以上のことより，浸透圧刺激感知メカニズムの 1

透圧刺激の細胞内シグナルとして，調節性容積減少

つとして細胞内クロライドの重要性がクローズアップさ(RVD) を介して減少することが知られている細胞内クロれると考えており，細胞内シグナルとして重要なチロシ-

ライド濃度 ([Cl ]c) に注目して研究を行ってきた。その結-

ンリン酸化を制御するチロシン脱リン酸化酵素の活性化

果，RVD を介して減少した[Cl ]c はチロシン脱リン酸化

や基質への親和性に細胞内クロライドの果たす新たな役

酵素を活性化して基質の脱リン酸化を促進し，ENaC 遺割りが示唆された。

伝子発現を増大することによりナトリウム再吸収を促進234

研究会報告（13）腎尿細管マクラデンサ細胞の ATP チャネルと NaCl 検知シグナリング
岡田泰伸，Ravshan Z. Sabirov，林誠治，森島繁，Janos Peti-Peterdi，Jean-Yves Lapointe，P. Darwin Bell
（生理学研究所機能協関部門）

腎尿細管マクラデンサ（密集斑）細胞は，尿細管腔液

出され，この ATP が隣接するメザンギウム細胞の P2 レの NaCl 濃度を検知して，そのシグナルを糸球体輸入細セプターを刺激することが，バイオセンサーATP 放出法

動脈平滑筋細胞やレニン分泌細胞に伝達する。ウサギよや Fura2 法などによって明らかになった。2 光子レーザー

り糸球体ごと単離したマクラデンサにパッチクランプ法

法による 3 次元イメージング法によって，尿細管潅流液

を適用し，380pS という巨大な単一チャネルコンダクタ

中の NaCl 濃度増に伴って，マクラデンサ細胞の膨張と，ンスのアニオンチャネルを見出した。このマキシアニオ

それに同期した輸入細動脈の収縮が観察されたので，マンチャネルはアニオン型 ATP を透過させること，更にはクラデンサの ATP 放出性マキシアニオンチャネルの活

細胞外の NaCl 濃度増によって本チャネル活性が刺激さ性化には，マクラデンサ細胞膨張が関与している可能性れることが明らかとなった。尿細管腔液 NaCl 増に反応が示唆された。

して，事実マクラデンサ細胞の基底側壁膜から ATP が放（14）Modulation of cAMP-regulated ciliary beat frequency by cell volume in rat bronchiolar ciliary cells
during stimulation with an β2-adrenergic agonist
Takashi Nakahari (Department of Physiology, Osaka Medical College)
Ciliary beat frequency (CBF) of single rat bronchiolar

terbutaline-stimulated cells. The cell shrinkage shifted theciliary cells were measured using video-optical microscopy.

terbutaline dose-response curve to the lower-concentration

The rats were anesthetized by intraperitoneal injection ofside. Moreover, cell swelling, which was induced by KCl

pentobarbital sodium (60 - 70 mg/kg). Lungs were removed

solution containing amiloride (1µM) and strophanthidinefrom animals, and then were treated with elastase at 37℃ for(100µM), inhibited the CBF increase during terbutaline

40 min and single bronchiolar ciliary cells were obtained.

stimulation, however, the subsequent removal of either

Terbutaline (a specifically selective β2-adrenergic agonist)

amiloride or bumetanide, which induced cell shrinkage,increased CBF in a dose-dependent manner, and it also

increased CBF gradually. Thus, the terbutaline-stimulated

decreased volume of the bronchiolar ciliary cells. These

CBF

terbutaline actions were inhibited by H-89 (10µM) andobservations suggest that the cell shrinkage increases

mimicked by forskolin (10µM) , DBcAMP (500µM) or

terbutaline-stimulated CBF, in contrast, the cell swelling

IBMX (1mM) . Studies of ion channel blockers demonstrated

decreases it. In conclusion, in rat bronchiolar ciliary cells,

that quinidine (500µM) induces cell swelling and amiloride

terbutaline increases CBF and also decreases cell volume(1µM) and bumetanide (20µM) induces cell shrinkage.

mediated via cAMP accumulation. The cell shrinkage

Although cell volime changes did not affect CBF in

potentiates the CBF increase by increasing the cAMP

unstumlated ciliary cells, cell swelling inhibited the CBFsensitivity.

increasedwithdecreasing

cell

volume.

These

increase and cell shrinkage potentiated the CBF increase in235生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

6．ATP・アデノシン受容体相互作用の解明
2003 年 8 月 28 日－8 月 29 日
代表・世話人：井上 和秀（国立医薬品食品衛生研究所）
所内対応者：井本 敬二（液性情報））（１）脊髄内痛覚伝達系における ATP・アデノシン受容体の相互作用
中塚 映政 1，Gu Jianguo2，労 力軍 3，藤田 亜美 3，熊本 栄一 3，吉村 恵 1（1九州大学大学院統合生理学，2フロリダ大学脳研究所，3佐賀医科大学神経生理学））（２）海馬錐体細胞の興奮性制御における ATP およびアデノシン受容体のインタープレイ
川村 将仁1，加藤 総夫2（1慈恵医大・薬理学第1，2慈恵医大・神経生理）（３）リゾリン脂質による ATP 分解酵素の活性化
松岡 功，佐藤 薫＊，小野 委成，木村 純子（福島医大・医・薬理，麻酔＊）（４）P2Y2 受容体と TRPV1 の機能連関による熱性痛覚過敏富永 真琴 1，森山 朋子 1，飯田 陶子 1，小林 きみ子 2，東 智広 1，
村山 奈美枝 1，福岡 哲男 2，井上 和秀 3, 4，野口光一 2（1三重大・医・分子細胞生理，2兵庫医大・解剖2，3国立衛研・代謝生化学，4九大院・薬））（５）P2Y2受容体刺激により惹起されるアロディニア
檜槇 大介 1,3，小泉 修一 2，溝腰 朗人 1,3，津田 誠 1，重本－最上 由香里 1，井上 和秀 1,3（1国立衛研・代謝生化，2国立衛研・薬理，3九大院・薬・分子制御）（６）ヒト表皮ケラチノサイトで惹起された Ca2+ wave は 細胞外 ATP 及び P2Y2 受容体を介して知覚神経に伝達される藤下 加代子 1，小泉 修一 2，井上 かおり 4，最上－重本 ゆかり 1，井上 和秀 1, 3
（1国立衛研・代謝生化学部，2薬理部，3九州大学・院・薬・分子制御，4資生堂リサーチセンター）（７）マウス網膜 P2X 受容体の免疫組織化学的検討
金田

誠 1，石井

勝好 2，森島陽介 3，赤木

巧 2，端川勉 2，中西重忠 3（1慶応大生理，2理研・脳センター・神経構築，3京大院・生体情報科学）（８）視索上核における ATP 応答と P2X 受容体発現上野 伸哉 1，山田順子 2，福田敦夫 1,2（1浜松医科大学生理第一，2静岡大学大学院・電子科学研究科・生態情報処理講座）（９）MNTB ニューロンにおける ATP γ S による自発および誘発シナプス後電流に対する異なる制御
綿野智一 1,2，Richard J. Evans2，Ian D. Forsythe2）（1福島医大・医・薬理，2 Dept. of Cell Physiology & Pharmacology, Univ. of Leicester）（10）ATP および ATP γ S による monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1) 産生調節に関する
脳切片培養系を用いた検討
片山 貴博，伊藤 美聖，南 雅文，佐藤 公道（京大院・薬・生体機能解析学）（11）培養ラット腸管壁内神経細胞の ATP による細胞内 Ca 増加反応の性質と関与する受容体サブタイプの同定
太田 利男，久保田 茜，村上 真津香，乙黒 兼一，伊藤 茂男（北大・院・獣医・薬理）（12）P2 受容体を介する脂肪細胞分化促進作用
尾松 万里子，松浦236

博（滋賀医大・第2生理）

研究会報告（13）ATP 放出可視化による放出機構解析
古家 喜四夫1，秋田 久美1，柴田 あずみ2，曽我部 正博1,2（1科技団・細胞力覚，2名大院・医）（Ｐ１）ユビキチン C 末端水解酵素 (UCH L1) による ATP 受容体の機能制御
真子 好正 1，節家 理恵子 1,2，櫻井 省花子 1,2，和田 圭司 2，野田 百美 1
（1九大院・薬，2国立精・神セ・神経研）（Ｐ２）P2Y 受容体を介した内皮細胞層透過性促進作用
田中 直子 1，禰占 奈美江 1，窪田 洋子 1，籠田 智美 1，中村 一基 1，
高橋 幸一 2，橋本 道男 3，国友

勝 1，篠塚 和正 1

（武庫川女子大・薬・1薬理，2薬剤，3島根医大・第一生理）（Ｐ３）PC12 細胞の ATP 産生能に及ぼすアデニル酸シクラーゼの P-サイト阻害剤の影響
藤森 廣幸，芳生 秀光 （摂南大学

薬学部

衛生分析化学研究室）（Ｐ４）P2Y12 受容体を介するミクログリアのケモタキシスとインテグリンβ1 集積
多田 薫1，小泉 修一1，井上 和秀2, 3 （国立衛研・1薬理，2代謝生化学，3九大・院・分子制御）（Ｐ５）ミクログリアにおけるα7 ニコチン性アセチルコリン受容体発現と TLR4 および P2X7 受容体機能調節鈴木 智久 1，松原 明代 1，松林 弘明 2，酒井 規雄 2，秀（広大・医歯薬総合和泉 1，仲田 義啓 1

1

薬効解析，2神経・精神薬理）（Ｐ６）P2X7 受容体活性化による細胞死誘導機構の解析
月本 光俊，原田 均，五十里 彰，高木 邦明（静岡県立大・薬）（Ｐ７）孤束核シナプス前 P2X 受容体活性化による高振幅 EPSC の発生
繁冨 英治，加藤 総夫（東京慈恵会医科大学・総合医科学研究センター・神経科学研究部・神経生理学研究室）（Ｐ８）シナプス前アデノシン受容体による孤束核シナプス伝達短期可塑性の修飾
津氏 典子，繁冨 英治，加藤 総夫 （慈恵医大

神経生理）
）

（Ｐ９）ラット冠循環におけるアデニンヌクレオチド代謝とこれにおよぼす虚血の影響
佐藤 薫１，松岡 功２，木村 純子２ （福島医大・医・１麻酔科，２薬理）（Ｐ10）アストロサイトからの自発的 ATP による細胞内シグナル調節
小泉 修一 1，宮竹 真由美 2，藤下 加代子 3，井上 和秀 3,4（国立衛研・1薬理，3代謝生化学，2星薬科大学，4九州大・院・分子制御）【参加者名】
井上 和秀（国立衛研・代謝生化学），太田 利男（北大・一郎 (CREST) ，野澤 良久，江村 智博（大鵬薬品・創薬

院・獣医・薬理），岩永 ひろみ（北大医・解剖）
，木村 純

センター）
，中村 秀雄（帝国臓器），上野 伸哉（浜松医子，松岡 功，小野 委成，綿野 智一（福島医大・医・薬科・生理），月本 光俊，原田 均（静岡県立大・薬），古理），佐藤 薫（福島医大・医・麻酔），熊坂 忠則（福島家 喜四夫（科技団・細胞力覚），柴田 あずみ（名大），医大・医・神経精神），田村 誠司（山之内製薬・薬理第須崎 尚（名古屋学芸大），小川 慎志，我謝 徳一，新庄 勝

一），関澤 俊洋，前本 琢也（藤沢薬品），金田 誠（慶応

浩（ファイザー），富永 真琴（三重大・医・分子細胞生大・生理），川村 将仁（慈恵医大・薬理1），加藤 総夫，理），山下 勝幸，杉岡 美保（奈良医大・第一生理），尾津氏 典子，繁冨 英治，池田 亮，山崎 弘二（慈恵医大・

松 万里子（滋賀医大・第2生理），南神経科学・神経生理），中村 行宏（東大神経生理），小泉（京都大・薬・生体機能解析），市川 純（関西医大・第2修一，藤下 加代子，多田 薫（国立衛研・代謝生化学），

生理），藤森 廣幸（摂南大学・薬学部），桔梗 充博（三篠崎 陽一，戸崎 秀俊，檜槇 大介，国房 恵巳子（国立菱ウェルファーマ），篠塚 和正，田中 直子，禰占 奈美

衛研・薬理/九大），中田 裕康（東京都神経研），黒田 洋

江（武庫川女子大・薬・薬理），仲田 義啓，秀 和泉，鈴雅文，片山 貴博

237

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

木 智久，松原 明代（広大・医歯薬・薬効解析）
，中塚 映

薬理）
，清水 秀忠（基生研），根本 知己，山肩 葉子，籾政，塩川 浩輝（九州大学大学院統合生理学），真子 好正，山 俊彦，井本 敬二（生理研）

佐藤 あゆみ（九州大・院・薬），桂木 猛（福岡大・医・（1）脊髄内痛覚伝達系における ATP・アデノシン受容体の相互作用
中塚 映政 1，Gu Jianguo2，労 力軍 3，藤田 亜美 3，熊本 栄一 3，吉村 恵 1（1九州大学大学院統合生理学，2フロリダ大学脳研究所，3佐賀医科大学神経生理学）

末梢における感覚情報は一次求心性細胞を介して脊髄示 し た 。 代 謝 安 定 型 の P2X 受 容 体 作 動 薬 で あ る

後角の二次ニューロンに入力され，更に脊髄内上行路を

α,β-methylene ATP (100 µM) によって，微小興奮性シナプ

経て高位中枢に伝達される。脊髄後角レベルでは様々な

ス後電流の発生頻度は著明に増強したことから，ATP 投

神経伝達物質によって末梢由来の感覚情報が修飾される

与によって観察された最初の増強効果は ATP P2X 受容

ことは知られているが，近年，脊髄内の ATP P2X 受容体

体のシナプス前性機構を介するグルタミン酸の遊離促進

およびアデノシン受容体が感覚情報を修飾することが明作用であることが明らかとなった。一方，アデノシン

らかとなってきた。すなわち，ATP P2X 受容体作動薬の(100 µM) あるいはアデノシンA1受容体作動薬 CPA (1µM)

脊髄腔内投与によって行動学的に痛覚過敏が惹起されるによって，微小興奮性シナプス後電流の発生頻度は逆にことや，アデノシンによって逆に鎮痛効果が得られるこ

減弱したことから，ATP 投与によって観察された後続のとが報告された。今回，ATP およびアデノシン受容体の抑制効果は代謝されたアデノシンがシナプス前末端に発脊髄後角内作用機序の詳細を明らかにするため，脊髄ス

現するアデノシン A1受容体に作用し，グルタミン酸の遊ライス標本を用いて脊髄後角細胞からパッチクランプ記

離を抑制することに起因していると考えられる。従って，録を行った。脊髄後角細胞は末梢からグルタミン酸作動

脊髄内において細胞外 ATP は直接的にシナプス前の P2X

性入力を受けているので，ATP およびアデノシン受容体

受容体に作用するだけでなく，アデノシンに代謝されてのグルタミン酸作動性興奮性シナプス伝達に及ぼす作用

シナプス前の A1受容体に作用し，P2X 受容体と逆の効果を検討した。自発性のグルタミン酸作動性興奮性シナプをもたらした。以上の結果より，脊髄痛覚伝達系におけス後電流に対して ATP (100 µM) を灌流投与すると，そのる ATP の作用は経時的な要素を有する多彩な影響を及発生頻度は最初の短期間において増強して，その後に引ぼすものと推察された。

き続いて比較的長期間に減弱するという二相性の変化を（2）海馬錐体細胞の興奮性制御における ATP およびアデノシン受容体のインタープレイ
川村 将仁1，加藤 総夫2（1慈恵医大・薬理学第1，2慈恵医大・神経生理）

細胞外に放出されたメッセンジャー分子が特異的受容

J. Physiol. 530:469-, 2001) 。

体を活性化させるのみならず，特異的酵素系によって細海馬は各種 ATP 受容体，アデノシン受容体ならびに胞外で代謝を受けた後，その代謝産物がさらにその特異ATP からアデノシンへの細胞外変換酵素系の豊富な発現的受容体を活性化させる，という系は，現在までに ATP-を示しているため，このような制御系の生理的意義を検

アデノシン系においてのみしか知られておらず，これは討する上で適した脳領野である。しかし，現在までの分

他の系では見られない細胞外 ATP によるシグナリング

散培養ならびに急性単離標本を用いたこれら受容体の活のユニークな特性であると考えられる (Kato & Shigetomi,

性化に関する知見はもっぱら ATP もしくはアデノシン238

研究会報告受容体への効果を記述したものであり，このような ATP-の相反する作用は，記録された錐体細胞 22 例全例で同時アデノシンのインタープレイを解明するにはニューロンに観察された。薬理学的検索によって，IPSC の頻度増加

およびグリア細胞の細胞構築が維持されている急性スラは 2meSATP で強く活性化され PPADS で遮断される P2X

イスもしくは in vivo 標本を用いて検討することが必須

受容体を，また，EPSC の頻度減少は DPCPX で遮断されである。事実，海馬において，ATP からアデノシンへのるアデノシン A1 受容体の活性化を介していることが示

細胞外変換酵素系は大部分グリア細胞に発現しており，された。

また，現在までに報告されている海馬スライスでの ATP

以上の結果は，細胞外 ATP が (1) P2X 受容体の活性化の効果はほとんどがアデノシン受容体を介したものであを介した抑制性入力の増加，および，(2) アデノシンへのる。

加水分解を経たのちのアデノシン A1受容体の活性化を

このような ATP-アデノシン系のインタープレイの実介した興奮性入力の減少という2つの異なる効果を同時体を解明するため，幼若ラット海馬冠状断スライス標本に引き起こし得ることを示す。興味深いことに，これら

CA3 錐体細胞から，興奮性および抑制性のシナプス入力の効果はいずれも錐体細胞の興奮性を低下させる。ATPをパッチクランプ法により同時記録し，ATP およびプリは1つの分子でありながら，ATP 受容体とアデノシン受ン受容体作動薬の作用を検討した。ATP は IPSC の頻度

容体をそれぞれ合目的に活性化し，神経ネットワークのを増加させ，かつ EPSC の頻度を減少させた。この 2 つ

興奮性を協働的に制御し得ると考えられる。

（3）リゾリン脂質による ATP 分解酵素の活性化
松岡 功，佐藤 薫＊，小野 委成，木村 純子（福島医大・医・薬理，麻酔＊）細胞外の ATP 代謝に関わる ecto-nucleotidase は，P2受して細胞膜透過性を亢進させるLPC の作用より低濃度で容体の刺激作用を終結させるだけでなく，細胞膜局所に認められた。また，ATP の分解活性に比べ，AMP の分

おける迅速なアデノシン産生をもたらし，アデノシン受

解活性への影響は小さかった。LPC の ATP 分解活性亢進

容体を介する作用への情報変換に重要な役割を果たして

作用は ecto-nucleotide triphophate diphophohydrolaseいる。最近，炎症や虚血病変にいおて ecto-nucleotidase

1 (E-NTPDase 1, ecto-apyrase) を発現させた HEK293細胞活性の変化を示す成績が報告されている。また，血小板でも再現された。この細胞を用いて側鎖の脂肪酸が異なや内皮細胞から放出される ATP や ADP の分解が障害さる種々の LPC の作用を検討した結果，デカノイン酸

れると循環器系障害の原因になることも明らかにされて(C10) では作用がなくミリスチン酸 (C14) より長鎖の脂いる。しかし，どのような機序で ATP 代謝酵素の機能変肪酸を持つことが E-NTPDase 1の活性化に必要であった。

化が生じるかは知られていない。我々は，摘出ラット心また，他のリン脂質ではリゾホスファチジルセリン，リ臓の Langendorff 標本において，虚血にした心臓の再灌流

ゾホスファチジルイノシトールには作用が認められたが，液中に ecto-nucleotidase が逸脱することを見い出した。虚

リゾホスファチジン酸，スフィンゴシン-1-リン酸は無効

血心ではリン脂質代謝が異常に亢進し，大量のリゾリンであった。さらに，LPC を処理した細胞では酵素活性が脂質などの脂質メディエーターが産生される。そこで，

反 応 液 中 に 遊 離 し ， LPC を 洗 浄 し た 後 で は 細 胞 の本研究では ecto-nucleotidase 活性におよぼすリゾリン脂

ecto-NTPDase1活性が低下していた。以上の結果から，虚質の作用を検討した。培養ヒト血管内皮細胞およびモル血心で認められた ATP 分解酵素の遊離は心臓内で産生

モット単離心筋細胞における ATP 分解活性は，リゾホス

されるリゾリン脂質により媒介される可能性が示唆されファチジルコリン (LPC) により濃度依存的に増大した。

た。

この LPC による ATP 分解活性の亢進は，界面活性剤と239

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（4）P2Y2受容体と TRPV1の機能連関による熱性痛覚過敏富永 真琴 1，森山 朋子 1，飯田 陶子 1，小林 きみ子 2，東 智広 1，
村山 奈美枝 1，福岡 哲男 2，井上 和秀 3, 4，野 口光一 2（1三重大・医・分子細胞生理，2兵庫医大・解剖2，3国立衛研・代謝生化学，4九大院・薬）以前，本研究会で，HEK293細胞に発現したカプサイ

驚くべきことに，P2Y1欠損マウスでも野生型と同様の痛シン受容体 TRPV1が細胞外 ATP によって P2Y1受容体活

覚過敏が観察され，マウスにおいては P2Y1受容体が関与性化から PKC を介して機能制御されることを報告した。

しないことが分かった。そこで，マウスの後根神経節細さらに詳細な検討を行った。先ず，生化学的な手法によ胞を用いたパッチクランプ法による電流解析を行うと，って TRPV1が直接 PKC によってリン酸化されることを薬理学的な検討から，P2Y2受容体が関与することが示唆証明した。点変異体を用いた電気生理学的機能解析から，された。マウス後根神経節における TRPV1，P2Y1，P2Y2

TRPV1の細胞内ドメインの PKC によってリン酸化されの mRNA 発現を検討したところ，TRPV1と P2Y2のる2つのセリン残基を同定した。これらのセリン残基をアmRNA の共発現が明らかになり，後根神経節細胞を用いラニンに置換した変異体では，ATP による TRPV1のカプ

た機能解析を支持する結果が得られた。P2Y2受容体はサイシン活性化電流の増大がみられないのみならず，野UTP にも感受性があることが知られている。そこで，UTP

生型では観察される活性化温度閾値の低下も認められなを用いて行動実験を行うと，野生型マウスにおいて ATP

かった。このメカニズムの重要性を個体レベルで検証すと同様の熱性痛覚過敏が惹起されることが明らかになっるために，ATP 投与による熱性痛覚過敏をマウスで観察た。以上の検討から，マウスにおいては，傷害時に細胞した。野生型マウスでは，ATP の足底投与によって著し外に放出される ATP, UTP によって P2Y2受容体が活性化

い熱性痛覚過敏が認められたが，TRPV1欠損マウスでは，され，PKC を介した TRPV1のリン酸化が熱性痛覚過敏を

そのような痛覚過敏は全くみられなかった。個体レベル

引き起こすものと結論された。

において，ATP と TRPV1の機能連関が明らかになった。

（5）P2Y2受容体刺激により惹起されるアロディニア
檜槇 大介 1,3, 小泉 修一 2, 溝腰 朗人 1,3, 津田 誠 1,

重本－最上 由香里 1, 井上 和秀 1,3（1国立衛研・代謝生化，2国立衛研・薬理，3九大院・薬・分子制御）

ATP は知覚神経においてイオンチャネル内蔵型 P2X 受

し，その薬理学的特徴及び痛覚伝達との関係について詳

容体を介して，痛覚伝達に関与している。実際，ATP や細な研究を行った。先ず Ca2+イメージング (fura-2法) にP2X 受容体アゴニストα,β-methylene ATP (αβmeATP) をより，多くの小型かつカプサイシン感受性 DRG 神経に

ラットの足底部に投与すると，様々な疼痛反応が観察さ

UTP 感受性 P2Y2受容体が発現している事を明らかにしれる。我々は以前，αβmeATP 刺激が，中型でカプサイシ

た。P2Y2受容体アゴニストである UTP を足底部に投与

ン非感受性 DRG 神経に存在する P2X2/3受容体を介して，すると，濃度依存的にアロディニアが誘発され，これは触刺激に対する過敏応答“機械的アロディニア”を誘発

P2受容体の拮抗薬，さらに P2Y2受容体のアンチセンス

することを明らかにした (J. Neurosci., 20, RC90, 2000) 。

オリゴヌクレオチドで P2Y2受容体をノックダウンする

しかし，後根神経節 (DRG) には様々なサブタイプの G タ

ことにより消失した。UTP により引き起こされるアロデ

ンパク共役型 P2Y 受容体も発現・機能しており，これら

ィニアはαβmeATP により誘発されるそれよりも長時間

P2Y 受容体が知覚・痛覚伝達系で担う役割の解明が待た持続した。αβmeATP と異なり，UTP により惹起されるれている。本研究で我々は，DRG の P2Y 受容体に注目

アロディニアはカプサイシン感受性神経を破壊したラッ

240

研究会報告トでは観察されなかった。またカプサイシン受容体アンと，またこの P2Y2受容体刺激によりカプサイシン受容体

タゴニストであるカプサゼピンは，UTP 誘発アロディニ

非依存的なメカニズムでアロディニアが誘発されること

アには影響しなかった。以上，小型でカプサイシン感受が示唆された。

性の DRG 神経には P2Y2受容体が発現・機能しているこ（6）ヒト表皮ケラチノサイトで惹起された Ca2+ wave は細胞外 ATP 及び P2Y2受容体を介して知覚神経に伝達される
藤下 加代子1，小泉 修一2，井上 かおり4，最上－重本 ゆかり1，井上 和秀1, 3（1国立衛研・代謝生化学部，2薬理部，3九州大学・院・薬・分子制御，4資生堂リサーチセンター）

皮膚は，身体の広い範囲を占めており，乾燥，化学物とが明らかとなった。単一の NHEK をガラスピペットで質，侵害性熱刺激，UV 照射などの有害な環境因子に常刺激すると，被刺激細胞で細胞内 Ca2+ 濃度 ([Ca2+]i) の上に曝されているだけでなく，損傷や炎症性疾患，アレル昇が見られ，続いて細胞外 ATP 依存的に周囲の NHEKs

ギー反応などにより ATP，bradykinin，histamine といった

へ Ca2+ wave の伝播が確認された。Luciferin-luciferase 法

様々な物質から影響を受ける組織である。皮膚はそれらに基づく ATP イメージング解析により，NHEKs から刺の刺激に対する様々なセンサーを発現しており，それを激依存的な ATP の放出及び拡散が観察された。DRG 神

介して細胞内 Ca2+2+

濃度を変化させる。Ca は皮膚の最外経細胞は，表皮の基底細胞層にその末端を延ばしている部にあたる表皮の恒常性維持に重要であり，表皮角化細ことが知られている。NHEKs と DRG 神経細胞の共培養

胞の増殖と分化のバランスを制御している。ATP は数多

系においても，NHEKs で機械刺激により惹起された Ca2+

くの細胞において，細胞間情報伝達物質として機能する

wave が，細胞外 ATP 及び P2Y2受容体依存的に，隣接すことは良く知られている。今回，我々は正常ヒト表皮角る DRG 神経細胞の[Ca2+]i を上昇させた。このことから，化細胞 (Normal Human Epidermal Keratinocytes: NHEKs)

細胞外 ATP は NHEKs において細胞間 Ca2+ wave を形成の単一培養系及び，マウス後根神経節 (DRG) 神経細胞とする主要な情報伝達物質となっているだけでなく，皮膚

2+と知覚神経の間でも，ダイナミックなクロストークを形

wave の伝播について検討を行なった。薬理学的解析の結成するシグナル伝達物質として機能している可能性が示果，NHEKs は機能的な代謝型 P2Y2受容体を発現するこ唆された。

の共培養系を用いて，細胞外 ATP により媒介される Ca（7）マウス網膜 P2X 受容体の免疫組織化学的検討
金田

誠1，石井

勝好2，森島陽介3，赤木

巧2，端川

勉2，中西

重忠3

（1慶応大生理，2理研・脳センター・神経構築，3京大院・生体情報科学）

細胞外 ATP は網膜神経伝達物質の候補と考えられていないことが大きな原因となっている。本研究では，マいる。網膜内には P2X 受容体遺伝子が発現しており，外ウス網膜の P2X1，P2X2，P2X4，P2X7受容体の分布につ来性に投与した ATP が ACh の放出を抑制することが報いて免疫組織化学的手法を用いて検討した。また同時に告されている。ACh の放出の抑制は薬理学的実験からコリン作動性ニューロンに存在する P2X 受容体のサブタ

P2X 受容体を介して起こると考えられているが，どのサイプに注目してそのシナプス部位における局在をブタイプが関与しているのかは不明である。これは網膜

immunotoxin-mediated cell targeting technology (IMCT) をにおける P2X 受容体の分布について体系的に検討されて用いて検討した。P2X1受容体は内顆粒層と内網状層の境241

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

界部付近に点状に分布する陽性所見が観察された。P2X2

シグナルを発現する transgenic mouse においても一致し受容体は一部のアマクリン細胞の細胞体と内網状層のサた。Transgenic mouse に IMCT を用いてコリン作動性ニ

ブラミナ a で強い免疫反応陽性像が観察された。P2X4受

ューロンを選択的に細胞死させると，GFP シグナルが消

容体は，神経節細胞層で強い免疫反応陽性像が観察され失した領域のみで P2X2の免疫反応が消失した。このことた。P2X7受容体は内顆粒層と神経節細胞層の細胞体で陽から P2X2の免疫反応は starburst アマクリン細胞の樹状性所見が観察され，内顆粒層の陽性細胞は硝子体側と強突起上に選択的に発現しているものと考えられる。以上

膜側に存在していた。P2X2の免疫反応はコリン作動性ニの結果から，P2X2受容体はマウス網膜の OFF 経路の信ューロンのマーカーである ChAT の免疫反応と一致した。

号伝達に関与していることが示唆された。

また P2X2の免疫反応はコリン作動性ニューロンに GFP（8）視索上核における ATP 応答と P2X 受容体発現上野 伸哉 1，山田順子 2，福田敦夫 1,2（1浜松医科大学生理第一，2静岡大学大学院・電子科学研究科・生態情報処理講座）

視索上核は，オキシトシン，バゾプレッシンを下垂体パッチで観察された電流はすべて，遅い不活性化過程を後葉において分泌する神経分泌細胞である。我々は生後持つものであり，機械的単離によって観察された早い不16-23日の雄性ラットを用い，視索上核の神経細胞に，ス

活性化過程を持つものは見られなかった。また，

ライスパッチ法を適用し，ATP 投与による反応を記録し

αβ methylen ATP 投与によっても内向き電流を惹起した

た。電流固定化において，ATP 投与による脱分極および，

がそのピーク値は ATP 投与による値の10-20%であった。

活動電位の発生が観察され，投与後には自発発火頻度のATP に反応を示した細胞体および，電極内液を回収し，低下が観察された。また，電位固定化（保持電位-50mV）

single cell RT-PCR を行い，mRNA レベルでの発現を観察において，ATP 投与によって内向き電流のみならず，投した。P2X2サブタイプが，主に検出された。視索上核神

与後に外向き電流成分が観察された。この内向き電流成経細胞体において，P2X2サブタイプを主体とする P2X

分は PPADS によって抑制された。ATP 1 mM 存在下での受容体が機能していることが示唆された。

電圧-電流曲線は，内向き整流作用が見られた。スライス（9）MNTB ニューロンにおける ATPγS による自発および誘発シナプス後電流に対する異なる制御
綿野智一 1,2，Richard J. Evans2，Ian D. Forsythe2（1福島医大・医・薬理，2 Dept. of Cell Physiology & Pharmacology, Univ. of Leicester）
Medial nucleus of the trapezoid body (MNTB) は脳幹におにより電流を記録した。MNTB ニューロンでは興奮性

いて音源定位に関わる聴覚中継に重要な働きをしている(sEPSC) および抑制性 (sIPSC) 自発シナプス後電流が観神経である。我々は MNTB ニューロンにおいて，プリン

察されるが，P2受容体アゴニストで比較的分解されにく

受容体がどのような働きをしているかを明らかにするたいとされている ATPγS および P2X1,3,6受容体の選択的ア

め，各種プリン受容体アゴニストの自発シナプス後電流

ゴニストであるα,β-me-ATP は sEPSC および sIPSC の頻(sPSC) ，誘発シナプス後電流 (ePSC) に対する作用を検討

度を増加させ，P2X1,6受容体の選択的アゴニストである

した。9-14日齢の Lister-hooded ラット脳幹より170-200l-β,γ-me-ATP は sIPSC のみを増加させた。P1受容体アゴµm のスライスを作成し，ホールセルパッチクランプ法

ニストの adenosine，P2Y 受容体アゴニストの ADP，UTP，

242

研究会報告UDP は電流の頻度を変化させなかった。また sEPSC に対せなかった。adenosine が同様の抑制作用を示し，A1受容する作用のみが TTX により消失したことより，神経終末体 ア ン タ ゴ ニ ス ト で あ る DPCPX (10 nM) お よ び

および細胞体の異なる P2X 受容体が sPSC を制御していecto-ATPase 阻害薬の ARL67156 (50µM) が ATP γ S の抑制ると考えられた。また MNTB ニューロンでは，2極性の作用を消失させた。これらのことより，これらの P2アゴ白金電極を用いてスライスを刺激すると3種類の ePSC，

ニストの誘発シナプス後電流抑制作用は自発的シナプス

すなわち calyx of Held という巨大シナプス神経終末を介後電流に対する制御と異なり adenosine A1 受容体を介する giant eEPSC，このシナプスを介さない eEPSC およするものであると考えられた。しかし ATP γ S の作用は，

び eIPSC が観察される。ATP γ S はこれらの誘発電流の直接 adenosine に分解されるためなのか，グリアあるいは

電流値を抑制した。ATP，ADP も同様に抑制作用を示し神経などからの ATP の遊離を介するものであるかは明

たが，α,β-me-ATP および UTP，UDP は電流値を変化さらかになっておらず今後の検討課題である。

（10）ATP および ATP γ S による monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1) 産生調節に関する脳切片培養系を用いた検討
片山 貴博，伊藤 美聖，南 雅文，佐藤 公道（京大院・薬・生体機能解析学）

脳組織切片培養系は，細胞構築や個々の細胞の活性化

ATP による MCP-1 産生・遊離は，プリン受容体拮抗薬

状態が分散培養系と比較してより in vivo に近い状態に

suramin あるいは PPADS（ともに 300µM）どちらによっあるため，活性化状態の違いが細胞の反応性を大きく左ても，部分的に抑制された。一方で，ATP γ S による MCP-1

右するグリア細胞の研究に非常に有用であると考えられ産生・遊離に対しては，suraminは全く影響を与えず，逆る。本研究では，ATP およびその非水解性アナログ ATPγSに PPADS はほぼ完全な抑制効果を示した。MAP キナーの MCP-1 の産生・遊離に対する効果について，この脳切ゼ阻害薬の効果を検討したところ，ATPあるいはATP γ S

片培養系を用いて検討を行った。

による MCP-1 の産生・遊離は，ともに MEK 阻害薬 PD

生後 2-3 日齢ラットの大脳皮質－線条体領域から冠状

98059 および JNK 阻害薬 SP600125 により部分的に抑制

切片（300µM 厚）を作製し，10-11 日間静置界面培養後，され，反対に p38 MAP キナーゼ阻害薬 SB 230580 によっ

実験に用いた。組織切片中の MCP-1 は抗 MCP-1 抗体をて増強された。

用いた免疫染色法を用いて検討し，培地中に遊離したMCP-1 量は ELISA 法により測定した。

以上の結果より，脳組織切片培養系において ATP ある
いは ATP γ S は，アストロサイトでの MCP-1の産生・遊ATP あるいは ATP γ S 処置により，濃度依存的な培地

離を惹起することが明らかにされた。また，この ATP あ

中への MCP-1 の遊離が観察された。その産生のタイムコ

るいは ATP γ S による MCP-1産生誘導に関して，少なく

ースは，ATP あるいは ATP γ S（ともに 300 µM）3 時間

とも一部には異なるサブタイプのプリン受容体が関与し処置により，処置開始後 1 時間で既に観察され，処置開ていること，また両処置ともに ERK および JNK キナー

始後 3-4 時間をピークとする一過性のものであった。まゼは促進的に，逆に p38MAP キナーゼは抑制的にそれぞた，その主な産生細胞はアストロサイトであった。このれ関与していることが示唆される。

243

第 25 巻（Dec,2004）

生理学研究年報（11）培養ラット腸管壁内神経細胞の ATP による細胞内 Ca 増加反応の性質と関与する受容体サブタイプの同定
太田 利男，久保田 茜，村上 真津香，乙黒 兼一，伊藤 茂男（北大・院・獣医・薬理）ATP は腸管壁内神経において速い興奮性シナプス後電は外液 Na 存在下で逆転電位が 0mV の不活化の遅い内向位を形成する神経伝達物質の一つであることが知られてき電流を引き起こした。P2 受容体遮断薬の Suramin 及びいる。本研究では初代培養ラット腸管壁内神経細胞を用

PPADS は ATP による[Ca2+]i 増加及び内向き電流反応を

いて，ATP による細胞内 Ca 濃度 ([Ca2+]i) を fura-2 レシオ

可逆的に抑制した。P2 受容体活性化薬を同一細胞に適用

2+

画像解析法により測定し，[Ca ]i 増加反応の性質及び関した結果，[Ca2+]i 増加の力価順は ATP≧ATPγS＞CTP≧

与する受容体サブタイプを P2 受容体活性化薬や遮断薬

2MeSATP＞BzATP（α,β-MeATP は無効）であった。ATP

による薬理学的検討，パッチクランプによる電流測定，による内向き電流は低濃度(0.2～200 µM)の Zn2+，Cu2+，

RT-PCR による遺伝子検出及び免疫染色による蛋白検出

Cd2+により増強された。また，ATP 電流は pH6.6 では約により同定した。Fura-2 を負荷した細胞において高濃度3 倍に増大し，逆に pH8 では約 30%に減少した。RT-PCR

2+

K 及びニコチンによる[Ca ]i 増加は神経特異蛋白 PGP9.5

によりラット腸管壁内神経細胞に P2X2，P2X4，P2X5 の抗体陽性細胞のみで生じたことから，本実験では両反応

mRNA が検出された。抗 P2X4 抗体による免疫染色で陽が生じる細胞を神経細胞として機能的に同定した。

性細胞が検出され，この細胞での P2 活性化薬の力価順もATP は 壁 内 神 経 細 胞 に お い て 濃 度 依 存 性 (0.3 ～2+100µM) に[Ca ]i 増加反応を引き起こした。この反応は外2+2+

上記と一致した。
本実験により培養ラット腸管壁内神経細胞において液 Ca 除去により大きく抑制した。ATP による[Ca ]i 増

ATP による[Ca2+]i 増加反応は主に外液 Ca 依存性の P2X

加反応は電位依存性 Ca チャネル遮断薬の Nifedipine，を介して生じていること，更にそのサブタイプは P2X4

ω-Conotoxin GVIA，ω-Agatoxin VIA 存在下で 55%抑制さであることが示唆された。

れた。Whole-cell voltage-clamp した細胞において，ATP（12）P2受容体を介する脂肪細胞分化促進作用
尾松 万里子，松浦

マウス胎児由来前駆脂肪細胞 3T3-L1 は，脂肪細胞分

博 （滋賀医大・第2生理）することが重要であると考えられている。

化のモデルとして最もよく研究されている培養株細胞の我々は，未分化3T3-L1細胞における細胞骨格と細胞運一つである。3T3-L1 細胞が終末分化に移行するためには動について調べたところ，増殖中の細胞にはアクチンス

細胞周期が G0/G1 で停止することが必要であり，通常のトレスファイバーが発達しているが，コンフルエントに培養実験では細胞をコンフルエントになるまで培養し，達するとストレスファイバーは消失し，細胞膜近辺にア接触障害により細胞周期を停止した後，dexamethasone，クチンが集積すること，増殖中の細胞において細胞外1-methyl-3-isoxanthine 及び insulin を分化誘導因子としてATP はストレスファイバーを壊して細胞膜周辺に特異的加えることによって成熟脂肪細胞に分化させる方法が最にアクチンを再構築し，ラッフリングや糸状仮足によるも標準的な手法として用いられている。コンフルエント

著しい細胞形態の変化を引き起こすこと，及び，約30%に達していない細胞では分化誘導因子を加えても効果がの低い細胞密度の細胞に ATP を与えてインキュベーシ

ないことは古くから知られていたが，低密度の状態でもョンした後に分化誘導因子を加えると，増殖を続けなが薬剤によって細胞周期を停止させると分化誘導可能であら成熟脂肪細胞に分化すること，を見出した。これらのるという報告があることから，細胞周期が G0/G1 で停止

効果は P2受容体阻害剤スラミン及び細胞骨格制御に関

244

研究会報告与する低分子量 G 蛋白 Rho kinase 阻害剤 Y27632によっ受容体の分化促進作用について検討する。

て阻害された。これらのことから，脂肪細胞における P2（13）ATP 放出可視化による放出機構解析
古家 喜四夫1，秋田 久美1，柴田 あずみ2，曽我部 正博1,2（1科技団・細胞力覚，2名大院・医）普遍的な細胞内情報伝達物質として働く細胞内カルシの 細 胞 で の ATP 放 出 機 序 を 明 ら か に す べ く ，ウムと内外立場は異なるが，細胞外 ATP は普遍的な細胞

Luciferin-Luciferase (L-L) を用いた放出 ATP の定量，薬理外情報伝達物質として働いていると考えられる。実際，学的処理などを行った。その結果，ATP 放出は機械刺激

その受容体は代謝型及びイオンチャネル型とも数多く同による一過性の放出以外に細胞外カルシウム-free 溶液潅

定され，ほとんどの細胞で発現しており，様々な機能を流によって持続的な放出がみられ，また刺激を加えなく果たしていることが明らかになってきた。しかし ATP シ

とも自発的に放出しており，それらに少なくとも2種以上グナルの発生源である ATP 放出経路に関してはまだほの異なった ATP 放出経路が関与していることが示唆さ

とんど明らかではなく，現在，開口放出，イオンチャネれた。L-L を用いた放出 ATP のイメージング等最新の結ル，トランスポーターなどの可能性がいくつかの細胞で果からその経路について議論する。ATP 放出経路はいわ指摘されている。乳腺細胞は種々の機械刺激による ATP

ばカルシウムシグナリングにおけるカルシウムチャンネ

放出と周りの細胞での ATP 受容体活性化が生理機能にルに相当しており，その機序は重要であり，多種類の経深く関わっていることを私たちは明らかにしてきた。こ路の存在は不思議ではないと考えられる。

（P1）ユビキチン C 末端水解酵素 (UCH L1) による ATP 受容体の機能制御
真子 好正 1，節家 理恵子 1,2，櫻井 省花子 1,2，和田 圭司 2，野田 百美 1
（1九大院・薬，2国立精・神セ・神経研）

UCH L1はエネルギー依存的なタンパク質分解系であ告されているが，哺乳類での神経回路機能における UCH

るユビキチン-プロテアソームシステムに含まれる脱ユ

L1の役割はいまだ解明されていない。そこで，本研究でビキチン化酵素の一つであり，哺乳類においては神経細は神経伝達における UCH L1の作用について検討するこ

胞と精巣に特異的に発現する。UCH L1の生理作用としてとにした。今回，神経伝達物質受容体のうち，神経細胞

ユビキチン C 末端低分子残基の水解やポリユビキチン鎖も含めて幅広く分布した発現を示し神経伝達物質の分泌切断によるユビキチンモノマーの供給が想定されており，制御にも関わる ATP 受容体について検討することにし

ユビキチンプールサイズを保つ重要な因子であると考えた。ATP 受容体のうち P2X 受容体チャネルの開孔によるられている。タンパク質の脱ユビキチン化はタンパク質

ATP 誘導性の内向き電流を，mock，UCH L1あるいは分解の素過程として重要であり，脱ユビキチン化酵素のmutant UCH L1の cDNA をトランスフェクションした異常による脳機能障害もいくつか報告されている。我々

PC12 Tet-Off 細胞を用い，ホールセル・パッチクランプ

は世界に先駆けて gad (gracile axonal dystrophy) マウスが法で測定したところ，UCH L1は ATP 誘導性の内向き電

UCH L1の機能喪失を有する神経変性モデルであること

流を有意に増強することを見いだした。この UCH L1にを示し神経細胞においてユビキチンレベルが低下していよる増強効果は PKA，CaMKII に依存していたが，そのることを見いだした。アメフラシにおいては UCH L1と他のプロテインキナーゼには依存しなかった。さらに，相同性の高い UCH が学習と記憶に重要であることが報PC12 Tet-Off 細胞にドーパミンにより制御されるリン酸245

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

化蛋白 DARPP-32が発現していることを定量的 RT-PCRて PKA，CaMKII，DARPP-32を介して調節的な役割を果により確認し，DARPP-32のリン酸化と PKA，CDK5の制たしていることを示唆しており，神経伝達における UCH

御がどのように P2X 受容体反応に影響するかを検討した。

L1の機能解明につながるものと期待される。

今回，我々が得た結果は，UCH L1が ATP 受容体に対し（P2）P2Y 受容体を介した内皮細胞層透過性促進作用
田中 直子 1，禰占 奈美江 1，窪田 洋子 1，籠田 智美 1，中村 一基 1，
高橋 幸一 2，橋本 道男 3，国友

勝 1，篠塚 和正 1

（武庫川女子大・薬・1薬理，2薬剤，3島根医大・第一生理）【目的】我々は，低浸透圧状態下で増大した血管内皮細胞

有意に減少させるとともに，[Ca2+]i を有意に上昇させた。

容積の修復機構（調節性体積減少機構：RVD）に対し，

2) 2meS-ATP による細胞面積の減少および [Ca2+]i の上昇

内因性の ATP が促進的に関与すること，さらに等浸透圧

は P2Y 受容体拮抗薬である PPADS，PLC 阻害薬の状態下においても，ATP が P2Y 受容体を介して細胞面積U-73122 および細胞内 Ca2+ ストア枯渇薬の thapsigargin

減少作用を有することを報告してきた 1) 。今回は，ATPにより抑制された。3) 2meS-ATP は内皮細胞層を透過すの生理的役割を更に明らかにするために，細胞面積減少

る FD-4 量を有意に増加させるとともに，この増加作用

作用と細胞層透過性との関連性について検討した。

は PPADS によって抑制された。4) ラット尾部灌流標本【方法】実験標本にはラット尾動脈初代培養内皮細胞を用においても同様に，2meS-ATP は尾部表層に透過する2+

い ， 細 胞 内 カ ル シ ウ ム レ ベ ル ([Ca ]I) は Calcium

FD-4 量を有意に増加させた。またこの増加作用は PPADS

Green-1-AM を指示薬として共焦点レーザー顕微鏡・画像によって抑制された。

解析装置を用いて測定，細胞容積は顕微鏡画像より得ら【考察】血管内皮細胞において，ATP は生理的条件下にれた細胞面積を NIH Image で数値化してその指標とした。

おいても細胞面積調節作用を示し，その作用には P2Y 受細胞層の透過性は，内皮細胞層を透過した FITC-labeled

容体を介した[Ca2+]i の上昇が関与していること，さらにdextran (FD-4) 量を指標として検討した。さらに，ラット

このような細胞面積減少作用は，内皮細胞層における物

尾部灌流標本を用いて，尾部表層へ透過した FD-4 を共質透過性に促進的に関与することが示唆された。

焦点レーザー顕微鏡にて測定した。

(1) Clin. Exp. Pharmacol. Physiol. 28, 799-803, 2001.

【結果】1) 2meS-ATP と ADP，さらに UTP は細胞面積を(2) Life Sci. 72 1445-1453, 2003

（P3）PC12 細胞の ATP 産生能に及ぼすアデニル酸シクラーゼの P-サイト阻害剤の影響
藤森 廣幸，芳生 秀光 （摂南大学

薬学部

衛生分析化学研究室）

細胞外の adenine 化合物の生理的意義解明の一端としを阻害することが知られている。今回は，アデニル酸シて，ラット褐色細胞腫由来 PC12 細胞に adenosine (Ado)

クラーゼの P-サイト阻害剤のうち膜透過性の高いと推定を加えると，Ado kinase ではなく hypoxanthine-guanine

される，deoxyAdo, 2',5'-dideoxyAdo (DDA) 等の PC12 細phosphoribosyltransferase による Ado の salvage 系を介して胞の ATP 産生能に及ぼす影響を検討した。

細胞内の ATP の産生を促進する可能性のあることを報

Locke's 液に溶かした DDA 等の化合物を PC12 細胞に告した。 一方，Ado は弱いながらもアデニル酸シクラー

加え，一定時間後，細胞内の酸可溶性物質を抽出した。

ゼの細胞質側に存在する P-サイトを介して cAMP の産生

酸可溶性画分中の adenin 類は標識試薬 chloroacetaldehyde

246

研究会報告で蛍光化した後，陰イオン交換樹脂を用いる HPLC 法には各々単独の場合より増加した。P-サイト阻害剤ではなより測定した。

い MethylAdo を細胞に加えても，この様な影響は認めら

PC12細胞に deoxyAdo あるいは DDA を加えると，細れなかった。以上の結果より，deoxyAdo と DDA は Ado

胞内の ATP 含量は有意に増加した。次に，deoxyAdo あの salvage 系以外の pathway を介して PC12細胞の細胞内

るいは DDA と Ado 同時に加えると，細胞内の ATP 含量

ATP 含量に影響を及ぼすことが示唆された。

（P4）P2Y12受容体を介するミクログリアのケモタキシスとインテグリンβ1集積
多田 薫1，小泉 修一1，井上 和秀2, 3 （国立衛研・1薬理，2代謝生化学，3九大・院・分子制御）【目的】ミクログリアは中枢神経系に特化した免疫担当細リング形成は免疫染色法を用いた。

胞として知られ，その神経保護作用と過剰な活性化によ【結果と考察】ADP により誘導されるケモタキシスは，る神経ダメージの二面性が注目を浴びている。近年，ATPP2Y12特異的阻害剤 ARC-69931で消失したことから，責と ADP が Gi/o-coupled P2Y 受容体を介し，ミクログリア

任受容体が P2Y12受容体であることを確認した。ファイの遊走誘導分子 (chemoattractant) として機能しているこ

ブロネクチン上にミクログリアを播種したとき，このケとが判明した (Honda et.al. 2001)。細胞は移動する際に，モタキシス発現はインテグリンβ1に依存的であった。さインテグリンなど接着分子を制御する。インテグリンはらに，ADP 刺激によりミクログリア上のインテグリンβ1

α鎖とβ鎖から成る接着分子ファミリーの一つで，細胞接が集積すること，またそれがメンブレン・ラッフリング

着のみならずシグナル伝達分子としても機能している。

と colocalize する事を見出した。ADP 刺激によるインテ

ミクログリアは数種類のインテグリンを発現し，その発

グリンの集積及びケモタキシスはミクログリアを

現の増減はミクログリアの活性化状態と関わっている。

forskolin や dibutyryl cyclic AMP 処置することによって消

今回我々は，ADP により誘導されるケモタキシスを解析失した。このインテグリン集積抑制は，PKA 阻害剤であし，インテグリンβ1 の関与及びその調節機序を調べた。

る KT-5720により回復したことから，PKA は ADP によ【方法】ミクログリア細胞は生後 1-2 日の新生仔ラット大り誘導されるインテグリンβ1集積の negative regulator で脳から調整し，DMEM 10% FCS medium で 1 週間培養しあることが予想される。以上，ADP によるケモタキシス

たものを使った。ケモタキシス実験にはファイブロネク

発現には，ラッフリングと colocalize するインテグリン

チン・コーティングを施したカバーガラスの上にミクロ

β1の集積が必要であり，これは cAMP/PKA 依存的な抑制

グリアを接着させ，Dunn chemotaxis chamber を用いて測性制御を受けていることが明らかとなった。

定した。インテグリンの分布変化やメンブレン・ラッフ（P5）ミクログリアにおけるα7ニコチン性アセチルコリン受容体発現と TLR4および P2X7受容体機能調節鈴木 智久 1，松原 明代 1，松林 弘明 2，酒井 規雄 2，秀（広大・医歯薬総合和泉 1，仲田 義啓 1

1

薬効解析，2神経・精神薬理）

私達はこれまで本研究会において，ミクログリアの関与することが知られている。最近，マクロファージやP2X7 受容体を介した TNF 放出の細胞内シグナルとそのケラチノサイトなどの非神経細胞においてもα7 受容体

神経保護作用について報告してきた。一方，ニコチン性の発現が報告されつつあるが，その機能は十分知られてアセチルコリン受容体の一つであるα7 受容体は，神経伝いない。また，ミクログリアにおける発現も不明である。

達物質放出制御や神経保護など，さまざまな神経機能に本研究では，ラット脳ミクログリア初代培養細胞におけ247

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

るα7 受容体の発現を検討し，P2X7 受容体および TLR4は ATP および P2X7 受容体アゴニスト BzATP による TNFを介した TNF 放出におけるα7 受容体の役割を検討した。

放出に対して有意な増強効果を示した。しかしながら，

まず，ウェスタンブロッティングおよび免疫染色によりニコチンは ATP および BzATP による TNF mRNA 発現にミクログリア細胞膜へのα7 受容体発現が確認された。α7は影響を及ぼさなかった。従って，α7 受容体刺激は P2X72+受容体は Ca 透過性の高いイオンチャネルであることが受容体を介する TNF の産生・放出を遺伝子転写後レベル

知られているが，ミクログリアにおいてニコチン (1 mM)で増強する可能性が示唆された。

2+

は一過性の細胞内 Ca 上昇を引き起こし，その作用はα7以上の結果より，α7ニコチン性アセチルコリン受容体受容体阻害薬 methyllycaconitine (MLA,10 nM) により強くはシナプスにおける神経伝達において機能するのみなら抑制された。また，リポポリサッカライド (LPS) によるず，ミクログリアにも発現し，P2X7受容体および TLR4

TLR4 受容体を介した大量の TNF 放出は低濃度のニコチを介したシグナルをそれぞれ正および負に修飾することン (1-100µM) により有意に抑制された。一方，ニコチンにより，脳内免疫を制御する可能性が明らかとなった。

（P6）P2X7受容体活性化による細胞死誘導機構の解析
月本 光俊，原田 均，五十里 彰，高木 邦明（静岡県立大・薬）【目的】P2X7 受容体の活性化は細胞死を誘導することが(BzATP) 処置により細胞質内へ Ca2+流入，小孔の形成な知られているが，その機構の詳細は未だ明確でない。今らびに細胞死の誘導が観察され，DT40/P2X7 細胞が機能

回，P2X7 cDNA をニワトリB 細胞由来 DT40 株に導入し的な P2X7 受容体安定発現株であることが示された。

て得られた変異株（DT40/P2X7 細胞）を作成し，細胞死

DT40/P2X7 細胞において BzATP 刺激により DNA の断片

誘導機構について解析した。

化ならびに PS の細胞表面への露出が検出され，カスパ【方法】細胞障害性は代謝酵素活性測定により，アポトー

ーゼ 3 の活性化も認められた。カスパーゼ阻害薬

シスの誘導は DNA 断片化ならびにホスファチジルセリ

z-VAD-fmk は BzATP による DNA の断片化ならびに PS

ン (PS) の細胞表面への露出をアネキンシン V-FITC を用の細胞表面への露出を抑制したが，細胞死の誘導は阻害2+いて検出することにより調べた。細胞内 Ca 濃度変化はできなかった。以上より，P2X7 受容体活性化による細胞特異的蛍光指示薬 fura-2 を用いて測定した。小孔の形成

死誘導にはカスパーゼに依存しない経路も関与するもの

は Hoechst33258 の細胞内への取り込みを測定することにと考えられた。

より解析した。カスパーゼの活性は蛍光標識ペプチドをさらに，細胞周期の変化について検討した結果，BzATP

用いて測定した。また，細胞周期の変化はフローサイト

刺激後3時間で G1/G0期の細胞の減少が認められた。同時メトリーにより各細胞の DNA 含量を測定することによに LDH の放出も認められたことから，G1/G0期の細胞のり解析した。

減少は細胞死に由来するものと考えられた。このことか【結果および考察】DT40/P2X7 細胞において P2X7 受容体

ら，P2X7受容体活性化後の比較的早い段階で G1/G0期に

ア ゴ ニ ス ト ATP お よ び 2'&3'-O-benzoyl-benzoyl-ATPある細胞には細胞死が誘導されることが明らかになった。

248

研究会報告（P7）孤束核シナプス前 P2X 受容体活性化による高振幅 EPSC の発生
繁冨 英治，加藤 総夫（東京慈恵会医科大学・総合医科学研究センター・神経科学研究部・神経生理学研究室）

シナプス伝達の基幹過程は，軸索終末の脱分極が細胞

その分布は basal mini のそれと有意に異なっていた。P2X

内 Ca シグナルに変換されて生じるシナプス小胞の開口

受容体作動薬による large-mini の発生中も，AMPA 直接放出である。一般に活動電位→軸索終末 Ca シグナル変投与によるシナプス後 AMPA 受容体電流の振幅は影響換を担う分子は電位依存性 Ca チャネル (VDCC) である。

を受けず，膜入力抵抗も変化しなかった。Cyclopiazonic

P2X 受容体はシナプス前にも発現しており，その高い

acid, ryanodine あるいは2-aminoethoxydiphenyl borate 潅流

2+

Ca 透過性のため，VDCC の関与なくシナプスでの開口下にも mEPSC は非潅流時と同様に観察された。高頻度・放出を誘発しうる事実が脊髄後角および孤束核の native

高振幅 mEPSC は高頻度・高振幅微小興奮性シナプス後なシナプスにおいて示されており，脳・脊髄における P2X

電位を惹起し，その時間的加重はシナプス後細胞に活動受容体の重要な機能の一つは細胞外 ATP 濃度→軸索終電位を発生させた。孤束核興奮性シナプスにおいて，シ

末 Ca シグナル変換である。

ナプス前 P2X 受容体を介した軸索終末 Ca2+濃度上昇は，幼若ラット孤束核スライスにおいて記録される活動電

細胞外 Ca2+非依存的自発グルタミン酸放出とは異なる機

位非依存的自発グルタミン酸放出によって生じる微小興構によって Ca2+依存的グルタミン酸放出を高効率で惹起

奮性シナプス後電流 miniature EPSC (mEPSC) は，～10 pA

し，VDCC を介さない「シナプス伝達」を起こし，二次の振幅を持ち，毎秒約5-10回発生する (basal mini) 。P2X

ニューロン以下の神経回路の興奮を引き起こすことが示

2+2+受容体作動薬が，Cd 存在下においても細胞外 Ca 依存唆された。これは，孤束核における細胞外 ATP 濃度上昇

性にmEPSC 頻度を増加する事実をすでに示した。この時，が，求心性興奮性シナプス入力の増加と等価であるといおよそ80%のニューロンで，高振幅 mEPSC (large-mini) がう可能性を示している。

観察された。高振幅 mEPSC は，20->50 pA の振幅を持ち，（P8）シナプス前アデノシン受容体による孤束核シナプス伝達短期可塑性の修飾
津氏 典子，繁冨 英治，加藤 総夫 （慈恵医大

神経生理）

動脈血圧，血液ガス分圧，肺伸張，消化管伸展などの影響を検討した。孤束連続刺激時の 1 回目と 2 回目の生体内環境に関する内臓感覚情報は，第 IX,X 脳神経を経

eEPSC 振幅比 (paired-pulse ratio, PPR) は，全記録ニューて延髄孤束核に投射する。1 次求心性線維（孤束）から孤ロンにおいて 1 より低値であり，著明な短期抑制を示し

束核ニューロンへの興奮性シナプスにおけるシナプス伝

た。Adenosine (100 M) は，PPR を 0.33±0.04 から 0.48±0.05

達効率は頻回刺激による短期抑制を示す。一方，このシに有意に増加させた (n=35) 。細胞外 Ca2+濃度を 2 mM か

ナプス伝達は ATP および adenosine によって adenosine A1

ら 0.5 mM に低下させると，PPR は有意に増加しむしろ受容体を介して抑制される (Kato and Shigetomi, 2001) 。

短期増強が見られた。この時，adenosine による PPR 増加

孤束から孤束核ニューロンへのシナプス伝達の短期可作用は観察されなくなった。一方，20ms 間隔で与えた連塑性に及ぼす adenosine の影響とその機構の解明を目的

続刺激 (5-10 回) 中の eEPSC 振幅の指数関数的減衰はとして，幼若ラット脳幹冠状断スライスからホールセル

adenosine によって有意に遅延した（時定数：投与前

パッチクランプ法で興奮性シナプス後電流 (eEPSC) を薬

1.4±0.5 回，投与中 1.9±0.7 回; n=28）。このとき，adenosine

理学的に単離記録した。孤束の連続刺激 (50 Hz, 2-10 回)は ， 孤 束 連 続 刺 激 の 第 一 刺 激 に よ る eEPSC 振 幅 を時に観察される誘発 eEPSC 振幅におよぼす adenosine の72.3±2.7%q (n=46) まで減少させたが，第二刺激による249

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

eEPSC 振幅には有意な影響を及ぼさず (113.7±12.4%;

活性化は，おそらくはシナプス前電位依存性カルシウムn=45) ，第三刺激によるそれを増大させた (175.5±25.9%;

チャネルからの Ca2+流入を抑制し，シナプス伝達効率のn=30) 。これらの adenosine の作用は A1 受容体拮抗薬

急速な減衰を緩和してシナプス後応答を平坦化させるこ

DPCPX (1 M) 存在下にほぼ消失した。Adenosine は自発とにより，内臓受容器からの持続的なシナプス入力に対EPSC の振幅および頻度には影響を及ぼさなかった。

する孤束核ネットワークの応答を安定化させる可能性が以上から，孤束終末シナプス前 adenosine A1受容体の示された。

（P9）ラット冠循環におけるアデニンヌクレオチド代謝とこれにおよぼす虚血の影響
佐藤 薫１，松岡 功２，木村 純子２ （福島医大・医・１麻酔科，２薬理）ATP の急性投与は発作性上室性頻拍を停止させること

滴下灌流液を採取し，ATP, AMP, アデノシンを基質としが知られている。この ATP の作用には ecto-nucleotidaseて 30 分間反応させ HPLC で代謝物を定量した。

が重要な役割を果たし，体内で速やかにアデノシンに変【結果・考察】正常心では，ATP，ADP は速やかに，AMP,

換され効果を現すと考えられている。一方，心筋の虚血

アデノシンにまで代謝された。nucleotide pyrophophatase

再灌流障害時にはecto-nucleotidase活性の変化が示唆され

phosphodiesterase (NPP) 1と ecto-alkaline phosphatase (ALP)ているが詳細は明らかでない。本研究では冠循環におけを強く抑制する PPADS (30 µM) 存在下では ATP の分解がるヌクレオチドの代謝におよぼすecto-nucleotidase阻害薬

若干抑制されたが，AMP からのアデノシンの産生は影響の作用からATP 代謝に関わる酵素の性質を調べ，虚血がされなかった。これに対し，ecto-5'-nucleotidase (CD73) の酵素活性におよぼす影響を検討した。

特異的な阻害薬α,β-methyleneADP 存在下では，ATP の分【方法】実験には Wister rat (150-250g) の摘出心臓標本を解は阻害されなかったが，AMP からアデノシンの産生が用い，混合ガス (95% O2, 5% CO2) で飽和し 37℃に加温し強く抑制された。以上の結果から，冠血管床の ATP 分解

た Krebs-Ringer 液を用いて Langendorff 方式で 4-5 ㎖/分には主に ATP，ADP を分解する ecto-apyrase (CD39) が関の灌流を行った。灌流を開始してから 20 分間平衡化させ与し，アデノシン産生は CD73により媒介されると考えた後，5 分間隔に，ATP，ADP，AMP，アデノシンおよられた。また，虚血心では再吸収の低下に起因すると思び各アデニン化合物のエテノ化誘導体を灌流液中に投与

われるアデノシンの蓄積が認められたが，ATP，AMP のした。投与直後に心臓から滴下する灌流液を回収し，灌代謝はむしろ低下していた。一方，虚血直後の再灌流液

流液中の代謝物は HPLC で定量した。虚血心における中には ATP, AMP, アデノシンの代謝酵素が存在し，特ATP の代謝活性は，30 分灌流液を停止し引き続き 30 分に ATP, アデノシンの分解活性が高かった。以上の結果の再還流後，ヌクレオチドを投与し HPLC にて代謝物をから，虚血急性期の冠血管床では CD39とアデノシンデ測定をした。また，灌流液中の nucleotidase 活性を測定す

アミナーゼが血液中に遊離-消失し，ATP 代謝活性が減少るために，虚血直前，再灌流直後ならびに実験終了時のしている可能性が示唆された。

（P10）アストロサイトからの自発的 ATP による細胞内シグナル調節
小泉 修一 1，宮竹 真由美 2，藤下 加代子 3，井上 和秀 3,4（国立衛研・1薬理，3代謝生化学，2星薬科大学，4九州大・院・分子制御）

アストロサイトはほとんどすべての神経伝達物質受容素早く応答する。アストロサイトのGq/11共役型受容体が体を発現しており，シナプス間隙から漏れた伝達物質に刺 激 さ れ る と ，phospholipase Cβ (PLCβ) /inositol

250

研究会報告trisphosphate (InsP3) を介し細胞内ストアから Ca2+が遊るようになった。P2受容体拮抗薬 suramin，PPADS，P2Y1

離されることは良く知られているが，Gi 共役型受容体が受容体拮抗薬 MRS2179及び ATP 分解酵素 apyrase は，

2+

刺激を受けた場合の Ca 応答に関しては報告の一貫性がdopamine により惹起される[Ca2+]i 上昇を消失させた。ア

無く，不明な点が多い。Dopamine で培養ラット海馬アス

ストロサイトは，自発的に ATP を放出しており，これはトロサイトを刺激すると，Gi 共役型 dopamine D2受容体

dopamine 刺激により変化しなかった。以上，自発的な2+2+を介して細胞内 Ca 濃度 ([Ca ]i) が上昇した。これは，

ATP 放出と恒常的な P2Y1受容体活性化が，Gi 共役型

G 蛋白質βγサブユニットが PLCβ/InsP3系を活性化する事

dopamien D2受容体から PLCβ/InsP3系を介する効率的な2+に起因していた。この Ca 応答は，D2受容を介する cAMP

Ca2+応答に必須であること，またアストロサイトは ATP

産生抑制作用よりも高用量の dopamine を必要としたが，放出を調節することにより，自身の Gi 共役型受容体を介アストロサイトに Gα15を強制発現させ，D2受容体とする Ca2+応答を制御している可能性が示唆された。

PLCβを直接リンクさせると，低容量 dopamine に応答す251

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

7．生体の恒常性と細胞の生存・増殖・死を制御するイオン機構と細胞機能
2003 年 8 月 11 日－8 月 12 日
代表・世話人：今泉 祐治（名古屋市立大学大学院薬学研究科））
所内対応者：井本 敬二（液性情報）（１）痛み刺激後長期にわたって持続する痛覚過敏・痛覚鈍磨と N 型 Ca チャネル田邊勉 （東京医科歯科大学大学院認知行動医学系高次機能薬理学分野）

2+（２）Ca シグナル・センサーとしての L 型 Ca2+チャネルおよび Na+-Ca2+交換体を介した Ca2+シグナル時空間制御機構
赤羽

悟美（東京大学大学院薬学系研究科細胞情報学教室））

2+（３）電位依存性 Ca チャネルβ3 サブユニット欠損マウス平滑筋における Ca2+動態
今泉祐治 1，森村浩三 1，山村寿男 1，村上学 2，大矢進 1，村木克彦 1，布木和夫 2，柳澤輝行 3（1 名市大院・薬・細胞分子薬効解析，2 秋田大・医・薬理，3 東北大院・医・分子薬理））（４）Ca2+依存性細胞増殖における TRP 蛋白質 TRPM7 の新しい役割について
井上隆司，原雄二*，森恵美子*，森泰生*（九州大学大学院医学研究院生体情報薬理，*京都大学大学院工学研究科生物化学）（５）脳血管及び発現細胞における機械刺激感受性陽イオンチャネルとしての TRP 蛋白質 TRPM4
森田

浩光 1, 2，本田

啓 2，伊東祐之 1，Joseph E. Brayden2，Mark T. Nelson2（1 九州大学大学院医学研究院生体情報薬理，2

The University of Vermont, College of Medicine, Department of Pharmacology, VT, USA)（６）メカノバイオロジー：－機械受容チャネルを中心に－
成瀬恵冶 1,2,3（1 名大・院・医・細胞生物物理，2 細胞力覚プロジェクト・
国際共同研究・科技団，3 メカニカルストレスプロジェクト・NEDO)（７）ヘテロ二量体型アミノ酸トランスポーターの細胞膜移行を規定する因子
金井 好克（杏林大学医学部薬理）（８）成熟ニューロンにおける cdk5 の役割：特異的阻害薬 roscovitine の作用から考える
佐竹伸一郎 1,2,3，井本敬二 3，小西史朗 1,2（1 三菱化学生命科学研究所，2 CREST・JST，3 生理学研究所）（９）神経活動における Na,K-ATPase の新機能
池田啓子，鬼丸洋，川上潔（自治医科大学分子病態治療研究センター細胞生物研究部，
昭和大学医学部生理学)（10）PLCγ2-TRPC3 チャネル連関の生理的意義
西田

基宏１，原

雄二 2，森泰生 2（1 生理研・統合バイオ，２京都大院・工学系・合成生物）【参加者名】
今泉 祐治（名市大薬），川上 潔（自治医大分子病態治療，成瀬 恵治，岸尾 正博，杉本 岳，山崎 大樹（名市大薬）

研究センター），金井 好克（杏林大医），赤羽 悟美，高村 岳俊（名大医），井上 隆司，森田 浩光（九大医），森 泰

松 肇，名黒 功（東大薬学），田邊 勉，水澤 英洋（東京医生，西田 基宏（統合バイオ），檜山 武史（基生研），佐竹

歯大），大矢 進，坂本 多穂，森村 浩三，堀田 真吾，森伸一郎，宮田 麻理子，沼田 朋大，井本 敬二（生理研）

252

研究会報告（1）痛み刺激後長期にわたって持続する痛覚過敏・痛覚鈍磨と N 型 Ca チャネル田邊勉 （東京医科歯科大学大学院認知行動医学系高次機能薬理学分野）

侵害受容性疼痛は組織の傷害に伴って発生する痛みで，遷延が認められた。N 型チャネル阻害薬は，この感作に

特に急性の生理的な侵害受容性疼痛は外部からの侵害性対して抑制作用を示したが，比較的高用量が必要であっ刺激や体内の病変に対する生体防御機構として働き，生た。この感作の原因として，後根神経節及び脊髄後角に

命維持に重要な警告反応である。一方，慢性の侵害受容

おける N 型チャネルの発現の増加が示唆された。

性疼痛や神経因性疼痛は病的な慢性疼痛であり，治療を

生体は生命維持に重要な警告反応である侵害受容の発必要とするものである。これらの疼痛は機械的および熱達に伴い，内因性疼痛抑制機構も発達させたが，この疼的侵害刺激に対する閾値を下げて痛覚過敏現象を引き起

痛受容と抑制のバランスの崩れが慢性疼痛発症の一つのこすばかりでなく，本来痛みを誘発しない触覚刺激が痛重要な原因になると考えられる。従って痛覚情報伝達機

みを誘発する異痛現象（アロディニア）をしばしば伴い，構の研究を進めていく上において，痛覚情報伝達機構そ疼痛管理に難渋する主要な原因となる。電位依存性 Caのものの研究と同時に，生体の持つ内因性疼痛抑制機構

チャネルは細胞外Caの流入経路を形成する膜蛋白質であのメカニズムを明らかにし，自然界が発達させたストラ

り，伝達物質放出や細胞膜興奮性調節，そしてCa依存性

テジーをより深く理解することも重要となる。我々は内の細胞機能調節，遺伝子発現調節など種々の生理機能に因性疼痛抑制機構を賦活させるメカニズムの検討を行う

必須の働きをしている。従ってその発現変化や機能異常過程で，内臓痛条件刺激により三週間以上の長期間にわが疼痛感受性に変化を及ぼし，異常痛発現に深く関与す

たって賦活されるオピオイド非依存性の内因性疼痛抑制

る可能性は非常に高いと考えられる。我々は，急性炎症機構を見出した。疼痛条件刺激によりこのような長期ににより引き起こされる痛覚過敏と N 型 Ca チャネルの関わたって持続する疼痛抑制系賦活の報告例はなく非常にわりについて検証するために，ラットの足底部に一過性興味深い。さらに N 型 Ca チャネル欠損マウスにおいての炎症を引き起こし，炎症および痛みが鎮静化した後，はこの長期疼痛抑制系賦活機構に異常が生じており，お痛覚過敏が起こっているかどうかを炎症性メディエータ

そらく脊髄より上位のレベル (中脳および延髄) においによって惹起されるアロディニアの程度で評価した。そて，下行性疼痛抑制系賦活に関与する可塑的メカニズムの結果，カラゲニンによる一過性の急性炎症の後，プロ発現に N 型 Ca チャネルが重要な寄与をしていることがスタグランジン E2 誘発性アロディニアの長期にわたる推察された。

（2）Ca2+シグナル・センサーとしての L 型 Ca2+チャネル
および Na+-Ca2+交換体を介した Ca2+シグナル時空間制御機構
赤羽

悟美（東京大学大学院薬学系研究科細胞情報学教室）

Ca2+チャネルは，Ca2+シグナルの時間・空間制御の第Ca2+チャネルは近接した RyR からの CICR を誘発すると一ステップである。心筋細胞は，発達に伴い細胞膜の Lともに放出された Ca2+により Ca2+依存性不活性化を引き型 Ca2+チャネルからの Ca2+流入に加えて筋小胞体のリア起こす。我々は L 型 Ca2+チャネルが Ca2+依存性不活性化

ノジン受容体 (RyR) からの Ca2+依存性 Ca2+放出 (CICR)

を介して CICR の増幅率を感知し，活動電位持続時間お2+機構を介して Ca シグナルを増幅し，より大きな収縮張

よび活動電位中の Ca2+流入量を調節することにより筋小力を発生するようになる。この Ca2+シグナル増幅系の構胞体 Ca2+貯蔵量を一定に保ち，Ca2+シグナルの増幅効率

築には，接合膜構造における Ca2+シグナル関連分子の密を安定化する Ca2+シグナル・センサーの役割を担うこと接した空間配置が重要である。心室筋細胞において L 型を明らかにした。

253

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

L 型 Ca2+チャネルのサブタイプである CaV1.2 (α1C) とする起電性の Ca2+ハンドリング蛋白であり，細胞内 Ca2+

CaV1.3 (α1D) はいずれも心臓や膵臓β細胞に共存するが，濃度の制御に重要である。しかしながら，虚血中の脱分サブタイプ特異的な役割を担う。これらの差異は，電気極と細胞内 Na+濃度上昇は再灌流時に Na+-Ca2+交換体を生理学的性質や細胞内局所へのターゲッティングに関わ逆モードに駆動し Ca2+を細胞内へ取り込み虚血再灌流障

る蛋白間相互作用の差異によると考えられる。そこで害を招く。また Na+-Ca2+交換体の機能亢進は催不整脈性

我々は CaV1.2 と CaV1.3 のキメラ Ca2+チャネルを作製しの脱分極を引き起こす。我々は，心筋梗塞モデルラットて解析した。その結果，CaV1.3 に特有の深い膜電位での心室筋細胞における Na+-Ca2+交換体の機能亢進を見出し活性化にはリピート I-IV いずれも関与するが，一方，た。Na+-Ca2+交換体の制御機構と破綻のメカニズムを明CaV1.3 に特有の深い膜電位での不活性化にはリピート II

らかにするべく，現在，angiotensin (AT-1) 受容体刺激にが大きく寄与することを見出した。

よる Na+-Ca2+交換体機能亢進のメカニズムを検討中であNa+-Ca2+交換体は 1 分子の Ca2+と 3 分子の Na+を交換る。

（3）電位依存性 Ca2+チャネルβ3 サブユニット欠損マウス平滑筋における Ca2+動態
今泉祐治 1，森村浩三 1，山村寿男 1，村上学 2，大矢進 1，村木克彦 1，布木和夫 2，柳澤輝行 3（1 名市大院・薬・細胞分子薬効解析，2 秋田大・医・薬理，3 東北大院・医・分子薬理）

膀胱や消化管などの興奮性の高い平滑筋において，電2+し，不活性化が遅延していることを見出した（投稿中）。

位依存性 Ca チャネル (VDCC) 活性化でトリガーされる

そこでさらに膀胱平滑筋細胞において VDCC の発現量お興奮収縮連関の際に，Ca 誘発性 Ca 遊離機構 (CICR) が機

よび CICR の機能変化について検討した。

能しているかについては，未だ議論がある。我々はモル

VDCC の発現量は，電流密度でも DHP 結合部位でもモット膀胱平滑筋細胞において，CICR が局所的に生じ

β3-/-において約 50%減少していた。VDCC 電流の定常状る細胞膜と筋小胞の体接合部位が比較的少数（細胞当た態における不活性化の電位依存性は正電位側に約 15 mV

り 10-20 箇所程度）存在し，活動電位発生時にはそれら移動し，不活性化過程は有意に遅くなっていた。Ca2+ 活の部位で緊密な CICR が機能して局所的に急激な Ca 濃度

性化 K+チャネル (BK, IK, SK) は，BK, SK の発現量・電上昇（Ca ホットスポット）が生じ，その後に細胞全体の流密度には変化がなく，IK はβ3-/-で減少していた。β3-/-Ca 濃 度 上 昇 が 広 が る と い う 機 構 を 提 唱 し て いる (J.

において脱分極刺激直後の Ca2+ホットスポットでの Ca2+

Physiol., 1998; 2001) 。

濃度上昇が減少しており，さらにホットスポット発生も

VDCC のβサブユニットはチャネル機能発現量の調節，減少（あるいは遅延）していた。さらに同様の脱分極で活性化・不活性化の調節などに関係しており，4 種類の活性化される Ca2+ 活性化 K+ チャネル電流もβ3-/-細胞でサブタイプが同定されている。平滑筋ではβ2 とβ3 サブ

減少していることを見出した。以上の結果はβ3 サブユニ

ユニットが強く発現しており VDCC活性に大きく寄与し，ット欠損により膀胱平滑筋の CICR が減弱した事を示唆

細胞内の Ca2+

動態に影響を与えていると考えられるが，しており，おそらくβ3-/-膀胱平滑筋での興奮収縮連関のその寄与の程度は明らかではない。村上らとともに我々

減弱の主な原因となっていると思われる。β3-/-での結果

は VDCCβ3 サブユニット欠損マウス (β3-/-) 大動脈平滑も膀胱平滑筋細胞において CICR が緊密に生じる特定の筋細胞において，Ca チャネル電流の密度が 50 %程度減少

細胞膜―筋小胞体接合部の存在を裏付けると考える。

254

研究会報告（4）Ca2+依存性細胞増殖における TRP 蛋白質 TRPM7 の新しい役割について
井上隆司，原雄二*，森恵美子*，森泰生*（九州大学大学院医学研究院生体情報薬理，*京都大学大学院工学研究科生物化学）

最近，transient receptor potential (TRP) 蛋白質スーパー

外向き整流性を示す電流電圧関係や細胞外二価イオンのファミリーの中に，細胞の生存や死・異常増殖との関係

除去・細胞内 MgATP 除去による著明な電流振幅の増大を示す興味深い遺伝子群（メラスタチンサブファミリ等）。また，RB 細胞から抽出した RNA からは TRPM7ー；TRPM1-8）が見出された。その中で TRPM7 は，細mRNAの転写産物が増幅され，更にTRPM7 特異的抗体を2+2+胞生存に関わる Ca ，Mg 透過型陽イオンチャネルであ用 い た 免 疫 細 胞 化 学 的 手 法 に よ っ て ， RB 細 胞 膜 に

2+

TRPM7 蛋白質に対する強い免疫蛍光を確認することが2+持に必須の細胞増殖を制御する Mg 流入チャネルであできた。そこで，TRPM7 に対するアンチセンスオリゴヌることが示唆されている。本実験では，ヒト網膜芽細胞

クレオチドや siRNA を作成し，培地中に添加して RB 細腫 (human retinoblastoma cell ; RB) 細胞を用い，その増殖胞を 24 時間培養すると，TRPM7 免疫蛍光の低下に伴う，

2+

能制御における持続的なCa 流入経路としてのTRPM7 のIspont 電流密度，∆[Ca2+]i，d[Ca2+]i /dt の有意な低下が観察

別の側面について検討した。

された。また，TRPM7 のキナーゼ領域や zinc finger motif

ることが報告され，ついで細胞内 Mg ホメオスタシス維2+

RB 細胞は，血清や細胞外 Ca 濃度に依存して増殖す
2+を点変異させた loss-of-function mutant を発現しても同様る性質を有し，培地内の血清や Ca の除去によってそのの結果が得られた。これらの結果は，RB 細胞における増殖をほぼ停止した。従って，血清刺激によって発現す

Ispont チャネルを介した持続的 Ca2+流入の発生に，TRPM7

る何らかの形質膜経路を介して流入した Ca2+が密接に関蛋白質がそのチャネル経路を構成する必須の分子（ある2+

与していることが予想された。実際，Ca イメージング
2+法を用いて測定した RB 細胞の静止[Ca ]i レベル，細胞
2+

2+

2+

2+

いは制御因子として）として参与している可能性を強く示唆している。

外 Ca 濃度に依存する[Ca ]i 成分 (∆[Ca ]I) や Ca 流入

RB 細胞の増殖速度，∆[Ca2+]i，Ispont を抑制する阻害薬は，

速度 (d[Ca2+]i /dt) は，培地からの血清除去（24 - 48 時間）

これらを抑制するのとほぼ同等の効力で，RB 細胞へのによって有意に減少した。また，パッチクランプ法（ナBrdU 取り込みを抑制した。一方，FACS を用いた細胞周

イスタチン穿孔法）を用いて RB 細胞から電流記録を行

期解析では，TRPM7 アンチセンセオリゴヌクレオチド処

2+うと，Ca 透過性を示す自発性内向陽イオン電流 (Ispont)

理や培地中の Ca2+除去によって，G０/G１期に留まる細胞が記録でき，この電流も血清除去後速やかに消失した。

の割合が増加し S 期にある細胞の割合が減少することが2+

更に，増殖速度，∆[Ca ]i，Ispont の 3 者に対する，種々の3+

3+

明らかになった。これらの結果は，細胞周期の G1 後期か

構造的に異なる陽イオンチャネル阻害薬（Gd ，La ，ら S 期への進行過程が細胞外 Ca2+濃度に最も高い感受性

LOE908，2-APB など）の阻害効力を比較すると，いずれを示すという以前の報告と良く一致している。しかし他の場合もほぼ同程度の抑制効果が観察された。以上の結方，アンチセンス処理によるTRPM7発現の抑制や TRPM7

2+の過剰発現によって細胞が劣化し死に至るという一見矛流入によって（恐らく一定の[Ca ]i レベルを維持するこ盾する実験事実がある。この点に関しては，恐らく，とによって）効果的に制御されていることが強く示唆さ

TRPM7 の発現レベルとその結果生じる細胞の‘状態’（生れた。

存・増殖・死）の間には，それを最終的に規定する何ら

果から，RB 細胞の増殖が，Ispont チャネルを介した Ca
2+

パッチクランプ法で検討した Ispont の電気生理学的性質
は，TRPM7 蛋白質を強制発現させた細胞から記録されるかの質的・量的関係（例えば細胞内 Mg2+ホメオスタシスの維持）が存在していると考えるべきだろう。

陽イオン電流のそれと，多くの点で類似していた（強い255

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（5）脳血管及び発現細胞における機械刺激感受性陽イオンチャネルとしての TRP 蛋白質 TRPM4
森田

浩光 1, 2，本田

啓 2，伊東祐之 1，Joseph E. Brayden2，Mark T. Nelson2（1 九州大学大学院医学研究院生体情報薬理，2

The University of Vermont, College of Medicine, Department of Pharmacology, VT, USA）

血管や膀胱などの管腔を有する臓器を構成する平滑筋

動脈平滑筋細胞及び HEK 細胞の両者に共通して ，細胞には，その内圧変化を感知する何らかのセンサーがCell-attached mode で suction tube より20mmHg 以上の陰圧あり，これによって張力がコントロールされていると考を加えると，20~25pSのコンダクタンスを有し，主に Na+

えられてきた ("myogenic" response) 。実際，最近のパッや Cs+ 等の一価陽イオンを透過させる陽イオンチャネル

チクランプ法を用いた研究から，張力の変化によって直の活性が観察された。この張力感受性チャネルは接活性化されたり，あるいは活性の修飾を受ける非特異

inside-out mode にすると消失したが，細胞内 Ca2+ 濃度を的陽イオンチャネル (NSCC) の存在が明らかになってい上昇 (>1µM) させることによって再活性化することがでる。しかしながら，これらのチャネルの分子実体に関すき た 。 さ ら に こ の チ ャ ネ ル は ， 細 胞 内 か ら の Gd3+

る手がかりは全く得られていなかった。一方，近年種々(100µM)，DIDS (100µM) の投与により完全に抑制されたの物理化学刺激で活性化される NSCC として注目を集めが，La3+ (100µM)，ruthenium red (30µM) または NPPBているTRP 蛋白質スーパーファミリーの中には浸透圧刺(50µM) で は 抑 制 さ れ な か っ た 。 こ れ ら の 結 果 か ら

激 や 張 力 変 化 に 応 答 し て 活 性 化 さ れ る 例 (TRPV4,

20~25pS の コン ダクタ ンスを 有する チャネ ルとし て

NOMPC) が見つかっている。そこで，我々はその実体を

TRPV4 及び TRPM4B チャネルが考えられたため，両チ解明すべく，TRP チャネルに焦点を絞り，RT-PCR 法及

ャネルを過剰発現しその性質を調べると TRPM4B を過びパッチクランプ法を用いてラット脳動脈平滑筋細胞と剰発現させたときのみに上記のチャネルと類似した性質

HEK 細胞を比較することにより以下の結果を得た。

を有するチャネルの活性の増加が観察された。以上のこ

RT-PCR 法により TRP チャネルの発現を検討した結果，とから，脳動脈平滑筋において TRPM4 が機械刺激感受脳血管および HEK 細胞の両者に共通して高頻度に発現

性非特異的陽イオンチャネルとして血管の筋緊張維持にしている TRP チャネルは TRPC1, C3, C4, M3, M4, M7, V2,

重要な役割を果たしていることを強く示唆された。

V4 であった。また，パッチクランプ法により，ラット脳（6）メカノバイオロジー：－機械受容チャネルを中心に－
成瀬恵冶 1,2,3（1 名大・院・医・細胞生物物理，2 細胞力覚プロジェクト・
国際共同研究・科技団，3 メカニカルストレスプロジェクト・NEDO）

われわれの体は触覚・聴覚・血圧などといった物理的などによる組織のリモデリングが起こる。また高血圧

刺激を常に受容し適切に応答しているが，そのメカニズ症・動脈硬化などの病態との関連が示唆される。独自にムには不明な点が多い。本講演では心・血管系における開発した定量的・高再現性ストレッチ装置により，スト

メカノバイオロジーを機械受容チャネルを中心に展開す

レッチ刺激に対する細胞応答（細胞内情報伝達 (Ca2+)，る。

機構の解明，核転写因子活性化機構，増殖反応など）に

１．機械受容の生理学関する研究を行った。その結果，ストレッチ刺激に対し心・血管系組織には血流から常にメカニカルストレスては，機械受容チャネル→カルシウム流入→チロシンリが加わっている。短期的には血管作動性物質放出によるン酸化→細胞骨格・細胞接着斑の再構成→形態変化とい血管トーヌスの恒常性の維持，中・長期的には細胞増殖

うカスケードが存在することが判明した。

256

研究会報告２．機械受容チャネルの分子・細胞生理学

年，心筋より新しいタイプの機械受容チャネル (SAKCA)

Touch に代表されるような機械刺激を受容するリセプの単離・同定に成功し，更に，機械感受性責任部位の同ターの一つとして機械受容チャネルがある。このチャネ

定およびそのメカニズム解明に一歩近づいた。このチャルの電気生理学的研究は広く行われてきたが，その分子ネルはヒト心筋・血管平滑筋などに分布していることが実体は長い間不明であった。幸運にも我々は真核生物か確認され，血圧調節機構などに関与している可能性があら世界ではじめてカルシウム透過性機械受容チャネル

る。

(Mid1) の単離・同定に成功した (Science 1999) 。また近（7）ヘテロ二量体型アミノ酸トランスポーターの細胞膜移行を規定する因子
金井 好克（杏林大学医学部薬理）ヘテロ二量体型アミノ酸トランスポーターは，12 回膜られている。しかし，最近我々は，シスチン尿症の患者

貫通型の活性サブユニット（軽鎖）と，糖タンパク質であ解析の過程で，腎尿細管からのシスチン取り込みを担当

る 1 回膜貫通型の補助サブユニット（重鎖）がジスルフィ

す る ヘ テ ロ 二 量 体 型 ト ラ ン ス ポ ー タ ー (BAT1-rBAT

ド結合によって連結することにより構成される。活性サ

complex) の活性サブユニット BAT1 の C-末端の Pro 482

ブユニットは，トランスポーターの本体であり SLC7の Leu への変異を見い出し，これによりヘテロ二量体複family に属する 9 種が知られて，補助サブユニットは合体の細胞膜移行が障害されることを明らかにした。こSLC3 family に属する 2 種（4F2hc 及び rBAT）が知られの変異により BAT1 の C-末端へ bulky な側鎖が導入され，ている。ヘテロ二量体型アミノ酸トランスポーターにおこの部位でのタンパク質間相互作用が阻害されることがいては，活性サブユニットは特定の補助サブユニットと細胞膜移行障害の原因と考えられ，ヘテロ二量体複合体連結する。すなわち，6 種が 4F2hc と，1 種が rBAT と連の細胞膜移行にはさらなる第三の因子の存在が必要であ結し，残りの 2 種は未同定の補助サブユニットと連結することが示唆された。

ることが明らかになっている。

従って，ヘテロ二量体型トランスポーターの細胞膜移行

活性サブユニットはトランスポーターの物質輸送機能の理解には， (1) 2 つのサブユニット間の相互認識の機序，を担っているが，補助サブユニットの役割は，特定の活(2) 補助サブユニットの担うソーティングシグナル，(3)性サブユニットを認識して連結し，細胞膜へ移行させる

ヘテロ二量体複合体の細胞膜移行を推進する活性サブユことである。上皮細胞においては，4F2hc は連結した活ニット C-末端に連結する第三の因子を，明らかにする必性サブユニットを側基底膜に移送し，rBAT は連結した要がある。本演題では，このような観点から開始した我々

活性サブユニットを頂上膜に移送するため，補助サブユの研究について紹介したい。

ニットがソーティングシグナルを内在しいていると考え（8）成熟ニューロンにおける cdk5 の役割：特異的阻害薬 roscovitine の作用から考える
佐竹伸一郎 1,2,3，井本敬二 3，小西史朗 1,2（1 三菱化学生命科学研究所，2 CREST・JST，3 生理学研究所）
cyclin-dependent kinases (cdks) は，細胞の分化・増殖の現することから 3，細胞分化・増殖の制御とは別の機能制御に関わるタンパク質リン酸化酵素である 1,2。cdk フも担うと推定されている。しかし，cdk5 ノックアウトマ

ァミリーの一つ cdk5 は，成熟ニューロンの軸策に多く発

ウスは脳形成に異常を来たし周産期に死んでしまうため

257

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

4，成熟ニューロンでの cdk5 の役割は現在も明らかでなに調節する機能も併せ持つと推定される。cdk5 は，シナい。そこで，シナプス機構における cdk5 の機能を検索す

プスの種類特異的かつ複数の機構により，小脳皮質のシるため，小脳スライスでパッチクランプ記録を行い，cdk5

ナプス伝達制御に関わることが示唆された。

特異的阻害薬 roscovitine

5,6

がシナプス伝達におよぼす作【文献】
1. Maccioni R. B., Otth C., Concha I. I. & Mu〉oz J. P. (2001) .

用を調べた。
2週齢ラットから作成した小脳スライスにroscovitine を灌流投与すると，籠細胞－プルキンエ細胞間の抑制性シナプス伝達および平行線維－プルキンエ細胞間の興奮性
シナプス伝達は顕著に増強された。一方，登上線維-プル

Eur. J. Biochem. 268, 1518-1527.
2. Smith D. S., Greer P. L. & Tsai L.-H. (2001) . Cell GrowthDiffer. 12, 277-283.
3. Matsushita M. et al. (1995) . Neruoreport 6, 1267-1270.

キンエ細胞間の興奮性シナプス伝達に roscovitine は無効

Ohshima T. et al. (1996) . Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93,であった。薬理学実験や量子解析（ペアパルス比・変動

11173-11178.

係数の比較）から，この阻害薬は，P/Q 型カルシウムチ
ャネルの機能を亢進して，神経伝達物質の放出確率を増

4. De Azevedo W. F. et al. (1997) . Eur. J. Biochem. 243,518-526.

大させることが示唆された（文献 7，8 参照）。また，

5. Bibb J. A. et al. (1999) . Nature 402, 669-671.

roscovitine は，プルキンエ細胞から記録した抑制性シナ6. Tomizawa K. et al. (2002) . J. Neurosci. 22, 2590-2597.

プス後電流の減衰時定数 (τ) や，tetrodotoxin 非依存性の7. Yan Z., Chi P., Bibb J. A., Ryan T. A. & Greengard P.

微小抑制性シナプス後電流の振幅を増大させた。

(2002) . J. Physiol. (Lond.) 540, 761-770.

したがって，cdk5 は，抑制性シナプスを後シナプス性（9）神経活動における Na,K-ATPase の新機能
池田啓子，鬼丸洋，川上潔（自治医科大学分子病態治療研究センター細胞生物研究部，
昭和大学医学部生理学）

我々はNa,K-ATPaseα2 サブユニット遺伝子 (Atp1a2) 欠

見られず呼吸不全で生直後に死亡する。この神経機序を損マウスの作成及び解析を行った。ホモマウス新生仔は，明確にするため，脳幹ブロック標本を用いて，グラミシ

外観上異常を認めず，生直後は心臓も正常に機能していジンパッチ法にて顔面神経核ニューロンを解析したとこ

るが，胎生期の胎動・神経反射が全く観察されず，生直

ろ，野生型とホモマウスとの間に静止膜電位の差はみら後に死亡する。出生直前の脳においては，扁桃体と梨状れないが，GABA による膜抵抗の低下率には有意差が見

野で神経細胞のアポトーシスによる縮退が認められた。

いだされた。このことはホモマウスでの GABA 受容体のさらに，脳内神経伝達物質含有量は有意に増加していた。

減少を示唆する。また，GABA 投与によって，野生型でシナプトソーム画分を用いて神経伝達物質取込・放出能は一時的な過分極の後脱分極が見られるのに対し，ホモを調べた結果，種々の神経伝達物質の取込が障害されてマウスでは脱分極のみが観察された。このことは，ホモいた。さらに野生型で観察される脳における部位特異的マウスの神経細胞内におけるCl イオン濃度の上昇を示唆

c-Fos 発現がホモマウスでは著しく増強していることがする。さらに，延髄腹外側部の電気刺激に対する第 4 頚明らかとなった。こうした観察から，Na，K-ATPaseα2

髄腹側根 (C4) の反射応答は，ブロック標本調製直後のホ

サブユニットは神経伝達物質の輸送体と機能的に共役し，モマウスではきわめて弱く，潅流液処理にともなって遺伝子欠損の結果，細胞間隙の神経伝達物質のクリアラ

徐々に回復することが観察された。また，E18.5 のホモンスが阻害され，神経過興奮につながるものと推測されマウスでは自発呼吸活動は見られないが，1-5µM アドレ

た。

ナリンを投与すると，遅いリズムながら安定した吸息性帝王切開によって出産させたホモマウスでは，運動が258

活動が誘発された。このときの呼吸神経活動パターンを

研究会報告光学的測定により解析した。アドレナリン誘発吸息性活域に強い抑制が認められたのに対し，ホモではこのよう

動は野生型では，延髄腹外側部 (most rostral root of XIIth

な抑制は見られなかった。これらのことから，考えられ

nerve) 付近に発生し，吻側あるいは尾側へと広がる。ホる Na，K-ATPaseα2 サブユニット遺伝子の機能を推論す

モマウスでも，類似の活動パターンが観察された。ただる。

し，野生型では，吸息開始にやや遅れて，顔面神経核領（10）PLCγ2－TRPC3 チャネル連関の生理的意義
西田

基宏１，原

雄二 2，森泰生 2（1 生理研・統合バイオ，２京都大院・工学系・合成生物）

非興奮性免疫 B 細胞において，受容体刺激によって惹

Ca2+流入が，ホスホリパーゼ Cγ2 (PLCγ2) の膜集積を引き起される持続的な Ca2+振動（オシレーション）は，c-Jun,

起こすことがわかった。この膜集積は，PLCγ2 の C2 ド

NF-AT などの特定の転写因子を活性化し，遺伝子発現やメインによって制御されると考えられる。さらに，Ca2+

細胞増殖を引き起こす。受容体刺激による細胞内 Ca2+濃流入を担う受容体活性化チャネルの分子実体である

2+2+

度上昇は，細胞内 Ca ストアーからの Ca 放出と形質膜
2+越えの Ca 流入の両経路を介して引き起こされる。しか2+

TRPC チャネル群のうち，TRPC3 が，恒常的に PLCγ2 と結合することを示した。以上の結果から，TRPC3-PLCγ2

し，Ca オシレーションの発生メカニズムについては未の機能的結合が，受容体刺激による Ca2+ oscillation pattern

だ明らかではない。

を制御することが明らかとなった。

新たに開発したイノシトール 1,4,5-三リン酸 (IP3) 検出

これまで，受容体刺激で引き起こされる Ca2+流入その

蛍光プローブを用いて，受容体刺激による細胞内 Ca2+動

ものが，持続的な Ca2+オシレーションを発生させると考態と細胞内 IP3 動態を経時的に解析した。その結果，受えられてきた。しかし，本研究結果により，TRPC3 を介

2+

容体刺激やストアー枯渇によって惹起される Ca 流入にした Ca2+流入に依存した IP3 産生が，細胞内 Ca2+ストア

依存した持続的な IP3 産生が起こることがわかった。まーからの Ca2+放出を引き起こすことで，Ca2+ oscillation

た，受容体刺激やストアー枯渇刺激による形質膜越えのを形成する可能性が示された。

259

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

8．「視知覚のメカニズム-

生理，心理物理，計算論的アプローチ」-3
2002 年 6 月 19 日－6 月 20 日
代表・世話人：内川惠二（東京工業大学総合理工学研究科）

所内対応者：小松英彦（生理学研究所感覚認知情報部門））（１）人間の奥行き知覚における異方性と個人差
佐藤雅之 （北九州市立大学）（２）輪郭線表現の構築－V2 野における折れ曲がりの表現伊藤（３）加齢による色覚の変化

南 （生理学研究所）～解剖学的・生理学的変化が色覚特性にあたえる影響～
篠森敬三 （高知工科大学

情報システム工学科））（４）視覚運動情報からの自己運動知覚とそのモデリング花田光彦 （千葉大学文学部）（５）弁別難易度の違いがサル下側頭葉皮質細胞反応の刺激選択性に及ぼす長期的影響
鈴木航，田中啓治（理化学研究所脳科学総合研究センター）（６）Adaptive Optics システムを用いた L/M 錐体比の同定と色知覚
山内泰樹（富士ゼロックス）（７）ヒト視覚野における空間相互作用とその文脈効果
郷田直一（ATR 人間情報科学研究所））（８）運動視における色メカニズムの役割-心理物理学的観察と生理学的機序の考察
吉澤達也（金沢工業大学人間情報システム研究所）（９）腹側視覚経路の両眼視差感受性細胞の機能的役割
田辺誠司，藤田一郎（大阪大学大学院生命機能研究科）（10）視環境の統計的性質を手がかりとした色彩恒常性
中内茂樹（豊橋技術科学大学

情報工学系）（11）手の到達運動制御における視覚運動情報の影響
芦田宏（京都大学文学研究科）（12）一次視覚野における広視野情報の統合処理佐藤宏道（大阪大学健康体育部・大学院生命機能研究科）（13）時間的視差による奥行きと運動方向の知覚
酒井宏（筑波大学

電子・情報工学系））（14）サル前部側頭皮質における「顔」に基づくアイデンティティ認知のニューロン機構
永福智志（富山医科薬科大学

医学部第二生理）【参加者名】
佐藤雅之（北九州市立大学），篠森敬三（高知工科大学），

福智志（富山医科薬科大学），三上章允（京大霊長研），

花田光彦（千葉大学），鈴木航（理化学研究所脳科学総合田辺誠司，舘俊太，村上浩文，池添貢司，稲垣未来男，

研究センター），山内泰樹（富士ゼロックス）
，郷田直一

定金理

（ATR 人間情報科学研究所），吉澤達也（金沢工業大学），

阪大学），金子寛彦，打田武俊，増田修，永井岳大，寺田

中内茂樹（豊橋技術科学大学），芦田宏（京都大学文学研

昌弘，党兵，石田勳，小林大輔，杉江和彦，河原勇美，

究科），佐藤宏道（大阪大学），酒井

椎橋哲夫，Sherry Sung，漆畑健司，加藤憲史郎，山口大

260

宏（筑波大学），永，石川理子，木田裕之，内藤智之，赤崎孝文（大研究会報告志，鶴原亜紀，福田一帆，澤田忠正，坂野雄一，横井健

小濱剛（愛知県立大学），内田淳（慶應義塾大学），橋本二，松宮一道（東京工業大学），丸谷和史（東京大学），

章子，渡辺昌子，吉田正俊，三木研作，柴田愁子，足澤久保田正善，後藤充慶，吉野知也（豊橋技科大），岡嶋克

悦子，森近洋輔，小松英彦，伊藤南，小川正，鯉田孝和，

典（防衛大・東工大），山根ゆか子（理研），本間良太（理松本正幸，田辺裕梨，横井功，安田正治（生理学研究所）

研 BSI），欄

悠久（九州大学），村上郁也（NTT CS 研），【概要】
本研究会では視覚生理学，心理物理学，計算論の研究

次視覚野での文脈効果，サル前部側頭皮質での顔認知機者が一堂に集まり，最新の情報交換と討論を行った。そ構に関する生理実験結果が報告された。計算論からは色れぞれ方法は異なってもその目的は同一である。各分野

彩恒常性のアルゴリズムは自然画像中の色分布の統計的は現在ではそれぞれ高度に発達したが，分野間の情報交性質を用いて説明できること，および時間視差による知換はまだ十分とは言えない。これは研究者が望んでいて覚が V1 受容野の時空間的構造に起源しているという興もそのような機会が少ないためであり，そこに本研究会

味深い報告があった。いずれも最新の研究結果の報告での開催意義がある。本研究会では，生理学からは 5 名，あり，心理物理の分野からの報告は心理物理特性を視覚

心理物理学からは 7 名，計算論からは 2 名の計 14 名の第のメカニズムから説明するという立場が明確であったた

一線の研究者が研究成果を発表した。心理物理学からはめ，生理学の分野の研究者にとっても大変興味ある内容

奥行き知覚の対比効果，加齢による色覚の変化，自己運であった。生理学研究のスピードは速く他分野からでは

動知覚，網膜上の L/M 錐体比の同定，fMRI を用いた空研究の追従が難しいが，このような講演で生理学研究の間相互作用の文脈効果の解明，運動視と色メカニズム，

最新のテクニックやホットな領域が示され，心理物理研

手の到達運動への視覚情報の影響についての講演があっ究者も多いに刺激を受けた。さらに計算論では会場でのた。生理学からはサルの V2 野での折れ曲がり線分刺激

討論は極めて活発に行われた。参加者には大学院生も多に対する応答，サルの下側頭葉皮質細胞応答の刺激選択く見られ，このような研究会を通して幅広い分野に通じ性の学習効果，腹側視覚経路の両眼視差細胞の役割，一た若い研究者が育っていくことが期待できる。

（1）「人間の奥行き知覚における異方性と個人差」
佐藤雅之（北九州市立大学）

両眼視差による奥行き知覚には異方性があるといわれるために，約 30 名の被験者に対して，奥行きのコーンスている。水平方向の視差勾配（すなわち右に行くほど遠ウィート錯視と対比効果の大きさを測定した。興味深いい，あるいは近い）は，垂直方向のそれ（上に行くほどことに，ランダムドットパターンを刺激として用いた条遠い，あるいは近い）に比べて知覚が困難であるとされ件よりも，格子状のパターンを用いたときに効果の大きている。しかし，両眼視差による奥行き知覚には大きなさと異方性がより顕著になった。これは，これらの錯視

個人差が存在すると考えられ，異方性に関しても，その現象および効果の異方性において，遠近法による奥行き

程度や原因についての詳細は明らかではない。ここでは，手がかりが重要な役割を果たしていることを示唆してい奥行き知覚の異方性の程度や個人差の分布を明らかにす

る。

261

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（2）輪郭線表現の構築－V2 野における折れ曲がりの表現伊藤南（岡崎国立共同研究機構

感覚認知情報研究部門）

第一次視覚野のニューロンがある特定の傾きを持つ直ち 126 細胞は折れ曲がりに対する反応選択性を示し，な線成分に選択的に反応することはよく知られている。でかには特定の折れ曲がりに選択的に反応する細胞も存在

はこうした一次情報からどのような過程を経て物体の形した。94 細胞では反応選択性が刺激中の直線成分の方位状が認識されるのであろうか？ 我々は注視課題遂行中に依存しており，多くの場合で 1～2 方向への興奮性反応のサルの第二次視覚野のⅡ/Ⅲ層より細胞外記録を行い，と特定方向への抑制性反応との組み合わせにより説明す

2 直線の組み合わせにより作成した受容野を横断しかつることができた。従って第二次視覚野は方位選択的な線

その中心で折れ曲がる輪郭線刺激に対する反応を調べた。

情報の組み合わせにより輪郭線の折れ曲がりや分岐を検刺激セット中のいずれかの刺激に反応する 145 細胞のう出する最初のステップであると考えられる。

（3）「加齢による色覚の変化 ～解剖学的・生理学的変化が色覚特性にあたえる影響～」
篠森敬三（高知工科大学

情報システム工学教室）

加齢による水晶体濃度の増加や老人性縮瞳は，単に網している。その補償量は，刺激条件や強度に依存し，異膜照度を減少させるだけではなく，刺激光の分光分布をなる種類の錐体間での感度のバランスを保つ働きがある。

も変化させる。また生理学的変化によって錐体の形状が一方，波長弁別実験や色弁別実験の結果は，弁別感度低変化し，光受容の感度が低下するとともに，神経細胞の下が生じていることを示した。錐体信号増幅の効果があ減少も生じる。しかし，一般的な視環境のもとでは，人る一方で，一部の色では神経回路網での S/N 比減少によ

間の視覚系は，生涯を通じて相当程度まで色の恒常性をり弁別が悪化したと考えられる。このように加齢に対す維持する。この事実は，網膜上での錐体感度の低下を，る神経回路網の色覚補償作用は完全ではないことが明ら

視細胞以降の神経経路において補償していることを示唆かとなった。

（4）視覚運動情報からの自己運動知覚とそのモデリング
花田光彦（千葉大学文学部）

回転運動がないときには，網膜上のフローの中心が自デルでは，まずフローの中心を求め，次にサンプリング

己進行方向と一致する。しかし，首や体，眼球などの自点が視野に一様に分布していることを仮定し，自己回転

己回転があるときには，網膜上のフローの中心と自己進運動の成分と一致する期待値により自己回転運動を推定

行方向は一致しない。自己回転運動がある場合，視覚運する。最後にフローの中心と推定した自己回転運動から動情報だけから正確に自己運動方向を知覚することがで

自己進行方向を求める。心理物理実験を行ったところ，きる場合もあるが，通常はフローの中心の方向へバイア提案した自己回転運動の推定方法により視覚システムがスが生じる。自己進行方向知覚の心理物理実験の結果を

自己回転を推定し，自己進行方向を計算していることが概観し，自己進行運動の知覚処理モデルを提案する。モ

示唆された。

262

研究会報告（5）弁別難易度の違いがサル下側頭葉皮質細胞反応の刺激選択性に及ぼす長期的影響
鈴木航（理化学研究所脳科学総合研究センター認知機能表現研究チーム）

下側頭葉皮質細胞の刺激選択性は学習に依存して変化

題期間中に記録した細胞の刺激選択性は，低難易度課題

することが示されている。本研究では弁別難易度の異な期間中に記録した細胞の刺激選択性より有意に鋭かった。

る条件下での弁別学習が刺激選択性に及ぼす影響を調べ

しかし高難易度課題期間中に二つの難易度の弁別ブロッ

た。それぞれ 3 つの刺激からなる 3 グループの動物を模

クを交互に行わせて同じ細胞の反応を記録したところ，した刺激を用いた。最初の数カ月はグループ内の刺激を

刺激選択性は二つのブロックの間で変化しなかった。こ

弁別する高難易度条件下で課題を行わせて細胞活動を記の結果は下側頭葉皮質細胞の刺激選択性が，その瞬間に録し，次の数カ月は異なるグループ間の弁別のみを行う

行っている弁別難易度に従って変化することはないが，低難易度条件下で課題を行わせて記録した。高難易度課

長期的には課題の難易度依存的に変化することを示す。

（6）Adaptive Optics システムを用いた L/M 錐体比の同定と色知覚
山内

泰樹（富士ゼロックス（株））

人間の色覚メカニズムのフロントエンドは 3 種類の錐錐体構造との相関を求めることが可能になった。赤－緑体であるが，生体における錐体の網膜上での分布や各錐反対色の拮抗点である Unique Yellow は L，M 錐体から体の比率等を計測することは，Adaptive Optics と呼ばれの出力が拮抗したときに生じると考えられるが，Unique

る補償光学技術を視覚系に応用して網膜像を撮影するこ

Yellow と知覚される単色光は，全ての被験者でほぼ同一とにより初めて可能になった。その結果，これまで 2:1の値となり，L/M 錐体比との相関は見られなかった。こといわれてきた L/M 錐体の比率は，色覚正常であってものことは，網膜上の錐体比率が色覚を決定する要因では大きく個人差が存在することがわかった。また，同一被ないことを示している。

験者に対する心理物理実験を行うことにより，色知覚と（7）ヒト視覚野における空間相互作用とその文脈効果
郷田直一（ATR 脳情報研究所）

ヒト視覚野 V1,V2,V3/VP における神経機構間の空間

刺激提示部内の抑制相互作用，及びテスト・周辺間の文相互作用を明らかにすることを目的として，ある局所刺脈依存的な抑制相互作用が生じることが示された。テス

激（テスト刺激）に対する fMRI 応答にその周囲が及ぼト刺激領域の応答変調はテスト刺激の見かけのコントラす効果（周囲刺激のオン/オフや特徴変化時の影響）を検スト変化とも対応することから，コントラスト知覚がこ討した。fMRI 応答を各視覚野・視野偏心度領域毎にサン

れら空間相互作用の影響を受けていると考えられる。まプリング・加算平均する新しい手法を用い，fMRI 応答変

た，相互作用の大きさはテスト刺激の提示位置に依存す

調の視野位置依存性を詳細に解析した結果，各視覚野内ることから，空間相互作用は全視野領域にわたって等質において，刺激提示部・非提示部間の拮抗的な相互作用，

ではないことが示唆される。

263

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（8）運動視における色メカニズムの役割-心理物理学的観察と生理学的機序の考察
吉澤達也（金沢工業大学人間情報システム研究所）

近年，運動視に輝度チャンネルだけでなく，色メカニ

アーティファクトを誘発するため，その運動知覚の情報ズムも寄与していることが報告されている。ここでは，は主に輝度チャンネルにより処理されることを示唆して色メカニズムが運動視にどのように寄与しているのかをいる。一方，刺激が色度のコントラスト変調により定義

我々の最近の知見をもとに先行知見と比較して議論する。

される場合は，純粋に色チャンネルにより運動知覚が生

一般に，最近の色運動知覚に関する実験では色チャン

起されることが明らかとなった。これらは，色運動知覚

ネルを選択的に刺激するための等輝度刺激の輝度アーテに 2 つ以上のメカニズムが寄与していることを示唆してィファクトが注意深く排除されている。しかし，我々のおり，先行知見間における矛盾点を説明する手がかりと実験結果は，色度変調で定義される等輝度刺激は，心理なる。

物理学的に等輝度でも視覚系内で生成される動的な輝度（9）腹側視覚経路の両眼視差感受性細胞の機能的役割
田辺誠司

藤田一郎

（大阪大学大学院生命機能研究科）

形・色・模様などの 2 次元図形特徴を処理すると考え

くは両眼視差感受性を失い，知覚と類似したふるまいをられてきた霊長類腹側視覚経路においても，視覚対象の示す。サルが心理学的閾値周辺の細かい奥行きを弁別す

奥行きの手がかりである両眼視差に感受性を持つ細胞がる課題を遂行中に，IT ニューロンの活動を記録し，同一多く存在する。奥行きや形に関する単眼性手がかりを完の刺激に対して単一ニューロンの活動が示す反応の変動

全に排除したダイナミックランダムドットステレオグラと動物が示す奥行き判断の正誤の間の関係を ROC 解析

ム (RDS) に含まれる両眼視差に対して，V4 野や IT 野のにより調べたところ，両者には相関があった。以上の結細胞は反応するが，両眼視差を含みながら知覚的には奥果は，腹側視覚経路が，両眼視差に基づいた奥行き知覚

行きを感じない輝度反転 RDS に対しては，V4 細胞の多の形成に関わることを示唆している。

（10）視環境の統計的性質を手がかりとした色彩恒常性
中内茂樹（豊橋技術科学大学

情報工学系）

視覚系が色彩恒常性を実現するため手がかりとして，た白色面に対する錐体信号の予測を行った。その結果，

灰色世界仮説が知られているが，こうした 1 次統計量だ

こうした統計量を手がかりにすればほぼ良好に照明色をけでは実際の現象を説明することは難しい。本研究では，推定できることが確認された。また，推定された重回帰

2 次統計量 (輝度と色の相関値) が色恒常性の手がかりとモデルは，Golz & MacLeod (2002) らの実験結果を再現でなるか否かについて，数値実験により検証した。分光反きた。このことは，照明光に関する情報が多数の色から射率が既知であるマンセル色票から構成されたシーンに構成されるシーン中に内在していることを意味しており，

対し，様々な分光分布の照明を照射した状況をシミュレ

2 次統計量に対する適応が視覚系に存在する可能性を示

ートし，シーンに対する錐体信号の 1 次，2 次統計量を唆している。また，色彩透明視現象についても同様の説

説明変数とする重回帰モデルによって，同シーンに置い明が可能であるか検討する。

264

研究会報告（11）手の到達運動制御における視覚運動情報の影響
蘆田宏（京都大学 文学研究科）

視覚情報処理は神経伝達などの遅れを伴うので，私た

化 を 行 な っ て い る 可 能 性 を 示 唆 し た (Yamagishi,

ちは常に少し過去の世界を見ていることになる。そのた

Anderson & Ashida, 2001, Proc. R. Soc.Lond., B) 。また，そめ，実際に動く物体をつかんだり避けたりするためにはの後の実験から，そのような行動特異的な反応は等輝度

予測的プラニングが必要であり，視覚系そのものが予測

変調刺激においては見られないことが示された。これらの一端を担っている可能性が高い。我々は，ガボールパの結果は，到達運動における位置錯誤が大細胞系－背側ッチの位置が搬送波の運動方向にずれて知覚される錯覚

経路における輝度運動信号によって生起することを示し，が，即時の開ループ到達運動において顕著であるという

Milner と Goodale による，背側経路が無意識的な視覚運実験結果から，視覚系が運動制御に特異的な予測的符号

動協応に用いられるという説を支持する。

（12）一次視覚野における広視野情報の統合処理佐藤宏道（大阪大学健康体育部・大学院生命機能研究科）

視覚野ニューロンの受容野を最適パラメータのグレー

チューニングを観察した。この実験は受容野周囲まで刺ティングパッチで刺激しているときに，受容野周囲に呈激が拡大したときに抑制が興奮を上回るために反応抑制示したグレーティングは，そのパラメータに依存して主が生じるという仮説を検討するものである。その結果，に抑制性の修飾効果を及ぼす。この現象は刺激文脈依存

皮質内抑制がこの修飾の主たる原因ではなく，刺激サイ的修飾と呼ばれ，知覚的図地分離の神経機序と考えられズに対するチューニングは興奮性応答も抑制性応答も同ている。この現象の入力メカニズムを検討するため，ネ様のプロフィールを示すことが推定された。この結果は，コの視覚野でビククリンの局所投与により皮質内 GABA

皮質の神経回路に与えられる視床からの入力が刺激特徴

抑制を遮断しながら刺激パッチのサイズに対する反応の選択的な反応修飾特性を有していることを示唆する。

（13）時間的視差による奥行きと運動方向の知覚
酒井宏（筑波大学

電子・情報工学系）

遮蔽物の背後から物体が現れてくる場合には，その像

ンダムドットをスリットをとおして両眼観察した場合とが投影される時刻に両眼間で差が生じる。この時間視差

等価の刺激を利用した。スリット幅を 1pixel とし，静止は奥行きと運動方向の知覚を与える。従来この現象は，したドットが時間的視差をもって呈示されるものとした。

遮蔽と密接な関係があるものと考えられてきた。しかし，遮蔽方向はスリット方向により独立に与えた。実験の結V1 細胞受容野の両眼 2 次構造が時空間的に分離できな

果，時間的視差が与える知覚が遮蔽方向に対して支配的いことは (Anzai et al, 2001)，時間的視差が空間的視差とになり，それは空間視差が与えるものとほぼ一致するこ同様の細胞反応を生起することを示唆する。本研究では，とが判った。これは，時間視差による知覚が，V1 受容野

時間的視差が与える奥行き・運動方向と遮蔽の関係につの時空間構造に起源していることを示唆する。

いて，心理物理学的に検討した。実験では，運動するラ265

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（14）サル前部側頭皮質における「顔」に基づくアイデンティティ認知のニューロン機構
永福智志，Wania C. De Souza，田村了以，小野武年（富山医科薬科大学

医学部

第二生理）

「顔」に基づくアイデンティティ認知課題遂行中のサと行動反応時間に有意な正の相関を認めたが，上側頭溝

ル上側頭溝前部領域（吻側部・尾側部）と下側頭回前部

前部領域の「顔」ニューロンでは有意な相関を認めなか領域から「顔」ニューロン応答を記録した。
「顔」ニューった。さらに，上側頭溝前部領域の吻側部と尾側部の「顔」

ロン全体の応答パターンに対する多次元尺度分析を行い,ニューロンでは，①「顔」の方向に対する選択性，②鏡「顔」空間を構成したところ，上側頭溝前部領域では「顔」

像的ニューロン応答の頻度，③視線方向による応答の修の向きが, 下側頭回前部領域ではアイデンティティが，飾の程度が異なることが示された。以上の知見から，「顔」「顔」空間に表現されていることが示された。また，下に基づくアイデンティティ認知に関わるサル前部側頭皮

側頭回前部領域の一部の「顔」ニューロンでは応答潜時質の機能的分化について考察する。

266

研究会報告9．大脳皮質・視床・基底核の神経回路
2003 年 10 月 9 日－10 月 10 日
代表・世話人：金子
所内対応者：川口武嗣（京都大学大学院・医学研究科））

泰雄（岡崎国立共同研究機構・生理学研究所）（１）大脳皮質視覚野 5 層錐体細胞の高頻度発火により誘発される抑制性伝達の可塑的変化
黒谷亨（名古屋大学・環境医学研究所・視覚神経科学））（２）新規に発見された皮質－基底核回路における調節機構古田貴寛（京都大学大学院・医学研究科・高次脳形態学）（３）線条体投射細胞の閾値下二状態遷移の検証
北野勝則（立命館大学・理工学部・情報学科））（４）大脳皮質ダブルブーケ細胞の形態的解析
窪田芳之（岡崎国立共同研究機構・生理学研究所・大脳神経回路論研究部門）（５）大脳皮質錐体細胞の subsystem: zinc-enriched neural system
一戸紀孝（理化学研究所・脳科学総合研究センター・脳皮質機能構造研究チーム））【参加者名】
福田孝一（九州大学・医），姜英男（大阪大学・歯），宋（京都大学・情報），森琢磨（京都大学・理），坪泰宏（京文杰（大阪大学・工），木村文隆（大阪大学・医），金子

都大学・理），中村公一（京都大学・医），日置寛之（京武嗣（京都大学・医），古田貴寛（京都大学・医），藤山

都大学・医），松田和郎（京都大学・医），倉本恵梨子（京文乃（京都大学・医），古谷野好（京都大学・医），青柳

都大学・医），趙龍昊（京都大学・医），周里鋼（京都大富誌生（京都大学・情報），野村真樹（京都大学・情報），学・医），水野昇（生理研），川口泰雄（生理研），窪田芳

古屋敷智之（京都大学・医），黒谷亨（名古屋大学・環境之（生理研），根東覚（生理研），苅部冬紀（生理研），金医学研究所），北野勝則（立命館大学・理工），福田敦夫

桶吉起（生理研），柳川右千夫（生理研），橋本章子（生（浜松医科大学・医），山下晶子（日本大学・医）
，深井朋

理研）
，山口幸子（生理研），森大志（生理研），橘吉寿（生樹（玉川大学・工），端川勉（理化学研究所），谷藤学（理理研），海老原利枝（生理研），小松勇介（基生研），渡我

化学研究所），小島久幸（理化学研究所），一戸紀孝（理部昭哉（基生研）

化学研究所），伊藤哲史（福井医科大学・医）
，竹川高志

【概要】
平成 15 年 10 月 9～10 日には以下の 5 人の講演者の方々

条体投射細胞の閾値下二状態遷移の検証」北野勝則氏ににお願いして，講演による話題提供と議論を行いました。

は皮質線条体入力と線条体ニューロンの Up/Down states

生理研以外から約 30 人，生理研内から10 数人といったのホットな議論を提供していただきました。「大脳皮質参加者でした。「大脳皮質視覚野 5 層錐体細胞の高頻度

ダブルブーケ細胞の形態的解析」窪田芳之氏あるいは「大発火により誘発される抑制性伝達の可塑的変化」黒谷

脳皮質錐体細胞の subsystem: zinc-enriched neural system」

亨氏はスライス標本を用いた抑制性シナプスの可塑性の一戸紀孝氏の講演は大脳皮質の抑制性あるいは興奮性ニ

講演で昨年の吉村先生の講演に連続的な話題が提供されューロンの作る神経回路について主に形態学的な観点かました。「新規に発見された皮質－基底核回路におけるらの研究を述べていただきました。

調節機構」古田貴寛氏は，Neurokinin B を利用する線条

昨年と同じく主に 30 代から 40 代前半の講演者に現在体から無名質への投射と Neurokinin B 受容体を発現する進行形の話題を提供していただいて，参加者の多くが大無名質ニューロンから大脳皮質への投射の話しを，「線脳皮質・線条体の神経回路について様々な議論を交わす

267

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

ことが出来ました。昨年より講演者を一人減らしてことた，システム的神経科学をボトムアップの方向で研究す

によって予定時間をオーバーすることはありませんでしるという意味で志を同じくする研究者が集まって議論をたが，議論は白熱して 1 時間の持ち時間のところを実質交わすことにより，新たな着想を得る，客観的な批判に

1 時間半ずつ議論すると云った学会などでは出来ないレ

さらされるなど大脳皮質・線条体研究の発展に役立つ

ベルの密度の高い討議が出来たものと感じています。ま様々な効果があったと思います。

（1）大脳皮質視覚野 5 層錐体細胞の高頻度発火により誘発される抑制性伝達の可塑的変化
黒谷亨（名古屋大学・環境医学研究所・視覚神経科学）

小松由紀夫（名古屋大学・環境医学研究所・視覚神経科学）

我々は近年，視覚野 5 層のニューロンを通電により高がある。今回，その発現メカニズムを IR-DIC 観察下で頻度発火させると，その細胞に生じる IPSP に長期抑圧

スライスパッチを行うことにより検討した。その結果，(LTD) が誘発されることを見いだした。この LTD には，

高頻度発火を模した脱分極パルスにより誘発される

1) シナプス後細胞の高頻度発火により生ずる，2) 誘発に

IPSC の LTD には，クラスリン依存性の GABAA 受容体のは少なくとも L 型電位依存性 Ca チャネルの活性化によ内在化が関与していることが明らかになった。またこのる細胞内 Ca 濃度の上昇が必要である，3) シナプス後細LTD は，シナプス後部における機能的シナプスのサイレ

胞での GABA コンダクタンスの減少を伴う，などの特徴

ント化により発現すると考えられる。

（2）新規に発見された皮質－基底核回路における調節機構古田貴寛（京都大学・医学研究科・高次脳形態学）

最近我々は新線条体においてニューロキニン B を産生抑制性のニューロンであった。結果 2) 大脳皮質に投射すしていることを特徴とするニューロンが第 3 の線条体ニるニューロンの一部は NK3 受容体を発現していた。結果

ューロン群として存在していることを見い出した。この

3) 大脳皮質に投射するニューロンを whole-cell clamp にニューロキニンB産生ニューロン群は線条体で約 5%の割よって記録しながらNK3 受容体のアゴニストを適用した合を占め，従来知られていた 2 種の新線条体投射ニュー

ところ，膜抵抗の低下を伴う脱分極あるいは内向き電流

ロン系とは異なる第 3 の投射系として特異的に無名質にの増加を示すニューロンがあった。

投射線維を送ることを示した。

以上の結果をまとめると，線条体核の特別な神経細胞

さらに今回，この新たに発見された線条体投射系の機群がニューロキニン B を大脳基底部に放出し，それによ

能をさらに明らかにするために，ニューロキニン B の受って促進的な影響を受けた大脳皮質に投射するNK3 受容容体であるNK3 受容体を発現する無名質のニューロンに体発現ニューロンが抑制性に大脳皮質の神経細胞の活動ついて研究を行い，以下のような結果を得た。結果 1) 無を調節している，という神経回路の存在が明らかにされ名質に分布する NK3 受容体発現ニューロンの 9 割以上がたといえる。

268

研究会報告（3）線条体投射細胞の閾値下二状態遷移の検証
北野勝則（立命館大学・理工学部・情報学科）

近年 in vivo における細胞内記録実験により，膜電位

状態遷移を検証した。投射細胞モデルのシミュレーショ

が閾値下において二つの状態間を遷移する現象が異なるンから予測されるように，線条体に投射する皮質への電領野で報告されている。中でも線条体投射細胞はこの現気刺激により引き起こされる投射細胞スパイクの潜時は象が最初に発見された神経細胞であり，大脳皮質ー線条

2 つのピークを示し，それぞれが閾値下の二状態に対応

体投射路の興奮性入力がその起源とされている。これますると考えられる。このことから線条体投射細胞では覚での実験は麻酔下で行われていたが，覚醒時に同様の現醒時においても閾値下状態遷移を示すものと推察される。

象が起こりうるかを調べる為，覚醒時に困難な細胞内記

また，同様の現象は大脳皮質でも観測されており，閾

録実験に代わり，細胞外記録実験とモデルによるシミュ

値下状態遷移の生成メカニズムに関する，大脳皮質のモ

レーションとの相補的研究により覚醒時における閾値下

デル神経回路を用いた予備的な研究を紹介する。

（4）大脳皮質ダブルブーケ細胞の形態的解析
窪田芳之（岡崎国立共同研究機構・生理学研究所・大脳神経回路論研究部門）

大脳新皮質の神経回路がどのような配線で構成されてまでにカルレチニンもしくは CRF を含有する 4 個の細胞いるの詳細は不明である。本研究では，非錐体細胞の一を解析した。その結果，DB細胞のターゲットは，約 1 / 3

つであるダブルブーケ (DB) 細胞のシナプス結合についが興奮性終末が多く入力する非錐体細胞の樹状突起の幹て私のこれまでの解析結果を報告する。ラットの前頭皮であった。また，約 1 / 3 は棘突起が多く存在する錐体細質のスライスを作成し，ホールセル電極でバイオサイチ胞と思われる樹状突起の幹であった。残りは，棘突起のンを注入した。固定後，ABC 液で反応し DAB 染色後エ

頭部や柄部に入力していた。その棘突起には興奮性入力

ポンに包埋した。その後，軸索部分を電子顕微鏡で観察を認めたので，特定の入力信号を抑制することが示唆さし，3 次元再構築画像解析ソフトで前後シナプス要素の 3れた。細胞体に対する入力は少数存在した。

次元像を再構築し，その構造を形態的に解析した。これ（5）大脳皮質錐体細胞の subsystem: zinc-enriched neural system
一戸紀孝（理化学研究所・脳科学総合研究センター・脳皮質機能構造研究チーム）

亜鉛イオン (Zn2+) は，大脳皮質で一部のグルタミン酸

質に高密度に見られた。他の皮質はこれらの領域から離作動性のシナプスに含まれ，活動依存性にシナプス間隙れるに従い Zn2+密度は低くなる傾向が見られた。また，に放出され，神経調節物質として働いていると考えられ抑制性 interneuron 由来と思われる parvalbumin 陽性神経ている。また興奮性細胞死，アルツハイマー病に関与す要素の染色密度は Zn2+密度と逆のグラデーションを示しることも示唆されている。我々は Zn2+の分布をサル大脳た。領域による情報処理様式の違いを反映している可能皮質において調べ，また，sodium selenite (SS) 脳内注入法性がある。(2) 我々は TE 野に SS を注入した。ラベルさ2+2+により Zn 陽性終末の起始細胞分布も調べた。(1) Zn はれた神経細胞は TE 野自体のみならず，TE 野に feedback

記憶，学習，情動に関与すると考えられている辺縁系皮投射を送る辺縁皮質に主として見られた。Zn2+の終末は269

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

辺縁皮質からの出力において優位に使われている可能性

honeycomb 状の構造を見いだした。1,2 層にも何らかの機がある。(3) 我々はサル大脳皮質の広い領域において 1,2能構造があることを示唆すると思われる。

2+層の境界に Zn の染色で染め出される patch 状または270

研究会報告10．神経回路網形成と可塑性機構研究における領域横断的アプローチ
2003 年 12 月 4 日－12 月 5 日
代表・世話人：神谷温之（神戸大学大学院医学系研究科）
所内対応者：重本隆一（岡崎国立共同研究機構生理学研究所）（１）発達期小脳における登上線維シナプスの機能分化橋本浩一（金沢大学大学院医学系研究科）（２）自身の発現密度に依存する ATP 受容体 P2X2 の性質の変化
藤原

祐一郎（東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科）（３）シナプス脱構築の分子機構の解明に向けて瀬籐光利（岡崎国立共同研究機構統合バイオサイエンスセンター）（４）シナプス後肥厚部 PDZ 蛋白質の立体構造学的研究
朽尾豪人（横浜市立大学大学院総合理学研究科））（５）ニコチン性アセチルコリン受容体の構造生物学的解析
宮澤淳夫（理化学研究所播磨研究所）（６）Rapid motility of dendritic spines and axonal filopodia
田代歩（The Salk Institute for Biological Studies））（７）EGF 投与認知障害モデルラットの行動解析水野誠（新潟大学脳研究所）（８）行動テストバッテリーを用いた遺伝子改変マウスの表現型解析による遺伝子機能の探索：
カルシニューリンミュータントマウスの例を中心に
宮川剛（京都大学先端領域融合医学研究機構）【参加者名】
神谷温之（神戸大・医）
，重本

隆一
（生理研）
，久保

義

水井

利幸（群馬大・医），岡部壱岐純子（東京医歯大・医），漆戸弘（生理研），大塚

稔久（カン研究所）
，児島

伸彦（理

研・脳総研），橋本

浩一（金沢大・医），藤原祐一郎（東京医歯大・医），瀬籐人（横浜市大・理），宮澤Institute）
，水野
先端領域）
，玉巻
理研）
，伊藤
李

光利（統合バイオ）
，朽尾

医）
，井上

明宏（東京医歯大・医）
，尾藤

医）
，奥野

浩行（東大・医），狩野晴彦（東大・

方伸（金沢大・医），吉田隆行（金沢大・医），今泉

美佳（杏林大・医），剛（京都大・

片岡

正和（信州大・工），内田

洋子（東京都老人研），

畠山

伸二（エーザイ），澤田

光平（エーザイ），山田

伸章（京都大・医），山肩功（九大・理），斉藤

智恵（東京医歯大・歩（Salk淳夫（理研播磨），田代誠（新潟大・脳研），宮川豪

繁男（東京医歯大・医），葉子（生裕見子（埼玉医大），麻紀（東大・薬），井ノ口

馨（三菱化学生命研），小田洋一（大阪大・生命機能），中山寿子（大阪大・基礎工），月（埼玉医大），真鍋俊也（東大・医科研），渡部文子（東大・医科研），城山

優冶（東大・医科研），篠

小橋

常彦（大阪大・基礎工），井上英二（カン研究所），

徹（東大・医科研），三輪

秀樹（東大・医科研），

井上真理枝（カン研究所），俵田

真紀（カン研究所），

片山 憲和（東大・医科研），草川

森士（東大・医科研），

力津

絵津子（カン研究所），西村陽（京都府立医大・江泉
白尾寛子（東大・医科研），李智明（群馬大・医），関野勝天（東大・医科研），
裕子（群馬大・医）
，

医）
，高岸

芳子（名古屋大・環境研），大塚

古屋大・環境研），辰巳

裕之（名仁史（名古屋大・医）【概要】
脳は遺伝子のプログラムに従って複雑な神経回路網をの機能と構造を改変し，成熟した固有の高次機能を獲得

構成するとともに，後天的にも環境や経験に基づいてそする。この 2 つの過程，すなわち発達期における神経回271

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

路網形成と成熟脳における活動依存的な可塑性機構を明な連携の輪を生み出すことを目的として行われた。電気らかにすることは，現在の神経科学の最重要課題である。

生理・構造生物・分子イメージング・行動解析を主な研これらの問題を追求し，真に国際的なレベルでの研究を究アプローチとする 8 名の研究者が 1 演題あたり 1 時間

推進する上で，分子生物学・細胞生物学・遺伝学・解剖程度の十分な時間をかけて話題を提供した。また，個々

学・生理学・行動科学・システム脳科学など異なる領域の研究発表に先立ち，座長の久保（生理研），大塚（カの研究者が単独の方法論のみに立脚して研究を行うのでン研究所），児島（理研脳総研）が当該分野における現はなく，最新の情報と最高水準の研究手法を結集し，積在の到達点と今後の問題点について概説することで，異極的な協同により研究を進めることが求められている。

分野の研究に対しても参加者全体が討論を行いやすくす本研究会では，発達期の神経回路網形成機構と成熟脳にることが出来た。二日間にわたり活発な討論が行われ，おける可塑性機構に焦点を絞り，さまざまな背景を有す

また真に有益な情報交換が出来たことで，今後の共同研る第一線の研究者が一堂に会して徹底的な討論を行うこ究のシーズを生み出すためにも有意義な研究会であっとで今後の研究の方向性を洗い出し，また参加者同士のた。

情報交換・交流を図ることで，この領域における有機的（1）発達期小脳における登上線維シナプスの機能分化橋本浩一（金沢大学大学院医学系研究科）

成熟動物の小脳プルキンエ細胞は，ほとんどの細胞が化を調べた。その結果，生直後のマウスのプルキンエ細一本の登上線維の支配を受けるが，発達初期には一時的胞は，各々のシナプス強度が比較的同等な登上線維によに複数の登上線維による多重支配を受けている。生後発り多重支配されているが，生後一週目までに個々のプル達に伴い，徐々にプルキンエ細胞一個あたりの登上線維

キンエ細胞を支配する登上線維数の減少に加えて，入力の本数が減少し，マウスでは生後21日目までに一本支配

登上線維間のシナプス強度の差が大きくなることがわかに移行する。成熟動物と幼若動物では，登上線維の投射った。またこれの現象はシナプス前終末からの伝達物質

領域や生理学的性質などが著しく異なっており，生後発放出様式の変化によることが明らかになった。さらに入達の過程で多重支配から単一支配に移行する間に，登上

力登上線維間の強弱の形成は過剰登上線維の除去に先行

線維シナプスの性質が大きく変化していることが予測さして生じることが明らかとなった。

れる。今回，この点を明らかにするために，同じプルキ

以上の結果は，形態変化（シナプス除去）に先行する機

ンエ細胞上に投射している入力線維間の性質の変化につ能的変化（入力登上線維間の強弱の形成）が神経回路のいて電気生理学的解析を行った。

成熟過程に重要であることを示している。

まず，生後発達に伴う入力線維間のシナプス強度の変（2）自身の発現密度に依存する ATP 受容体 P2X2 の性質の変化
藤原

祐一郎（東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科）

イオンチャネル型のATP 受容体 P2X は，時間依存的に胞発現系において，内向き整流性のばらつきが発現密度

イオン選択性が変化することや，記録ごとにうち向き整に相関することを見いだした。今回，P2X2 受容体の整流流性の強度がばらつくなどの特徴あるポアの性質を持つ性の分子機構を明らかにする目的で，受容体の種々の性ことが知られている。我々はアフリカツメガエル卵母細質を発現レベルとの関連において解析し以下の知見が得272

研究会報告の相関を示した。Hill 係数は発現密度に相関なく一定でられた。
(1) PNMDG+ / PNa+ は発現密度と負の相関を示した。
(2) 内向き整流性は発現密度と負の相関を示した。脱分極あった。(5) ポア上部の点変異 I328C により上記の発現密度に依存した変化がほぼ消失した。

パルス直後に観察される外向き電流および定常レベル電以上の結果から，ATP 投与により開状態に入った，ご流はどちらもチャネルを高発現にすることによって増加く近傍にある P2X2 受容体チャネル間の相互作用によりした。(3) 高濃度 ATP により弱い内向き整流性を呈する

ポア上部においてなんらかの構造変化が起こり，ポアの高発現細胞に低濃度 ATP を投与すると内向き整流性は性質やリガンド感受性が変わる可能性が示唆された。

増強した。(4) [ATP] - 応答関係の Kd の値は発現密度と負（3）シナプス脱構築の分子機構の解明に向けて瀬籐光利（岡崎国立共同研究機構統合バイオサイエンスセンター）

我々の記憶や学習の素過程の一つにシナプスの再構築

明らかになっており，シナプス蛋白もユビキチン化を受があります。我々を含めたグループの発見によってシナ

けて分解されると考えられ始めています。しかしそのシプスの構築機構については徐々に明らかになってきましナプス再構築に関わるユビキチン系の分子実体はあらゆた。一方でシナプスの脱構築の分子機構については殆どる動物種において未だ明らかではありません。そこで今解っていません。蛋白の翻訳後修飾機構の一つであるユ

回，シナプス蛋白質のユビキチン化に関与する候補分子

ビキチン化は，プロテアソームと連携し，タンパク質分について若干の最新の知見を交えて議論します。

解に関わる生理的に重要な機構であることが近年次々と（4）シナプス後肥厚部 PDZ 蛋白質の立体構造学的研究
朽尾豪人（横浜市立大学大学院総合理学研究科）

PDZ ドメインは，約 90 アミノ酸残基からなる蛋白・している。PSD-95 は三つの PDZ ドメインを持ち，nNOS

蛋白相互作用のモジュールで，膜貫通受容体やイオンチ

も酵素ドメインの他に N 末端側に PDZ を持つ。NMDA

ャンネルの細胞内 COOH 末端のモチーフ配列（3～4 アミ受容体は PSD-95 の PDZ1 に結合し，さらに PSD-95 のノ酸残基）に結合する。一つの蛋白質中に複数の PDZ ド

PDZ2 に nNOS PDZ が結合することにより，NMDA 受容

メインが含まれる多重性により，様々な機能性蛋白質が体－PSD-95－nNOS が複合体を形成する。筆者らは各々一カ所に集積され，巨大なシグナル伝達複合体が形成さの PDZ ドメインの立体構造を決定し，変異体作製，表面れ，効率的かつ特異的なシグナル伝達が可能となる。

プラズモン共鳴法，溶液 NMR を用い，in vitro での PDZ

筆者は nNOS PDZ と PSD-95 PDZ の相互作用の立体構の相互作用を調べ，アミノ酸レベルで明らかにした。ま

造研究を行ってきた。nNOS は NMDA 受容体流入性のた，最近の話題として，複数の PDZ による高次構造の形

Ca イオンにより活性化されるが，これは nNOS が PSD-95

成に関する構造研究についても紹介した。

を介して NMDA 受容体近傍に局在することにより実現

273

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（5）ニコチン性アセチルコリン受容体の構造生物学的解析
宮澤淳夫（理化学研究所播磨研究所）

ニコチン性アセチルコリン受容体 (nAChR) は，神経筋

グ（膜貫通ポア）と，その内側リングを周囲の脂質から接合部のポストシナプス膜上に存在するリガンド開閉型

保護するように取り囲んでいる 15 本のαへリックスから

イオンチャネルである。われわれは，シビレエイの電気なる外側リングからできている。膜貫通ポアは，静止時器官から nAChR を豊富に含んだポストシナプス膜を調で直径約 6Åの穴が開いており，アセチルコリンがリガ

製し nAChR のチューブ状結晶を作製，極低温電子顕微

ンド結合部位に結合すると，これがが直径約 9Åに広が鏡を用いて，nAChR のチューブ状結晶のイメージを撮影る。nAChR を透過する Na イオンや K イオンなどのカチした。チューブ状結晶の「らせん」対称性を利用した画

オンは水溶液中では水和状態にあり，その第 1 水和殻の像処理を行い，静止状態にある nAChR の立体構造を 4

直径は8Åより大きいと考えられ，これらの水和カチオンÅの分解能で解析し，これに 1 次構造に従ってポリペプ

は nAChR の静止状態における直径約 6Åの膜貫通ポアを

チド鎖をあてはめ，原子レベルでの構造を決定した。

通過できず，活性化状態において直径約 9Åに広がった

nAChR の膜貫通領域はイオンチャネルを形成し，5 本のαへリックスからなるイオンの通り道となる内側リン

ときに初めてチャネルを通過できるようになると考えられた。

（6）Rapid motility of dendritic spines and axonal filopodia
田代歩（The Salk Institute for Biological Studies）

発達脳内におけるシナプス形成時には，シナプス前後作用を解析し，これらの二つの伝達経路がスパインの形部の構造が数十秒から分単位という速さで動的形態変化

態，動的形態変化および安定化の異なる側面を制御して(motility) を起こしている。我々は，二光子励起およびデいることを明らかにした。

ィスク回転式共焦点顕微鏡を用いて，培養海馬切片内でまた，シナプス前部構造である海馬苔状繊維フィロポ

GFP を発現させた神経細胞上の樹状突起スパインおよびディアの動的形態変化と神経活動の関係を調べた。シナ

軸策末端を観察することにより，シナプス前後部の動的プス形成の相手を見つけていない未成熟なフィロポディ

形態変化のシナプス形成への関与を調べてきた。

アはカイニン酸型受容体の活性化により動的形態変化のシナプス後部構造である樹状突起スパインの形態形成

度合いが増し，シナプス形成の相手を見つけた成熟したが small GTPase Rho ファミリーによって制御されること

フィロポディアはカイニン酸受容体の活性化により動的が，我々および他のグループにより示されている。そこ

形態変化の度合いが下がるという，カイニン酸受容体活で Rac1，および RhoA の主要なエフェクターである Rho

性化によるシナプス形成の二段階の制御が示唆される。

kinase を阻害することにより，Rac1とRhoA/Rho kinaseの（7）EGF 投与認知障害モデルラットの行動解析水野誠（新潟大学脳研究所）

我々は，中脳ドパミン作動性神経の生存維持に関与し着目して，行動解析を行ってきた。生後すぐのラットにている上皮成長因子 (EGF) の脳発達を調節する活性にEGF を多量に皮下投与し，その効果を行動実験により評274

研究会報告価した。その結果，EGF を生後直後に投与したラットで記憶や電気刺激に対するすくみ学習行動において EGF

は，1ヶ月齢になると運動量の低下傾向を示したが，2 ヶを投与した動物は認知機能や学習能が抑制された。さら

月齢と成長が進むと立ち上がり運動において有意に増加に，この EGF 投与動物は，依存性薬物である覚醒剤メタした。知覚認知を測定するプレパルスインヒビション

ンフェタミンやコカインにより高い感受性を示すことが(PPI) 試験がある。EGF 投与ラットでは，1ヶ月齢までは判明し，ドパミン作動性神経の機能亢進との相関性が示

対照群と同様の PPI を示していたが，その後成長が進む唆された。以上から，ドパミン作動性神経への神経栄養

につれ，PPI が顕著に低下した。同様に新奇動物に対す因子と高次脳機能修飾との関連が認められた。今後，EGFる社会性行動試験においても，この EGF 投与動物は興味の遺伝的あるいは分子生物学的研究が精神疾患の病因やの低下を示した。また，8 方向型迷路を用いた空間認識

病態解明の一助となることを期待するものである。

（8）行動テストバッテリーを用いた遺伝子改変マウスの表現型解析による遺伝子機能の探索：カルシニューリンミュータントマウスの例を中心に
宮川剛（京都大学先端領域融合医学研究機構）

演者は，これまで，各種遺伝子改変マウスに対して，異常が統合失調症の発症メカニズムに決定的な役割を果

幅広い領域をカバーした行動テストバッテリーを行うこ

たしているであろうことを初めて提唱した。CN はドーとにより，各種遺伝子の新規機能を見出してきた。最近，

パミン受容体や NMDA 受容体の下流に位置しており，

マサチューセッツ工科大学の利根川進博士らとの共同研

統合失調症のCN仮説は，ドーパミン仮説や NMDA 受容究によって，この行動テストバッテリー戦略を用いるこ体仮説と高い整合性を持つ。CN ミュータントマウスでとにより，カルシニューリン (CN) の前脳特異的ノックは，海馬錐体細胞の樹状突起の長さが短く，数も少ない

アウトマウスが顕著な作業記憶の障害，注意の障害，社など，統合失調症の神経発達障害仮説ともよく一致して会的行動の障害などを含む統合失調症様の行動異常を示いる。さらに，統合失調症患者の免疫系の異常，心臓疾すことを見いだし，さらに，統合失調症患者のゲノム患による高い突然死率，糖尿病の高い罹患率，リュウマ

DNA サンプルを用いた相関解析によりCN の遺伝子が統チの低い罹患率など従来の仮説では説明がつかなかった

合失調症と強く相関していることも報告した。 これらの現象までうまく説明することもできる。

知見に基づき，演者らは CN が関与する情報伝達機構の275

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

11．生理研研究会「機能的 MRI 研究会」
2003 年 11 月 27 日－ 11 月 28 日
代表・世話人：定藤規弘（生理研）
所内対応者：定藤規弘（生理研））（１）Simultaneous measurement of hemoglobin concentration change and BOLD signal response during visual
stimulation by NIRS and fMRI
豊田浩士（生理研究所，福井大学・高エネルギー医学研究センター））（２）脳賦活時の CBF, CMRO2, CBV のカップリング
柏倉健一（福井大学・高エネルギー医学研究センター）（３）Statistical analysis of functional near infrared spectroscopy time series -adjusting or modeling temporalautocorrelationTakanori Kochiyama (Kagawa University)（４）An introduction to the time series approach in fmri data analysis
Toru Ozaki (Institute of Statistical mathematics, Tokyo)（５）Evaluating effective connectivity: Multivariate time series approach
Okito Yamashita (The graduate university for advanced studies) ,Norihiro Sadato (National Institute for Physiological Science) ,Tohru Ozaki (Institute of Statistical Mathematics)（６）Correction of residual motion effects using ICA
Takanori Kochiyama (Kagawa University)（７）Hemodynamic, electrophysiological and structural interaction involved in human face processing. Evidence froma combined fMRI-ERP-VBM study
Tetsuya Iidaka*, Atsushi Matsumoto*, Junpei Nogawa*, Tomohisa Okada**, Norihiro Sadato**(*Department of Psychology, Nagoya University, Graduate School of Environmental Studies, Nagoya, Japan,**Department of Cerebral Research, National Institute for Physiological Sciences, Okazaki, Japan)（８）MRI 撮像音強度の変化に伴う聴覚野血流反応時間の加齢性変化岡田知久，本田学，定藤規弘（生理学研究所）（９）Application of MRI movie to kinematic analysis of articulatory and orofacial movements
Shinobu Masaki, Yasuhiro Shimada, Ichiro Fujimoto (ATR Brain Activity Imaging Center)（10）FREQUENCY OF REVERSING CHECKERBOARDS AND THE BOLD SIGNAL IN HUMAN PRIMARY
VISUAL CORTEX: A HIGH-RESOLUTION FMRI STUDYPei Sun, Kenichi Ueno, R. Allen Waggoner, Keiji Tanaka, and Kang Cheng(Laboratory for Cognitive Brain Mapping, Brain Science Institute, RIKEN)（11）Contrast adaptation and the BOLD signal in primary visual cortex
J.L. Gardner, P. Sun, R.A. Waggoner, K. Ueno, K. Tanaka, K. Cheng(Laboratory for Cognitive Brain Mapping, RIKEN Brain Science Institute)276

研究会報告（12）機能的光トポグラフィーによる乳児視覚野の反応の経時的変化
中井昭夫，眞弓光文（福井大学医学部
柏倉健一，米倉義晴（福井大学
河内山 隆紀（京都大学大学院

小児科）

高エネルギー医学研究センター）

人間・環境学研究科

総合人間学部）定藤規弘（岡崎国立共同研究機構生理学研究所大脳皮質機能研究系心理生理学研究部門）
小泉英明（日立基礎研究所）（13）Model-free nonlinear regression analysis in fMRI using an artificial neural network
Masaya Misaki, Satoru Miyauchi （独立行政法人

通信総合研究所

関西先端研究センター）【参加者名】
Kang Cheng（程 康）（理研），R Allen Waggoner（理研），

Andreas Galka（統数研），岡田

Pei Sun（理研），上野

内山

賢一（理研），伝

Justin Gardner（理研）
，堀江
（理研）
，磯尾

島田

高

節）
，小山幸子（生理研・感覚運動調節），渡辺昌子（生智秋（理研），水原

理研・感覚運動調節），郷田直一（生理研・感覚認知情報），

哲也（名大），中井

信夫 (ATR) ，一郎 (ATR) ，赤土哲（通総研），三崎

祐司（豊田中研），柿木隆介（生理研・感覚運動調和良史和（理研），正木

育廣 (ATR) ，藤本(ATR)，，宮内亮太（理研），竹田

綾子（理研），平田啓暁（理研），三分一

優子（理研），

知久（先端医療センター），

裕子

将也（通総研），飯昭夫（福井大）
，河内山

隆紀

（香川大）
，山下

宙人（総研大），柏倉

健一（群馬県立医療短大），尾崎統（統数研），Jorge Bosch（統数研），

定藤

規弘（生理研・心理生理）
，本田

理生理）
，岡田

知久（生理研・心理生理），齋藤（生理研・心理生理），荒牧
田中

学（生理研・心大輔

勇（生理研・心理生理），

悟志（生理研・心理生理），原田宗子（生理研・

心理生理），田邊宏樹（生理研・心理生理），宮本順（生理研・心理生理），山本幸子（生理研・心理生理）【概要】
本研究会では，機能的磁気共鳴画像法（以下 fMRI）fMRI

ICA, PCA) についても意欲的な取り組みが紹介された。

に関する技術的ならびに生理学的な諸課題について活発

一次視覚野の生理学的研究を例に，高磁場 MRI の特性をな議論をおこなうとともに，情報交換の場を提供するこ生かした報告がなされた。また fMRI 撮影時に発生するとを目的とする。本年度は，BOLD 効果などの生理学的ノイズを用いて聴覚野の反応を調べるという試みが報告

側面に関連する研究成果として近赤外線トポグラフィー

された。MRI による発声の動態解析も紹介され，MRI のとの詳細な比較が発表された。また機能的 MRI の時系列

機能解析への多面的なアプローチがしめされた。最後にデータとしての特徴を生かしたデータ解析ならびに，領脳機能発達へのアプローチとして，乳児の脳賦活検査に

域間結合の評価への適用について，詳細な発表と討論がついての検討も発表された。脳研究の今後の方向を踏まあった。さらにモデルを要さない統計解析方法 (ARA,え，技術的検討がなされた研究会であったといえる。

（1） Simultaneous measurement of hemoglobin concentration change and BOLD signal response duringvisual stimulation by NIRS and fMRI
豊田浩士（生理研究所，福井大学・高エネルギー医学研究センター）

健 常 者 を 対 象 に 視 覚 刺 激 に 対 す る hemodynamic

カーボードパターンを 20 秒間の休止期間をはさんで 1,

response を near infrared spectroscopy (NIRS) と functional

2, 4, 8 秒間提示する session を繰り返した。NIRS 装置のMRI (fMRI) の信号変化として同時計測し比較すること

optode を後頭部に配置し，oxy-，deoxy-hemoglobin (Hb) 濃を目的とした。視覚刺激として，8 Hz で反転するチェッ度を計測し，同時に 3T-MRI 装置にて BOLD 信号を計測

277

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

した。
高分解能MRI 上で optode ペアの先端位置から NIRS

変化率および曲線下面積は刺激提示時間を 1, 2, 4, 8 秒と信号源を推定し，比較する fMRI データの関心領域とし変化させることに対応していずれも増加するが，total-Hb

た。subject 毎に，最大刺激応答の見られたNIRS信号受信

濃度が比較的linearな増加傾向を示すのに対し，deoxy- Hb

チャネルからの信号とその信号源推定部位に対応する濃度の増加では BOLD 信号の場合に似た飽和傾向が見らBOLD 信号を，time-locked で加算平均して比較した。oxy-,

れた。

deoxy-, total-Hb の各濃度の time course における最大信号（2）脳賦活時の CBF, CMRO2, CBV のカップリング
柏倉健一（福井大学・高エネルギー医学研究センター）

本研究は，MRI 及び近赤外装置を用いて脳負活時の本論では，CBF と BOLD，CBF と CMRO2，BOLD とCBF, CMRO2, CBV の関係を非侵襲的に求める方法論を

CBV との関係を求めることを目的とし，BOLD 信号は開発し，評価することを目的とした。

MRI で，CBF は MRI の FAIR 法で，CMRO2 は MRI の脳血流量と脳酸素代謝量の関係に関しては，以前より，
脳血流量と脳酸素代謝量，脳ブドウ糖代謝量との間には，FAIR 法と BOLD 信号との組み合わせから，さらに CBV
は近赤外装置で求めることを試みた。

強いカップリング関係にあると考えられていた。これにこの結果，BOLD 信号と FAIR 信号の信号変化率の関対して，1980 年代半ばに Fox らにより脳賦活時には脳血係は，若干のばらつきはあるが，ほぼリニアに相関した。

流量と脳酸素代謝量は uncoupling しているという報告が次に，CMRO2 に関して，CBF と CMRO2 との関係はほされた。この問題については現在まで議論が続いている。

ぼ直線関係にあることがわかった。さらに近赤外装置を一方，脳血流量と脳血液量との関係に関しては，古くセ用いて測定した Deoxy-Hb と oxy-Hb, total-Hb との関係はントルイスのグループから脳血液量は脳血流量の関数できれいな直線関係になり，また BOLD と total-Hb との関表されるという報告がされた。ただし，この報告はサル係もほぼリニアという結果になった。以上の結果は，脳に対して二酸化炭素負荷を行うという手技で行われたも賦活時の脳血流量，脳酸素代謝量，脳血液量の変化は相のであり，ヒトで脳賦活時の脳血流量と脳血液量との関互に強いカップリング関係にあることを示唆したものと係を調べた報告はほとんどない。

考える。

（3）Statistical analysis of functional near infrared spectroscopy time series-adjusting or modeling temporal autocorrelationTakanori Kochiyama (Kagawa University)
Near Infra-Red Spectroscopy (NIRS) has been used in

instrument and the wide application to research, there are notfunctional activation studies as a non-invasive technique towell-organized analytical methods compared with the otherdetect changes in cerebral oxygenation in human adults andimaging technique at present. The purpose of our study is theinfants. By a high sampling rate and simultaneous multiestablishment of a method to detect the functional brain

channel measurements, NIRS instruments have the ability

activation with robustness and without losing sensitivity inof revealing temporal and spatial structure of brain

NIRS measurement.

hemodynamic response, as the same as fMRI or PET.

In this reports, we focus on the topics about the modeling

However, contrasted to the improvement of the measuring

and correcting the temporal autocorrelation in NIRS time278

研究会報告series data. We revealed that the autoregressive (AR) processsquare estimation (GLS) of GLM with swamping approach,of NIRS time series exhibited higher order and more complex(2) GLS of GLM with whitening approach, (3) Variational

form than that of fMRI time series. We examined somebayesian estimation (VBE) of GLM. We evaluate thesemethods of the statistical signal processing techniques based

methods in terms of the ability to control the type-1 error

on the generalized linear model (GLM), which were(false-positive) rate and propose the appropriate methods anddeveloped in fMRI time series analysis: (1) General least

their parameter's settings for NIRS time series analysis.

（4）An Introduction to the Time Series Approach in fMRI Data Analysis
Toru Ozaki
We would like to present a time series approach for thepresent(Institute of Statistical mathematics, Tokyo)
talk,

we

would

like

to

show

how

usefullocalization

andanalysis of fMRI data. We have been working on fMRI data

spatio-temporal

analysis since 2000 when Prof. P. Valdes and I visited Prof.

connectivity, can be extracted from the data using our time

N. Sadato in his lab in Fukui Medical School. The mostseries modeling approach with two types of experimental

widely used standard method of fMRI data analysis is thedata: one is visual stimulus data from Prof. Sadato’s lab of

SPM method developed by K. Friston and his group (Friston

National Institute of Physiological Sciences, and the other is

et al. (1995) ) . We think the SPM method does not fully

motor task data from Prof. Kawashima’s lab in NICHe,

exploit the dynamic information involved in fMRI data. In the

Tohoku University.

information,

such

as

（5）Evaluating effective connectivity: Multivariate time series approach
Okito Yamashita (The graduate university for advanced studies)
Norihiro Sadato (National Institute for Physiological Science)
Tohru Ozaki (Institute of Statistical Mathematics)
Integration within a distributed system is well understoodfor evaluation. The result for the data of random dot stimulus

in terms of 'effective connectivity'. 'Effective connectivity'

will be presented.

is defined as "the influence that one neural system exerts

Reference:over another" by K. Friston. In order to evaluate effective

McIntosh A.R. and Gonzalez-Lima F. (1994) Structuralconnectivity, several statistical methods have been suggested :equation modeling and its application to network analysis in

structural equation model (McIntosh and Gonzalez 1994) ,functional brain imaging. Hum. Brain Mapp. 2: 2-22

regression based analysis (Friston et.al. 1995) and so on. A

Friston K. Ungerleider L.G. Jezzard P. and Turner R.

disadvantage of these methods is that analysts need to(1995) Characterizing modulatory interactions between V1

prespecify

and V2 in human cortex with fMRI. Hum. Brain Mapp. 2:

thedirectionofinfluence.

Howeverthis

disadvantage can be overcome by causal inference based on

211-224

multivariate time series approach (Harrison et.al. 2003) . We

Harrison L. Penny W.D. and Friston K. (2003) Multivariate

have suggested an extension of Harrison's method so that both

autoregressive modeling of fMRI time series. NeuroImage 19:

direction and magnitude of effective connectivity can be

1477-1491

evaluated. Akaike's relative power contribution is a key tool279

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（6）Correction of residual motion effects using ICA
Takanori Kochiyama (Kagawa University)
In functional MRI, movement-related effects are extant

temporal-blindly. ICA could spatially separate neuronalas residual motion effects even after perfect realignment

activity-related and residual motion artifactual process into

(Friston et al. 1996) . As movements of subject's head ordifferent ICs regardless of the temporal orthogonality among

tissues are accompanied with task performance, the residual

them if they have a mutually different spatial distribution.

motion effects tend to exhibit the task-correlated features. In

In this report, we propose the new procedure to automaticallysuch a case, the existing methods, e.g. the voxel-by-voxel

remove the task-correlated residual motion effects using ICA.

ANCOVA including the estimated motion parameters, fail to

In particular, to characterize the IC that represents thecorrect the task-correlated residual motion effects because oftask-related motion effect, we adopt two criteria: (1)the violation of the orthogonality assumption between thetask-correlation, and (2) heteroscedasticity. Heteroscedasticity

task-related effects of interest and the motion-related effects

is the change in residual variance for a regression across serialof no interest. To be free from a temporally constraint

observations, which is most likely to be induced byfor univariate time series analysis, we use independenttask-related motion. We demonstrate the efficiency of ourcomponent analysis (ICA). ICA is multivariate statistical

proposed method by correcting the simulated data setstechnique, which can decompose fMRI data into spatiallycontaminated with task-correlated head motions.

independent components (ICs) with an associated time course（7）Hemodynamic, electrophysiological and structural interaction involved in human face processing.
Evidence from a combined fMRI-ERP-VBM studyI
Tetsuya Iidaka*, Atsushi Matsumoto*, Junpei Nogawa*, Tomohisa Okada**, Norihiro Sadato**(*Department of Psychology, Nagoya University, Graduate School of Environmental Studies, Nagoya, Japan,**Department of Cerebral Research, National Institute for Physiological Sciences, Okazaki, Japan)
fMRI and ERP experiments were conducted in the sameactivation in the fusiform gyrus than those with a shortgroup of subjects and with an identical task paradigm tolatency under the face condition. The magnitude of face-

investigate the possible interaction of hemodynamic andrelated activation in the fusiform gyrus correlated with theelectrophysiological responses. During the task the subjects

increase of N170 negativity. Furthermore, voxel-based

judged whether visually presented stimuli were faces ormorphometry (VBM) revealed that the grey matter density inhouses. fMRI identified face- and house-related regions in thethe right fusiform gyrus had a positive correlation with thelateral and medial part of the fusiform gyrus, respectively,

N170 latency for face. The widely distributed correlation

while ERP showed significantly greater N170 negativity in

between the signal and latency appears to be explained by thethe temporo-occipital electrodes for face than for house.

fact that the demanding cognitive process for face prolongs

These results were consistent with the previous studies, andN170 latency and increases the signal in the fusiform regions.

add evidence that the difference in N170 amplitude between

The present study suggests that an integrative analysis of

the conditions is associated with a topographic difference inspatial, temporal, and anatomical information regarding theactivation in the inferior temporal lobe. Correlation analysis

brain and cognition can be achieved by a combined

between the BOLD signal and ERP parameter demonstrated

fMRI-ERP-VBM study.

that the subjects with a long N170 latency had greater

280

研究会報告（8）MRI 撮像音強度の変化に伴う聴覚野血流反応時間の加齢性変化岡田知久，本田学，定藤規弘 （生理学研究所）

これまで脳賦活による血流増加時間は加齢に伴い，視正確なタイミングで与えることが出来る。これを用いて，

覚野ではより速くなるのに対して，感覚運動野では有意53 人の被験者（年齢：18-73 歳）に対して撮像音強度をな変化はないと報告されているが，聴覚野に関しては明変化させる刺激を与えて，聴覚野における血流反応の加らかにされていない。昨年度われわれは本研究会で一次

齢性変化を検討した。血流反応の大きさについては年齢

聴覚野は新たな刺激入力が生じた場合のみでなく，それによる有意な増大・減少傾向は認められなかったが，血が減少した場合にも，定常状態よりも大きな賦活がある

流反応が最大となる時間は加齢とともに延長しているこことを示した。この手法は常に一定の強さの聴覚刺激をとが判明した。

（9）Application of MRI movie to kinematic analysis of articulatory and orofacial movements
Shinobu Masaki, Yasuhiro Shimada, Ichiro Fujimoto(ATR Brain Activity Imaging Center)

The purpose of installation of MRI scanner at ATR Brainand tone bursts for a subject were generated using

activity Imaging Center (BAIC) was to explore not only

two-channel signal generating software in a personalfunctional brain imaging but also motor behavioral studies.

computer. During a data acquisition experiment, a subject

The focus of this talk is to introduce how an MRI movie

repeats the spoken material so as to synchronize the presented

technique was established and has been applied for motor

tone bursts. Since the method allows us to reproduce

behavioral studies, especially in speech production researches.

three-dimensional moving images of speech organs, it has

The technique used at BAIC is based on the synchronized

been used to accumulate data to investigate human speechsampling method which was originally invented to visualize

production mechanisms. Currently, this technique is being

heart movements. In the original method the gating pulse wasapplied to the field of rehabilitation, such as in investigating

generated from electrocardiac signal to synchronize MR scan

the mechanisms of pathological speech production andto cardiac movement. In order to apply the method toswallowing.

observing articulatory movements, the pulses for MRI scanner（10）FREQUENCY OF REVERSING CHECKERBOARDS AND THE BOLD SIGNAL IN HUMAN
PRIMARY VISUAL CORTEX: A HIGH-RESOLUTION FMRI STUDYPei Sun, Kenichi Ueno, R. Allen Waggoner, Keiji Tanaka, and Kang Cheng(Laboratory for Cognitive Brain Mapping, Brain Science Institute, RIKEN)
Previous PET and fMRI studies have shown that rCBF or

luminance was a function of stimulus rate (but see Fox and

BOLD signal in human primary visual cortex (V1) increases

Raichle, 1985). We have performed an fMRI study usingwith the stimulus rate and peaks at ~8 Hz. To date, most ofwhite/black checkerboards (7.6° in diameter; checker sizethese studies were conducted using visual patterns with a~0.8°) with contrast reversal frequency of .05, .75, 2, 4, 8 and

fixed on-duration and variable intervals, where the averaged

16 Hz, but averaged luminance was kept constant across281

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

frequencies. For each scan, checkerboards reversed at a

activations were observed in expected retinotopic loci within

randomly selected frequency were presented in blocks

V1. There were no significant differences in activated voxel

alternated with baseline conditions (a homogeneous graynumber and percent BOLD signal change between different

background) . The checkerboards were placed at 225°/315°

frequencies. These results raise the question regarding theorientation (7.6° from a central fixation cross) in the left or

stimulus rate dependency, and suggest that at least in V1, at aright lower visual field through a pair of fiber optic glasses.

population

During fMRI scans, the subject detected the color change of

frequencies are distributed roughly equally.

level,

neurons

preferring

variedreversing

fixation cross (eye positions were monitored). Experiments

Recently, in a series of high-resolution (in-plane

were conducted on a Varian 4T system with a quadrature

resolution, .75x.75mm) study, it was revealed that whole-fieldsurface coil and a segmented EPI pulse sequence (8 segments;

checkerboards of high (15Hz) and low (.75Hz) reversal

volume TR, 4.6s; TE, 25ms). Six continuous slices (thickness,frequencies preferentially activated spatially segregated

3mm; in-plane resolution, .94x.94mm), parallel to thepatches in V1. These preliminary results indicate that there

calcarine sulcus, were prescribed based on V1/V2 borders

may exist a distinct functional architecture in V1, where

determined in a separate experiment, and covered the dorsal

visual information of different temporal frequencies is

V1 of the targeted hemisphere.

represented.

In all subjects and across all frequencies, circumscribed（11）Contrast adaptation and the BOLD signal in primary visual cortex
J.L. Gardner, P. Sun, R.A. Waggoner, K. Ueno, K. Tanaka, K. Cheng(Laboratory for Cognitive Brain Mapping, RIKEN Brain Science Institute)
Adaptation of neuronal responses is a ubiquitous property

seconds we would increase or decrease the contrast of theof visual cortical neurons. Adaptation of neuronal responses ischeckerboard for a brief period (3 seconds) . The changes inthought to underlie the astounding ability of the brain to

the BOLD signal in early visual cortical areas to these brief

process sensory stimuli over many orders of magnitude ofchanges in contrast were measured for three different basestimulus strength. Understanding adaptation processes is also

contrast levels. From these measurements we constructed

critical for the proper interpretation of the BOLD signal

contrast-response curves for the BOLD signal. We have foundbecause non-linearities of temporal summation of the BOLD

evidence that similar to cat primary visual cortex, humans

signal are thought to be at least partially due to underlying

exhibit adaptation of contrast response functions as primarily

adaptation of neuronal responses and not necessarily due tohorizontal shifts of contrast response curves. These horizontal

inherent nonlinearities of the coupling of neuronal responses

shifts of contrast response curves show that early corticalto hemodynamics. With these motivations in mind, we havevisual response in humans displays contrast response gain

used BOLD imaging to examine the contrast-responsechanges with adaptation, a process that is thought to underly

functions of early visual cortical areas for several contrast

an adaptive mechanism allowing the brain to efficiently

adaptation states. We used an event-related paradigm in which

encode and process stimuli with various average contrast

we presented a 7.5Hz contrast-reversing checkerboard

levels.

stimulus at a single contrast (base contrast) . Every 8-12282

研究会報告（12）機能的光トポグラフィーによる乳児視覚野の反応の経時的変化
中井昭夫，眞弓光文
柏倉健一，米倉義晴
河内山 隆紀定藤規弘（福井大学（京都大学大学院（福井大学医学部

小児科）

高エネルギー医学研究センター）

人間・環境学研究科

総合人間学部）（岡崎国立共同研究機構生理学研究所大脳皮質機能研究系心理生理学研究部門）
小泉英明（日立基礎研究所）

我々は以前 fMRI にて視覚野の Hb の反応が生後 60 日

ETG-100 にて生後1ヶ月，3ヶ月，7-9ヶ月と経時的に測定で逆転することを報告したが，fMRI は BOLD 効果をみした。結果，光刺激に対し酸化 Hb が増加，還元 Hb が減ているに過ぎない。一方，近赤外線分光法 (NIRS) は酸化，少し，このパターンは生後 1 ヶ月，3 ヶ月，7-9 ヶ月とも

還元 Hb を各々測定でき，時間分解能も高い。今回 NIRS

同様であった。以前の fMRI 研究は薬物による鎮静下で，を用いた光トポグラフィーにて乳児視覚野の反応についそのパラダイムは 30 秒 ON，30 秒 OFF であった。今後て検討した。対象は保護者から同意を得られた正常満期

更に例数を増やすとともに，様々な刺激時間による fMRI

産児。自然睡眠中 8Hz Flash による 5 秒 ON，15 秒 OFFとの同時測定などの検討が必要と考えられる。

の 光 刺 激 に 対 す る 酸 化 ， 還 元 Hb を 日 立 メ デ ィ カ ル（13）Model-free nonlinear regression analysis in fMRI using an artificial neural network
Masaya Misaki, Satoru Miyauchi （独立行政法人

通信総合研究所

関西先端研究センター）

We developed a new method for analyzing fMRI data using

and its order are needed. The method can detect any

an artificial neural network. In most fMRI studies, searches

correlations between events and fMRI signals even when an

are made looking for a correlation between certain

unknown response mediates those correlations. The example

events/tasks and change in fMRI signal. It is known that

results indicated that our model-free nonlinear regression

change in fMRI signals nonlinearly relates to events. We

analysis has advantages of flexibility and detectability, but has

employed a three-layered back-propagation neural network,

also weakness for false positive errors. Thus, this method isgiven a series of events as inputs and an fMRI signal as an

not just right for a substitute of other model-based methods

ideal output, for performing a nonlinear regression analysis.

like the general linear model, rather it is suitable for a more

Although this method is almost equivalent to the analysis

exploratory analysis such as to detect unknown brain

using the Volterra series, it is more flexible and model-free

activities or hemodynamic responses which are not a priori

because no assumptions about the shape of kernel function

expected.

283

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

12．シナプス伝達の細胞分子調節機構
2003 年 9 月 19 日－9 月 20 日
代表・世話人：八尾所内対応者：伊佐寛（東北大学生命科学研究科）

正（岡崎国立共同研究機構生理学研究所）（１）“Ca2+ wavelet”：Ca2+誘起性 Ca2+遊離機構を介する Ca2+波の最小単位の可能性
秋田

天平，久場

健司（名古屋学芸大学管理栄養学部管理栄養学科解剖生理学研究室）（２）海馬苔状線維シナプスにおける神経終末内カルシウムストアの機能
神谷

温之（神戸大・院医・細胞・神経生理）（３）アデノシン A1 受容体を介するシナプス前抑制のメカニズムと生後発達変化
木村

昌弘，斎藤

直人，高橋

智幸（東京大学大学院医学系研究科神経生理）2+（４）Drosophila Synaptotagmin I: a Ca sensor for synchronized releaseand a negative regulator of spontaneous vesicle fusion
Tomonori Okamoto，Kazuhiro Suzuki，Yoshiaki Kidokoro (Gunma University School of Medicine)（５）2 光子励起グルタミン酸法によるシナプス動態の解析
河西春郎（生理学研究所・生体膜部門）（６）シナプス小胞サイクリングに関わるミオシン
持田澄子（東京医科大学）（７）膜融合関連タンパク質トモシンによる神経突起発芽・伸長の制御
匂坂

敏朗，高井

義美（大阪大学大学院医学系研究科生体制御医学）（８）ラット内側前庭神経核ニューロンの神経伝達物質の同定
齋藤

康彦，高澤

知規，都筑

馨介，小澤

瀞司

（群馬大学大学院，神経生理）（９）マウス網膜外網状層のグルタミン酸トランスポーターによるシナプス伝達調節長谷川淳（東京大学・大学院人文社会系研究科）（10）PSD の分子構築とその動態の定量的解析岡部繁男（東京医科歯科大学

大学院医歯学総合研究科）（11）B Katz の足跡とシナプス研究の未来高橋智幸（東京大学大学院医学系研究科神経生理）（12）SDS-FRL 法による歯状回 LTP 誘導に伴う AMPA 型グルタミン酸受容体動態の解析
深澤

有吾，重本

隆一（生理学研究脳形態解析）（13）大脳皮質視覚野ニューロンの高頻度発火により誘発される抑制性伝達の長期抑圧発現機構
黒谷亨（名古屋大学・環境医学研究所）（14）インテグリンによる小脳抑制性シナプス可塑性の調節
川口

真也，平野

丈夫（京都大学大学院理学研究科）（15）グルタミン酸受容体 delta2 サブユニット欠損マウスプルキンエ細胞における抑制性シナプス伝達増強の
飽和
大槻

元，平野

（16）代謝型グルタミン酸受容体による神経可塑性修飾の分子機構渡部丈夫（京都大学大学院理学研究科）－メタ可塑性を中心に－

文子，真鍋

俊也

（東京大学医科学研究所）（17）ニコチンによる線条体ドーパミン／DARPP-32 情報伝達系の調節
西

284

昭徳，浜田

美保，東

英穂（久留米大学医学部生理学第一）研究会報告（18）単一海馬苔状線維終末における Ca2+チャネルサブタイプ発現の多様性－同一軸策上終末の Ca2+チャンネルサブタイプ発現－
宮崎

憲一，真鍋

友則，石塚

徹，八尾

寛（東北大学大学院生命科学研究科）（19）空間学習成立マウス海馬における苔状線維の新しい投射の解析
和地

恵，奈良

諭，石塚

徹，八尾

寛（東北大学大学院生命科学研究科）（20）Hyperpolarization-activated cation current and its modification of dendritic spike initiationin projection neurons of the rat superficial superior colliculus
利朗 1，納富遠藤拓也 2，重本

隆一 2，伊佐正 1 （生理研

1

認知行動発達，2 脳形態解析）【参加者名】
小澤

瀞司，城所

大・医）
，平野
川口

良明，齋藤

丈夫，大槻

真也，矢和多

友則，奈良

元，髭

智，吉田

健司，久場

医）
，馬場

貴之，中村

昌弘，水谷

俊彦（東京医歯大），

淳（東京大院・人文）
，高

原

行宏，石川

章，根本

直人，谷

昭徳（久留米大・医）
，高井

真紀
義美，

藤

天平，須崎

俊彦，畠山

敬二，河西

裕康，本蔵

貴史，岸本

知己，重本

利朗，吉田

春郎，山肩

拓哉，窪田

正俊，西村

秀忠（基生

直樹，沼田

隆一，伊佐

俊也，

宏樹（大阪市立大・威（大阪大・分子生理）
，清水

明，児玉

尚（名古

温之（神戸大院・医），真鍋研），柳川右千夫，井本
籾山

治央，齋藤

和彦（川崎医科大），文子（東京大学医科研），森元

直樹（名古屋大学・環境

太郎，金子

雅子，秋田

屋学芸大）
，神谷

澄子

政夫，長谷川

（東京大院・医），西久場

諭（東北大・生命科学）
，持田

亨，高田

雅博，木村

健策，関

敏朗（大阪大院・医），成田渡部小松由紀夫）
，黒谷

智幸，山下

瞬，

匂坂

恵，

寛，宮崎

繁男，栗生

橋

俊秀，鶴野

盛史，津村

（東京医科大）
，岡部

医学）
，立花

摂（群馬

憲一，和地

優子（京都大・理）
，八尾
真鍋

康彦，新国

葉子，

朋大，萩

芳之，篠原

正，関

幸男，坂谷

良

和彦，遠
智也，渡邊

雅之（生理研）【概要】
生理研研究会「シナプス伝達の細胞分子調節機構」は塑性」においては，長期増強 (LTP) ，長期抑圧 (LTD) に

平成 15 年 9 月 19-20 日の 2 日間おこなわれ，分子からネついての新しい知見が次々と報告された。セッション「シットワークに至る幅広いレベルで活発な議論がおこなわ

ナプスネットワークとその可塑性」においては，これまれた。セッション「カルシウムと開口放出制御」におい

でに議論されてきたシナプスやニューロンの機能をにな

2+

2+

2+

ては，Ca 誘起性 Ca 遊離機構 (CICR) や Ca チャネルを2+

う分子機構が，ネットワークとしての脳の機能にどのよ介する伝達物質放出制御や Ca センサー分子の構造機能

うに反映されるのかについての新しい試みが報告された。

連関について議論された。セッション「メンブレンダイ

また，高橋智幸氏による講演「B Katz の足跡とシナプス

ナミクス」においては，開口放出を制御する分子機構に研究の未来」は，研究の進め方ということについての示

ついて議論された。また，シナプス活動に伴う樹状突起

唆に富んでおり，シニアの研究者に自省を促すとともに，の形態ダイナミクスの研究が紹介された。セッション「伝若手の研究者に強いインパクトを与えたと思われる。シ

達物質とその受容体」においては，伝達物質の同定とトナプス研究の50年を総括するにふさわしい研究会であっランスポーターによる制御，ならびに受容体局在制御のた。

分子機構について議論された。セッション「シナプス可285

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（1）“Ca2+Wavelet”：Ca2+誘起性 Ca2+遊離機構を介する Ca2+波の最小単位の可能性
秋田天平，久場健司（名古屋学芸大学管理栄養学部管理栄養学科解剖生理学研究室）
今回我々は細胞膜での Ca2+流入量に応じて Ca2+誘起性領域 (Ca2+domains) を通じて活性化されることを示唆す

Ca2+遊離 (CICR) による細胞内 Ca2+放出量が連続的に変る。しかし，このような Ca2+流入に応じた領域内の CICR

化しうることを説明する機序として，新たな CICR の最総流束の変化にもかかわらず，Ca2+チャネルの開口に引

小単位の可能性について検討したので報告する。我々のき続いて起こる Ca2+波については，その領域内伝播の距対象である培養ウシガエル腰部交感神経節細胞では，細離に変化が認められなかった。このことは[Ca2+]i 上昇の胞膜直下 2-5mm 以内の細胞質領域で引き起こされる細蛍光信号を空間領域でスペクトル分析することにより確2+

2+

胞内 Ca 濃度上昇 ([Ca ]i) のほぼ全てが CICR を介する定できた。以上のことは最小 CICR 単位そのものが Ca2+

Ca2+波によるものであるが，w-conotoxin GVIA (1 mM) 投

波であることを示唆し，そのような単位 Ca2+波は CICR

与中の Ca2+電流の段階的な減少に伴う CICR の変化から，を担うライアノジン受容体が，それ自身に隣接する同受

2+

CICR による領域全体の Ca 放出の総流束 (flux) は細胞容体の活性化により形成される限局した高[Ca2+]i 領域

膜 N-type Ca2+チャネルの開口数に比例することが判明しを通じてのみ活性化される場合に初めて可能となる。こた。一方，細胞膜脱分極の程度を段階的に高くすること

の細胞に

2+

により Ca 電流の駆動力を減少させた場合では，単位おける小胞体の網状構造を考慮すれば，単位 Ca2+波とCa2+チャネルを通る Ca2+流入量の減少に対し，CICR の流は網状構造の一部を伝わる高 [Ca2+]i 領域の「束」と考え

束は S 字状に減衰した。以上のことは領域内の CICR がられる。我々はそのような単位 Ca2+波を" Ca2+wavelet"と最小 CICR 単位の重ねあわせからなり，各々の最小単位

名づけた。

2+

2+

は単位 Ca チャネルの開口に伴う開口部近傍の高[Ca ]i

連絡先：tenpak@nuas.ac.jp（2）海馬苔状線維シナプスにおける神経終末内カルシウムストアの機能
神谷温之（神戸大学大学院医学系研究科細胞・神経生理学分野）

シナプス前終末におけるカルシウム動態の制御因子との同期的放出による自発性シナプス応答 ('maximinis') をして，近年，細胞内カルシウムストアの機能が注目を集引き起こすことが報告されている。マウス海馬では，小めている。このうち，シナプス前終末に多く存在するミ胞体ストアからのカルシウム放出を担うリアノジン受容トコンドリアが大容量性のカルシウム緩衝系としても機体のｍRNA が CA3 野錐体細胞および歯状回顆粒細胞に能し，入力線維の長時間の繰り返し刺激により生じるテ

強く発現する。1 型（RyR1：骨格筋型），2 型（RyR2：心タヌス後増強 (post-tetanic potentiation: PTP) と呼ばれる筋型），3 型 (RyR3) のリアノジン受容体のうち，苔状線

短期可塑性に寄与することが，ザリガニ神経筋接合部な維の起始細胞である歯状回顆粒細胞では RyR2 の mRNA

どで示されている。これに加えて，最近になって (1) カ発現が最も強く，RyR1 がこれに続き，RyR3 の発現は少エル神経筋接合部，(2) ラット海馬 CA3 野連合性シナプない。また，CA3 野透明層には放射性標識したリアノジ

ス，(3) ラット小脳抑制性シナプス，などの系でシナプスンに対する特異的結合部位が存在し，苔状線維を切断し前終末における小胞体ストアの機能に関する報告が相次変性させるとこれが消失することから，苔状線維シナプ

いでなされた。(1) (2) ではカルシウム誘発性カルシウム

ス前部にリアノジン受容体が存在する可能性が示唆され

放出 (calcium-induced calcium release: CICR) の機構による。この苔状線維シナプス前部におけるリアノジン受容

り短期シナプス可塑性の増幅作用を示し，(3) では自発的体の機能を明らかにするために，マウス海馬スライス標カルシウム放出（カルシウムスパーク）を介して多素量本を用いて検討を行った。リアノジン受容体からのカル286

研究会報告シウム放出を促すカフェインを投与すると，苔状線維シン投与により終末内カルシウムレベルの増加を確認した。

ナプス伝達は著明に増大した。このとき，二発刺激促通

以上の結果は，苔状線維終末に機能的なリアノジン受容は減少し，また，苔状線維終末に由来する微小 EPSC の体が存在する可能性を示唆する。今後は，このシナプス頻度が増加したことから，カフェインの作用はシナプス

前カルシウムストアが CICR の機構を介して苔状線維シ前終末からの伝達物質放出の促進によると考えられた。

ナプスにおけるシナプス前性の長期増強・長期抑圧の誘また，軸索標識法で苔状線維シナプス前部に選択的に蛍発に寄与する可能性について検討を進めていきたい。

光カルシウム指示薬を負荷した標本において，カフェイ（3）アデノシン A1 受容体を介するシナプス前抑制のメカニズムと生後発達変化
木村昌弘，斎藤直人，高橋智幸（東京大学大学院医学系研究科機能生物学専攻・神経生理学教室）

アデノシンは神経活動や虚血に伴って細胞から放出さ(Ipca) 出力 (EPSC) 関係はほぼ完全に一致した。アデノシ

れる ATP の速やかな分解によって生成され，中枢神経系

ンによる EPSC の抑制は専らシナプス前末端の Ca2+電流の恒常性に寄与することが知られている。生後 5-7 日のの抑制によるものと判断される。N 型 Ca2+チャネル阻害

ラット脳幹スライス MNTB ニューロンから the calyx of

薬 w-conotoxin は生後 5-7 日の EPSC を部分的にブロック

Held シナプスの興奮性シナプス後電流 (EPSC) をホールしたが，アデノシンによる EPSC 抑制作用には影響を与セル記録してアデノシンによるシナプス修飾作用を検討えなかった。生後 5-7 日のラットにおいてアデノシンにした。アデノシン (100mM) は自発性微小 EPSC (mEPSC)

よる EPSC の抑制効果は顕著であったが生後発達と共にの振幅を変化させず，刺激誘発性 EPSC の振幅を抑制す

減少して生後 14 日には約 1/3 となった。これと平行して，ることから，作用点は神経終末端と同定された。A1 受容

western blotting で定量した MNTB 領域の A1 受容体タン体阻害薬 CPT (0.5mM) は 20 秒間隔で誘発した EPSC の振パク質の減少が認められた。また，同様に免疫組織化学

幅には作用しなかったが，10Hz 連続刺激中のシナプス抑によって calyx 終末端に検出される A1 受容体の蛍光強度制に対して部分的に拮抗した。神経活動によって放出さも生後発達と共に減弱した。未成熟動物において the

れた ATP がアデノシンに変換されて，A1 受容体を活性

calyx of Held シナプス前末端の A1 受容体は複数種の Ca2+化し，伝達物質の放出を抑制すると推論される。次に theチャネルを非特異的に抑制することによって伝達物質の2+calyx of Held シナプス前末端から電位依存性 Ca 電流+放出を制御すると結論される。未成熟動物の多くのシナ(Ipca) および K 電流をホールセル記録してアデノシンのプスでは伝達物質放出確率が高く，シナプス抑制が強い作用を検討した。アデノシンは Ipca を可逆的に抑制したが，この傾向は生後発達と共に減少することが知られて+が，K 電流には作用しなかった。シナプス前末端と後細いる (e.g. Iwasaki & Takahashi, 2001, J Physiol 534, 861) 。

+

胞から同時記録を行い，Na チャネル，K チャネルをブ

内在性アデノシンは未成熟動物の伝達物質放出確率を下ロックした後に Ipca（1ms の脱分極パルスで誘発）によげることによって伝達物質の枯渇を防ぐ役割を有すると+2+って EPSC を誘発し，アデノシンの作用を細胞外 Ca /推論される。

2+

Mg 濃度比の減少作用と比較したところ，両者の入力

287

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（4）Drosophila Synaptotagmin I: a Ca2+ sensor for synchronized releaseand a negative regulator of spontaneous vesicle fusion
Tomonori Okamoto, Kazuhiro Suzuki and Yoshiaki Kidokoro*(Gunma University School of Medicine, 3-39-22 Showa-machi, Maebashi 371-8511 Japan)
Synaptotagmin I (Syt I) is widely considered to be a major

in another allele, syt IAD3, with one amino-acid substitution

2+

sensor for fast transmitter release and has two putativein C2B, it was 1.6. In normal saline, the miniature synaptic

Ca binding domains, C2A and C2B. To elucidate its roles incurrent (mini) frequency in syt IAD4 was not different than insynaptic transmission in situ, we studied synaptic currents atother syt I alleles or in controls. Considering much smaller

the neuromuscular junction (NMJ) of Drosophila embryos that

hypertonicity and Ca2+-ionophore responses in syt IAD4, thishave mutations in syt I. Synaptic currents were induced byfinding suggests that the release probability of docked/primed

nerve-stimulation in external solutions containing various

vesicles for spontaneous release is higher in the absence of

Ca

2+

2+

+

concentrations of Ca or by high K solutions. In a null allele,

Syt I. In high K+ saline, the dependency of mini frequency on

syt IAD4, synchronized synaptic currents were rarely evoked[Ca2+] in syt IAD4 was less than that in controls, while that in

but not abolished. Its quantal content increased with [Ca2+]

syt IAD3 was even lower than in syt IAD4. We conclude thatwith a slope of 0.7 in double logarithmic plot, in contrast to

Drosophila Syt I is a Ca2+ sensor for synchronized release but

2.7 in control. The slope of 0.9 in an allele that lacks entire

inhibits spontaneous quantal release.

C2B, syt IAD1, was not different than in syt IAD4, whereas（5）2 光子励起グルタミン酸法によるシナプス動態の解析
河西春郎，松崎政紀，野口潤，安松信明（生理学研究所）

2 光子励起法をケイジドグルタミン酸に応用することいる。今回は，形態可塑性と機能可塑性の関係，NMDA

により，大脳皮質錐体細胞の単一の興奮性シナプスの形

受容体の分布の測定法などについて最近の知見を紹介し態，機能，可塑性について系統的に調べる作業を行ってたい。

（6）シナプス小胞サイクリングに関わるミオシン
持田澄子（東京医科大学・生理学第一講座）

シナプス前終末に神経信号である活動電位が到達する

おり，神経終末に多数発現している蛋白質のいくつかがと，シナプス小胞内に充填されていた神経伝達物質がシ複合体を形成してそれぞれのシナプス小胞ステージを決

ナプス間隙に開口放出され，シナプス後細胞に化学的に定し，各ステージへのシナプス小胞の移送にはモター蛋

信号が伝えられる。シナプス小胞開口放出後，シナプス

白が働いていると考えられる。モター蛋白のひとつであ前終末内に再取り込み（エンドサイトーシス）された小胞るミオシンのうち，II と V に分類されるミオシンが神経には伝達物質が再充填されて，備蓄プールに蓄えられ，に多く発現しており，アクチン線維との相互作用によっ

開口放出部位（アクテイブゾーン）に運ばれる。このようて，ミオシン II は神経細胞や神経突起の動きを担い，ミに，シナプス小胞は神経終末内でリサイクリングされてオシンV は小胞輸送に関わっていることがこれまでに示288

研究会報告唆されている。我々は培養ラット上頸交感神経節細胞間メントでは神経伝達物質放出量が不変であったことから，に形成されるコリン作動性シナプスを用いて，ミオシン

シナプス前終末内での脱リン酸化されたミオシン IIB 重

II がシナプス前終末において伝達物質放出に関わってい鎖フラグメントの重合がミオシン IIB 機能発現に重要でる分子であることを確認している。

あると考えられる。

ミオシンII は IIA と IIB，ミオシンV は Va，Vb と Vc の5) 脱リン酸化ミオシン IIB 重鎖フラグメントは，高張

アイソフォームが存在する。シナプス前終末での伝達物

液（0.5M 蔗糖）投与によって測定されるシナプス小胞開

質放出におけるこれらのミオシンアイソフォームの機能

口放出部位の貯蔵プ－ル (readily releasable pool) の大き的役割を明らかにするために，培養ラット上頸交感神経

さを変えないが，頻回神経刺激によってシナプス小胞が節細胞間シナプスを用いて解析を試みたところ，下記のリサイクリングされている状況ではこの貯蔵プ－ルがフ

事柄が確認された。

ラグメントによって枯渇されてくる。

1) ミオシンの免疫蛍光染色は，ミオシン IIB と Va は6) 脱リン酸化ミオシン IIB 重鎖フラグメントは，PPD

上頸交感神経節細胞の細胞体と神経突起に発現するが，(Paired-pulse depression) にまったく影響しないことから，

シナプス前終末にはミオシン IIB のみが発現し，IIA，Vb

100 ミリ秒以内の速いシナプス小胞リサイクリングにはは上頸交感神経節細胞にはまったく発現しないことを示作用しない。また，従来から知られている遅いシナプス

唆する。

小胞リサイクリング（古典的リサイクリング）過程の小2) 蛍光蛋白 (Green Fluorescence Protein: GFP) を導入し胞プールを神経刺激によって枯渇させると，シナプス小たミオシン cDNA の発現は，シナプス前終末にはミオシ

胞備蓄プール (reserved pool) のへの小胞移送は脱リン酸

ン IIB のみが発現し，Va は発現しないことを支持する。

化ミオシン IIB 重鎖フラグメントによって影響されない

3) ミオシン Va 欠損ラットの交感神経節細胞間シナプ

が，シナプス小胞開口放出部位貯蔵プ－ルへの小胞移送

スの電子顕微鏡像は，シナプス形態が正常であることをが遅くなる。最近では，シナプス前終末におけるシナプ示唆する。また，ミオシン Va 欠損ラット上頸交感神経

ス小胞リサイクリングは，神経の興奮に応じて節細胞シナプスの電気生理学的機能解析は，シナプス形

kiss-and-run，速いリサイクリング，古典的リサイクリン

成，シナプス小胞開口放出，シナプス伝達の強度と短期

グの 3 通りの過程が起こると考えられている。これらの可塑性に異常は認められず，ミオシン Va が発現しなく

小胞リサイクリング過程のうち，ミオシンIIBがシナプスてもシナプス伝達は正常に機能することを示唆する。

小胞備蓄プールから小胞開口放出部位へのシナプス小胞4) ミオシン IIB の重鎖フラグメントを培養上頸交感神経節細胞シナプス前終末に導入して，ミオシン IIB 重鎖輸送を担っているが，ミオシン IIA，Va，Vb はシナプス
小胞輸送には関わらないことが伺える。

とそのフラグメントを重合させることによってミオシン

1. Mochida S, Kobayashi H, Matsuda Y, Yuda Y,

IIB 機能を阻害すると，神経伝達物質放出量が減少する。

Muramoto K, Nonomura Y (1994) Myosin II is involved in

神経伝達物質放出量の減少は，リン酸化されていないミtransmitter

オシン IIB の重鎖フラグメントのシナプス終末導入によsympathetic neurons in culture. Neuron 13:1131-1142.

releaseatsynapses

formedbetweenratってのみ認められ，リン酸化フラグメントや IIA フラグ

289

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（7）膜融合関連蛋白質トモシンによる神経突起発芽・伸長の制御
匂坂敏朗，田中晋太朗，馬場威，泉鉉吉，安見正人，高井義美（阪大院・医・分子生理化学）
Tomosyn, a membrane fusion related protein, regulates neurite outgrowth
Toshiaki Sakisaka, Shintaro Tanaka, Takeshi Baba, Genkichi Izumi, Masato
Yasumi, Yoshimi Takai(Osaka Univ., Med. Sch., Dept. of Mol. Biol. and Biochem.)
神経細胞における軸索や樹状突起といった神経突起の細胞に，トモシンを過剰発現させると神経突起の伸長を伸長は，小胞輸送により膜成分が突起の先導端へ運ばれ，抑制した。NG108 細胞において，VSV-G を用いたトラン

そこで小胞と膜が融合することにより起こる。膜融合にスポートアッセイにより，トモシンが膜蛋白質のエキソは，普遍的な膜融合装置である SNARE 系蛋白質が関与

サイトーシスを抑制することによって，突起伸長が抑制している。標的 SNARE 蛋白質 (t-SNARE) であるシンタされていることが明かとなった。また，トモシンは

キシン，SNAP25 は細胞形質膜上に広く存在することがt-SNARE と複合体を形成し，膜融合に必須な 7S SNARE

知られている。そのため，膜融合が先導端以外の場所で複合体の形成を抑制していた。さらにトモシンは，膜融非特異的に起こる可能性があり，t-SNARE の活性を負に合が活発に起こっている成長円錐の後基部に局在してい制御する分子メカニズムが必要であると考えられる。私た。以上の結果から，成長円錐の後基部において，トモ

共は，シンタキシンに結合する SNARE 系の活性制御蛋

シンが膜融合に必須な 7S SNARE 複合体の形成を抑制し，白質として，トモシンを見出している。今回，私共は，

細胞形質膜上に境界を作り，非特異的な膜融合を抑制す

神経突起の伸長におけるトモシンの役割について解析しることにより，神経突起の伸長を制御していると考えらた。初代培養海馬神経細胞と神経芽細胞腫由来の NG108

れた。

（8）ラット内側前庭神経核ニューロンの神経伝達物質の同定
齋藤康彦，高澤知規，都筑馨介，小澤瀞司（群馬大学大学院・医学系研究科・神経生理）

前庭神経核は，視線の方向や姿勢，体の平衡の制御，理由として，分類されたニューロン群のうちどれが興奮調節を司る中枢である。前庭神経核ニューロンの活動は性ニューロンでどれが抑制性ニューロンなのかが明らか

動物の行動と密接に関連することから，前庭神経核ニュになっていない点が挙げられる。そこで本研究では，内ーロンの機能的特徴を明らかにすることは前庭機能を理

側前庭神経核ニューロンの内在的な膜特性とそのニュー解する上で重要であると考えられている。近年，前庭神ロンがもつ神経伝達物質との関係を明らかにすることを

経核の in vitro スライス標本を用いた研究方法が確立さ目的とした。生後約 3 週齢のラットから前庭神経核スラれ，内側前庭神経核において内在的な膜特性の異なるニ

イス標本を作製し，ホールセルパッチクランプ法により

ューロン群が存在することが明らかになった。主なニュ

内側前庭神経核ニューロンの内在的な膜特性（AHP，発ーロンとして，単一のスパイク後過分極 (AHP) が見られ

火パターン，過分極応答）を調べ，そのニューロンから活動電位の生成が時間的に遅れる Type A ニューロン，時細胞質を取り出し，RT-PCR 法により神経伝達物質関連間的に速い AHP と遅い AHP の 2 つの AHP (double AHP)

マーカーの探索を行なうことで，そのニューロンががみられる Type B ニューロン，その中間的な Type C ニ

GABA 作動性，グルタミン作動性，コリン作動性，グリューロンの 3 種類に分類されている。しかし，これらのシン作動性ニューロンのうちどれであるのかを判別した。

ニューロン群が前庭神経核内でどのような役割を持ってホールセル記録の結果，内側前庭神経核ニューロンは上いるのかについては，十分な議論がされていない。その記の 3 種類以外にも様々な膜特性をもつニューロンが存290

研究会報告在することが明らかになった。GABA 作動性ニューロンの発火パターンを示し，double AHP と H 電流による内向は様々な膜特性を示したが，特に，活動電位の生成が時き整流性を示すニューロンであった。以上の結果から，間的に遅れるタイプの発火パターンは他のニューロンで内側前庭神経核において，GABA 作動性ニューロンははほとんど見られなかったことから，GABA 作動性ニュ

様々な反応特性を示す heterogeneous なニューロン群であーロンの特徴であると考えられる。一方，グルタミン作

り，グルタミン作動性ニューロンは線形な反応特性を示

動性ニューロンのほとんどは，スパイク間隔がほぼ一定す限られたニューロン群であることが考えられる。

（9）マウス網膜外網状層のグルタミン酸トランスポーターによるシナプス伝達調節長谷川淳，立花政夫（東京大学・大学院人文社会系研究科・心理学研究室）

視細胞は光を受容すると過分極し，グルタミン酸の放が双極細胞の mGluR6 を活性化して陽イオンチャネルの出量を減少させる。ON 型双極細胞の樹状突起には代謝開確率を減少させた結果生じたものであることが確認さ型グルタミン酸受容体 (mGluR6) があり，グルタミン酸

れた。そこで，電気刺激の強度を変化させ，視細胞からの濃度が低いときに陽イオンチャネルが開き，脱分極すのグルタミン酸放出量を操作した。刺激の強度を大きくる。したがって，光刺激によって ON 型双極細胞が遅滞するにつれて，双極細胞で発生する外向き電流の振幅はなく脱分極するためには，シナプス間隙のグルタミン酸

増大したが，その持続時間はほぼ一定であった。一方，濃度が急速に減少しなければならない。このようなシナグルタミン酸トランスポーターの阻害剤である TBOA を

プスにおいては，グルタミン酸トランスポーターによる灌流投与すると，刺激の強度を大きくするにつれて外向シナプス間隙からのグルタミン酸の除去が重要な役割をき電流の振幅が増大するのみならず，持続時間が顕著に担っていると考えられる。

延長した。

本実験ではマウス網膜からスライス標本を作製し，桿視細胞は光に対して緩電位応答をすることによって，体入力型（ON 型）双極細胞に穿孔パッチ記録法を適用

グルタミン酸の放出量をアナログ的に変化させ，受け取した。標本全体を持続的に光照射することで視細胞からる光の強度情報と時間情報とを符号化していると考えらの自発的なグルタミン酸放出を減少させておき，視細胞れる。しかしながらグルタミン酸トランスポーターを阻層を局所的に電気刺激したときに生じる双極細胞のシナ害した条件においては，視細胞からのグルタミン酸の放プス後電流を記録した。双極細胞への抑制性シナプス入出量が多くなるにつれ，双極細胞の応答は振幅のみなら

力は薬理学的に阻害しておいた。

ず持続時間まで増大してしまうことがわかった。これで双極細胞の膜電位を約-60mV に保持した状態では，定は，光の強度情報が双極細胞に伝えられる際に，時間情常的に内向き電流が観察された。視細胞層にごく短い報にまで影響を与えてしまうことになる。本研究から，(0.2ms) 定電流パルスを与えると，一過性にこの内向き電グルタミン酸トランスポーターはこれを防ぐため，視細流が減少するかたちで，外向き電流が発生した。mGluR6胞が放出したグルタミン酸を積極的に回収し，双極細胞のアゴニストである L-AP4 を灌流投与すると，定常的なの応答の持続時間を一定にそろえる働きをしていること

内向き電流が減少すると共に，電気刺激に対する応答もが強く示唆された。

消失した。このことから，電気刺激によって生じた外向＊き電流は，視細胞から一過性に放出されたグルタミン酸

照会先：

長谷川淳 jun@l.u-tokyo.ac.jp
立花政夫 ltmasao@l.u-tokyo.ac.jp291

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（10）PSD の分子構築とその動態の定量的解析
岡部繁男（東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科）
シナプス後肥厚部 (PSD) に存在する蛋白質群は興奮性要であるという結果を得ている。これに対して PSD-95

シナプスの後部においてグルタミン酸受容体の局在や機の集積を薬理学的に阻害しても GKAP，cortactin binding

能調節に重要な役割を果たしている。PSD 分子のシナプ

protein，PSD-Zip45 の局在には大きな影響は無かった。

ス後部への集積と動態の分子機構を解析する為に，GFP

樹状突起スパインはアクチン線維が豊富な構造であり，の蛍光量を基にした定量的な解析を試みている。

アクチン細胞骨格との相互作用も PSD 分子の集積に関PSD-95，PSD-Zip45 (Homer 1c)，GKAP，cortactin binding

与していると考えられる。薬理学的にアクチン線維を脱protein の 4 種類の GFP 融合 PSD 蛋白質に対して長時間重合させ，PSD 分子の集積量の変化を定量した。4 種類のタイムラプス観察を行った結果，これらの蛋白質のの PSD 蛋白質のアクチン脱重合に対する反応はそれぞ

個々のシナプス後部への集積・分散のタイムコースはそれ異なり，PSD-95 は最もアクチン脱重合に対して抵抗性

れぞれ異なっていた。PSD-95 分子は最もゆっくりとしたであった。また，GKAP, cortactin binding protein の FRAP

動態を示し，PSD-Zip45 の動態が最も急速であった。更で観察された数分の half life を持つ成分はアクチン依存に蛍光消退法 (FRAP) を用いる事で，このような動態の的な集積機構によるものと考えられた。

差異の基礎に，定常状態での PSD への分子の組み込み速

以上のデータから PSD 構造の中には (A) PSD-95 を中度の違いがある事が明かになった。NR1 knockout mouse

心とした複合体 (B) cortactin binding protein と PSD-Zip45

での PSD-95 の動態解析から，PSD-95 の動態は，NMDA

を中心とした複合体 (C) アクチン線維依存的な複合体の受容体の有無で大きく変化しないと考えられる。同様に，三つのドメインが少なくとも存在すると考えられる。A

mGluR5 knockout mouse における PSD-Zip45 の動態解析

および B のドメインはそれぞれ NMDA 受容体，mGluR5から，この両者の相互作用も PSD の動態制御には強く関受容体に依存せずに形成され，C のドメインは数分で構与していないと考えられた。以前我々は cortactin binding

成蛋白質が置き換わるダイナミックな構造である。

protein の PSD ヘの集積には PSD-Zip45 との相互作用が重（12）SDS-FRL 法による歯状回 LTP 誘導に伴う AMPA 型グルタミン酸受容体動態の解析
深澤有吾（生理学研究所・脳形態解析部門）
近年のゲノム解析により生体の持つタンパク質のほぼけるグルタミン酸受容体の局在解析を行った。その結果，全てが同定されたが，各分子の局在は現在用いられていこれらシナプスのグルタミン酸受容体の分布様式に違い

る解剖学的方法の技術的制約のため，不明な点が多く残があることを定量的に明らかにし，本方法がシナプス膜されている。脳における情報伝達は，神経細胞膜上に存

上機能分子の定量的解析に適していることを示した（馬在する伝達物質受容体やチャネル，トランスポーターな

杉ら，2003 日本神経科学大会）。

どの分子によって担われ制御されており，これら分子の本発表では，シナプス機能の変化に伴うグルタミン酸

神経細胞膜上の分布や動態を知ることは，神経機能を支

受容体動態を明らかにすることを目的に，SDS-FRL 法をえる分子機構の理解に必須と考えられる。そこで我々の用いて歯状回 LTP 誘導に伴う AMPA 型グルタミン酸受部門では，凍結割断レプリカ免疫標識法（SDS-FRL 法）

容体の局在変化を解析した結果について以下の項目に沿を応用することで同定された神経細胞における膜上機能って報告する。

分子の 2 次元的局在を電子顕微鏡レベルで解析する技術

1) SDS-FRL 法の原理と神経科学に応用するために改良を確立し，この方法による小脳内のシナプス（平行線維.
プルキンエ細胞，及び，登上繊維.プルキンエ細胞）にお

292

した点
2) プルキンエ細胞と海馬神経細胞の細胞膜上のグルタ

研究会報告ミン酸受容体分布の違い的な結果を多く含みますが，皆様の忌憚無いご意見を頂

3) 歯状回LTP 誘導に伴うグルタミン酸受容体の局在変化

き今後の参考にしたいと考えています。

発表データは，方法の確立中と言うことも有り，予備（13）大脳皮質視覚野ニューロンの高頻度発火により誘発される抑制性伝達の長期抑圧発現機構
黒谷亨，小松由紀夫（名古屋大学環境医学研究所視覚神経科学）

我々は，視覚野の抑制性シナプス伝達が可塑性現象に

LTD 誘発に伴い，機能的シナプスのサイレント化が生じ果たす役割を調べてきた。その一環として視覚野 5 層のていると仮定すると，矛盾なく説明できる。

ニューロンを通電により高頻度発火させると，その細胞

この可能性について検討したところ，以下の結果を得た。

に生じる IPSP に長期抑圧 (LTD) が誘発されることを，

1) 抑制性介在細胞と思われる非錐体細胞，及び錐体細胞

我々は見いだした。

から double whole cell 記録を行い，介在ニューロンの通

この LTD には，1) シナプス後細胞の高頻度発火により電発火により，錐体細胞に生じる unitary IPSC を記録し生ずる，2) 誘発には少なくとも L 型電位依存性 Ca チャ

た。錐体細胞に脱分極パルスを与えたところ，ユニタリ

ネルの活性化による細胞内 Ca 濃度の上昇が必要である，

IPSC の failure rate が増加した。2) テトロドトキシン存在

3) シナプス後細胞での GABA コンダクタンスの減少を下で錐体細胞から記録を行い，細胞体部へ GABA を電気伴う，などの特徴がある。今回，その発現メカニズムを泳動的に，0.5M の sucrose 溶液を pressure ejection によりIR-DIC 観察下でスライスパッチを行うことにより，詳細投与し，GABA 応答に LTD が生じたときに，sucrose にに検討したので報告する。

より誘発される miniature IPSC の振幅を計測したところ，実験には生後20 から30 日齢の SD ラットの視覚野からその振幅ヒストグラムは変化しなかった。これらの結果切り出した，厚さ 300µm の前額断スライス標本を用いた。

と GABA 応答にも LTD が生じることを考え合わせ，シ

興奮性伝達を DNQX 及び APV で抑制した後，4 層刺激

ナプス後部でサイレント化が生じている可能性について，により誘発される IPSC を，5 層の錐体細胞から whole cell

さらに検討した。

記録した。高頻度発火による LTD を再現するために，

GABAA 受容体の細胞内への内在化には，clathlin 依存-70mV に膜電位固定した状態から，20msec，70mV の脱性のエンドサイトーシスの関与が報告されているので，分極パルスを 20Hz で 5 秒間与え，これを 10 秒ごとに 30

パッチピペットを介して種々の阻害剤を錐体細胞に負荷回繰り返すと，IPSC の振幅は脱分極刺激前の 75%までにし，その効果を調べた。

減弱した。LTD 誘発前後での IPSC の逆転電位は変化せ

1) dynamin と amphiphysin の結合を阻害するペプチドをず，GABA コンダクタンスが減少した。また，パッチ電負荷すると，LTD 誘発は阻害されたが，スクランブルし極を介して細胞内に BAPTA を負荷すると，LTD 誘発はたペプチドには，その効果がなかった。また，GDP-βS阻害された。さらに，nifedipine を細胞外液に投与してもの負荷によっても，LTD 誘発は阻害された。2) PKC の阻

LTD 誘発は阻害された。これらは，上述の IPSP の LTD害剤である PKC fragment[19-31]，セリン－スレオニンキの特徴によく一致する。

ナーゼの阻害剤 staurosporine を負荷すると，LTD 誘発は

この LTD にはさらに，1) 細胞体部に電気泳動的に与え阻害された。

た GABA に対する応答にも，脱分極パルス後に LTD が以上の結果から，脱分極パルスにより誘発される IPSC

生じる，2) LTD 誘発前後で，IPSC の paired-pulse ratio はの LTD には，クラスリン依存性の GABAA 受容体の内在変化しない，3) LTD の magnitude に対し，LTD 誘発前後化が関与していると考えられる。またこの LTD は，シナの IPSC の変動係数の 2 乗の逆数比をプロットすると，

プス後部における機能的シナプスのサイレント化により多くが傾き 1 の直線の周囲に集まる，などの特徴が見ら発現することも示唆される。

れた。これらの結果は，シナプス前部あるいは後部で，293

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（14）インテグリンによる小脳抑制性シナプス可塑性の調節
川口真也，平野丈夫（京都大学大学院理学研究科・生物物理）

小脳皮質の抑制性介在ニューロン（星状・籠状細胞）子が関与している可能性を検討したところ，脱分極ととプルキンエ細胞間の GABA 性シナプスにおいて，プル

GABAB 受容体活性化の条件刺激を行うと，インテグリン

キンエ細胞の強い脱分極により GABAA 受容体を介する

a3サブユニットタンパク質の量がプルキンエ細胞で増加

応答が長時間増強されることが知られている。私たちはすることが分かった。そして，増強誘導の長期にわたる

以前，プルキンエ細胞の脱分極時にシナプス前細胞が活抑制効果は，インテグリンとリガンドとの結合を阻害す性化すると，プルキンエ細胞の GABAB 受容体活性化をるペプチドや Src ファミリーのタンパク質チロシンキナ

介して脱分極依存性増強の誘導が抑制されることを見出ーゼの阻害剤により消失した。これらの結果は，脱分極した。本研究会では，GABAB 受容体による増強誘導の抑と GABAB 受容体活性化によりインテグリン/Src カスケ

制が細胞接着分子であるインテグリンの機能亢進を介しードが亢進され，それが増強誘導を長時間にわたり抑制て長時間持続することを報告する。

することを示唆する。実際，インテグリンの活性化や培養プルキンエ細胞を，GABAB 受容体作用薬である＋

c-Src タンパク質のプルキンエ細胞への導入により増強

baclofen (50 mM) を含む高濃度 K (50 mM) 溶液により刺の誘導は阻害されることから，インテグリン/Src カスケ

激し，脱分極と GABAB 受容体活性化を起こさせると，ードが増強誘導を負に調節していると考えられる。

その条件刺激後 96 時間以上にわたって脱分極依存性増以上の結果から，プルキンエ細胞で脱分極と GABAB

強が起こらなくなった。このシナプス可塑性の長期間に受容体活性化が同時に起こると，細胞接着分子であるイ

わたる抑制は，条件刺激時の mRNA 合成阻害や MAPK

ンテグリンを介するシグナル伝達系が長期にわたり亢進

カスケード阻害により消失したことから，脱分極とし，その結果 GABAA 受容体の増強が抑えられ，抑制性

GABAB 受容体活性化により，おそらく MAPK カスケー

シナプス伝達が可塑的な状態から安定化されるとドを介して何らかの mRNA が合成され，その結果数日間考えられる。

増強が起こらなくなったと考えられる。
このシナプス可塑性発現の長期にわたる抑制に接着分

連絡先：kawaguchi@nb.biophys.kyoto-u.ac.jp（15）グルタミン受容体δ2 サブユニット欠損マウスのプルキンエ細胞における抑制性シナプス伝達増強の飽和
大槻元，川口真也，平野丈夫（京都大学大学院理学研究科・生物物理）

小脳は運動制御に関わり，そこでのシナプス可塑性はδ2 は，アミノ酸配列の相同性からイオン透過型グルタ

運動学習の基盤と考えられている。小脳皮質神経回路内ミン酸受容体のサブユニットに分類され，中枢神経系ので唯一の出力細胞であるプルキンエ細胞は，興奮性と抑中で小脳プルキンエ細胞特異的に発現し，興奮性シナプ

制性のシナプス入力を受け，両者を時間-空間的に加算しス伝達の長期抑圧誘導に不可欠であることが知られていて活動電位発火パターンを決めている。プルキンエ細胞

るが，δ2 サブユニットが細胞内で働くメカニズムはまだに対する興奮性シナプスでの可塑性としてシナプス伝達不明である。私たちの研究室では，このδ2 サブユニットの長期に渡る減弱現象である長期抑圧が知られており，を欠損した遺伝子欠損マウス（以下，δ2 欠損マウス）のまた抑制性シナプスでの可塑性としてシナプス伝達の長解析を行ってきている。これまでの研究により，δ2 欠損

期に渡る増大現象である脱分極依存性増強が知られていマウスでは，重度の運動失調がみられ，また 10Hz のリる。

ズムを持つ不随意運動が生じていることがわかった。δ2294

研究会報告欠損マウス生体内のプルキンエ細胞の活動電位を記録すわかった。さらに，スライス切片に GABA 阻害剤を投与

ると，10Hz 周期を示す異常な発火パターンが観察され，すると，δ2 欠損マウスで野生型よりも自発発火頻度の上

この 10Hz の特徴的な発火パターンには登上線維入力が昇が大きかった。このように，δ2 欠損マウスのプルキン

寄与していることを示唆する結果も得られている。一方，

エ細胞では抑制性シナプス入力が強くなっていることが

δ2 欠損マウスの小脳スライス切片上のプルキンエ細胞

明らかになった。小脳プルキンエ細胞で IPSC を増大さは，野生型のプルキンエ細胞より全般的に自発発火の頻せる機構として，抑制性シナプス伝達の脱分極依存性増度が低かった。そこで，その原因を追求する一連の実験

強が考えられる。そこで野生型及びδ2 欠損マウスで脱分を行った。まず膜電位感受性色素を用いた興奮伝播解析

極依存性増強を調べたところ，δ2 欠損マウスから取り出から，小脳プルキンエ細胞に対する抑制性入力がδ2 欠した小脳切片では脱分極依存性増強が起こらないことが損マウスでは野生型よりも強いことがわかった。次に，わかった。これらの実験結果から，δ2 欠損マウス生体内

ホールセルパッチクランプ法によりプルキンエ細胞からの小脳プルキンエ細胞では脱分極依存性増強が起こって抑制性シナプス後電流（以下，IPSC）を記録したところ，しまっていて，そのためにプルキンエ細胞への抑制性シ

δ2 欠損マウスの方が野生型よりも IPSC が大きいことがナプス入力が強くなっていたと考えられる。

（16）代謝型グルタミン酸受容体による神経可塑性修飾の分子機構－メタ可塑性を中心に－
渡部文子（東京大学・医科学研究所・神経ネットワーク分野）
記憶・学習に深く関与する海馬では，イオン透過型と塑性の変化，種々のパターン刺激による LTP の誘導閾値

代謝型という複数種のグルタミン酸受容体を介してシナの変化，ならびに記憶・学習行動の変化などを調べてき

プス伝達が行われる。イオン透過型の一つである NMDA

た。また，老齢マウスにおいて，アセチルコリンやノル受容体は，シナプス前細胞と後細胞の活動の coincidence

アドレナリンなどによる LTP 誘導閾値の修飾作用が大きdetector として，シナプス可塑性や学習行動に重要な役割

くシフトしていることを示してきた。これらの結果から，を担う分子であると考えられている一方，代謝型グルタ

LTP の大きさそのものよりもむしろ LTP の誘導閾値の調

ミン酸受容体 (mGluR) の役割には未だ不明な点が多い。

節が記憶・学習行動と特に良く相関していることが示唆

これまで我々は，NMDA 受容体複合体に含まれる足場された。そこで今回の発表ではこれら一連の研究を簡単

タンパクである PSD-95 変異マウスや，PSD-95 結合タンに紹介すると共に，LTP 誘導閾値の活動依存的調節，すパクであり MAP キナー ゼ系の負の調節因子である

なわちメタ可塑性の分子機序解明の第一歩として，代謝

SynGAP 変異マウスなどの遺伝子改変マウスを用いて，型グルタミン酸受容体による LTP 誘導閾値調節機構につ長期増強 (LTP) や長期抑圧 (LTD) といったシナプス可

いて最近の知見を紹介したい。

（17）ニコチンによる線条体ドーパミン/DARPP-32 情報伝達系の調節
西昭徳，浜田美保，東英穂（久留米大学医学部生理学第一講座）
ニコチン性アセチルコリン受容体 (nAChR) は中枢神

nAChR を介するドーパミン放出はパーキンソン病の病

経系では主として神経終末に発現し，神経伝達物質の放態と密接に関わっており，喫煙者ではパーキンソン病の出を調節することが知られている。線条体ではドーパミ発症率が低く，ニコチンはパーキンソン病に対して治療

ン作動性神経終末には a4b2* nAChR が，グルタミン酸作効果を示すことが知られている。また，統合失調症や注動性神経終末には a7 nAChR が発現しており，それぞれ

意欠陥多動障害ではニコチンにより認知障害が改善する

ドーパミン，グルタミン酸の放出を促進している。

ことも報告されている。しかし，nAChR を介した作用が295

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

行動障害，認知障害を改善する分子機構，ニコチン依存

nAChR 拮抗薬），a-bungarotoxin（a7 nAChR 拮抗薬）およ症を来す分子機構は未だ明かではない。

び NMDA/AMPA 受容体拮抗薬により抑制された。一方，

線条体ニューロン (medium spiny neuron) には，ドーパニコチン (1 mM) は DARPP-32 Thr34 残基リン酸化レベ

ミ ン に よ り 制 御 さ れ る リ ン 酸 化 蛋 白 DARPP-32

ルを低下させた。ニコチン (1 mM) によるリン酸化低下は(dopamine- and cAMP-regulated phosphoprotein, Mr 32 kDa)

ドーパミン D2 拮抗薬 raclopride および DHbE により抑制が選択的に発現している。DARPP-32 は，Thr34 残基がされたが，a-bungarotoxin，NMDA/AMPA 受容体拮抗薬

PKA によりリン酸化されると PP-1 抑制蛋白として作用では抑制されなかった。

し，PP-1 基質のリン酸化レベルを調節することで線条体

以上より，ニコチン (100 mM) は a4b2* nAChR と a7

神経機能を調節している。多くの神経伝達物質の作用は

nAChR を活性化し，a7 nAChR 刺激により放出されたグDARPP-32 リン酸化を介して統合されるため，DARPP-32

ルタミン酸がドーパミン神経終末で NMDA/AMPA 受容は線条体での情報統合機構解析モデルとして優れている。

体を活性化し，a4b2* nAChR と相乗的にドーパミン放出

本研究では，ニコチンによる DARPP-32 の Thr34 残基リを促進すると考えられた。その結果，ドーパミン D1

ン酸化調節をマウス線条体スライスを用いて検討した。

signaling を増強する事が示唆された。一方，ニコチン (1ニコチン (100 mM) は DARPP-32 Thr34 残基リン酸化mM) は a4b2* nAChR のみを活性化し，a4b2* nAChR 刺激を一過性に促進した。ニコチン (100 mM) によるリン酸化により放出されたドーパミンは選択的にドーパミン D2

上昇は，ドーパミン D1 拮抗薬 SCH23390，DHbE（a4b2*

signaling を増強する事が示唆された。

（18）単一海馬苔状線維終末における Ca2+チャネルサブタイプ発現の多様性－同一軸索上終末の Ca2+チャンネルサブタイプ発現－
宮崎憲一，真鍋友則，古関

誠，石塚

徹，八尾

寛

（東北大学大学院生命科学研究科脳機能解析学分野）
海馬苔状線維シナプス前終末には多彩な Ca2+ チャン

Ca2+ 非感受性の Alexa546-dextran 蛍光で大型のシナプス

ネルサブタイプが発現している。われわれは，海馬 CA3

前終末を形態的に同定し，Ca2+ 感受性の Oregon Green

領域透明層において，苔状線維終末に少なくとも 4 種類

488-BAPTA1-dextran 蛍光で Sr2+ 濃度変化を測定した。

の Ca2+ チャンネルサブタイプ，N-，P/Q-，L-，R-type が単一の苔状線維シナプス前終末においては，4 種類の分布していることを報告した。しかし，シナプス前終末

Ca2+ チャンネルサブタイプがさまざまなパターンで発個々において Ca2+ チャンネルサブタイプがどのように現しており，個々のシナプス前終末は Ca2+ チャンネルサ

発現しているかについては調べられていない。また，CA3

ブタイプの発現率においてヘテロであることを見出した。

錐体細胞樹状突起基部に形成される大型のシナプスとさらに，同一軸索の二つの終末を比較したところ，Ca2+

GABA 性介在ニューロンに形成される小型のシナプスがチャネルサブタイプの発現比率においてへテロであるこ

機能的に異なっている可能性がある。本研究会においてとが示唆された（図 A, B）。

は，CA3 錐体細胞を標的とする大型のシナプス前終末に一般に Ca2＋ チャネルサブタイプは異なる修飾を受け注目し，単一海馬苔状線維シナプス前終末において Ca2+ていると考えられる。したがって，個々のシナプス前終チャネルサブタイプがどのように発現しているかを検討

末が Ca2+ チャネルサブタイプの発現比率においてヘテした。

ロであるということから，伝達物質放出が多様に調節さマウス海馬スライスを作成し，歯状回顆粒細胞層に蛍れていることが示唆される。このような多様性が苔状線

光デキストラン色素を投与し，順行性に苔状線維を標識

維シナプスネットワークの柔軟性を生み出していると考した。細胞外 Ca
ける Sr

296

2+

2+

2+

を Sr に置換し，シナプス前終末にお流入を光学的に測定した。共焦点顕微鏡下に，えられる。

研究会報告B

A

N-type VDCC

50%
40%
30%

Bouton α
Bouton β

20%
10%
0%

B o u ton α

B ou ton β

図 A 同一軸索の二つの終末のフレームスキャン画像
Alexa546-dextran で染色し，共焦点レーザー顕微鏡で撮影したフレームスキャン画像。矢印は光学測定を行った
シナプス前終末図 B シナプス前終末の N-type カルシウムチャンネルの発現比率
図 A 内のシナプス前終末に CgTxGVIA(10µM)を加えた後の蛍光強度の減衰率。蛍光強度は Oregon Green 488BAPTA1-dextran の蛍光変化量を測定した。
連絡先：miyazaki@mail.cc.tohoku.ac.jp（19）空間学習成立マウス海馬における苔状線維の新しい投射の解析
和地（東北大学大学院

恵・奈良【背景および目的】

諭・石塚

生命科学研究科徹・八尾寛

脳機能解析分野）

生後 3 週齢の C57BL/6 マウスにモリス水迷路学習を課

海馬ではシナプスの発芽や退縮といった変化が活発にし，学習が成立したマウスの海馬スライスを作製した。

起きており，この変化が学習・記憶のメカニズムの一端

苔状線維およびその終末には，他の部位と比較して多くを担っていると考えられる。ここで，新しく形成されたの亜鉛が存在しているので，亜鉛染色法を用いて苔状線

シナプスとすでに成熟して固定化されたシナプスは機能

維を可視化できる。具体的には，亜鉛染色法の 1 つであ的に異なっている可能性がある。例えば，成熟し固定化

る Timm 染色で苔状線維を，Nissl 染色で歯状回顆粒細胞，されたシナプスは情報をより迅速に伝えることに特化し錐体細胞を染色し，未学習マウスと学習成立マウスの苔た性質を持ち，逆に新しいシナプスはより探索的な性質

状線維の投射を比較した。成体の苔状線維終末は CA3 領を持っているのではないだろうか。そこで，海馬顆粒細域においては，おもに stratum lucidum に分布している。

胞と CA3 錐体細胞に形成される苔状線維シナプスをモ

しかし，モリス水迷路学習成立後のマウスでは，全体的デルにこれを検証する。モリス水迷路学習トレーニングに苔状線維が太くなっているとともに stratum oriens 側へ

により空間学習の成立したマウスの海馬においては，異の異所性投射が存在していることが確認された。

所性の苔状線維投射が認められている。この新たに見ら

新しい苔状線維投射部位の特定れる投射が海馬のどの部位で起こるのか，またこの投射

空間学習成立後の苔状線維の異所性投射が海 馬のはシナプスとしての構造や機能を所有しているのか，どsepto-temporal axis の全領域で起こるのかを検討する目的

この細胞由来であるのか，さらにはシナプスとしての機で，septal から temporal の海馬スライスを順次作製して，能を有するのであれば成熟したシナプスとの機能的な差

学習成立マウスと対照マウスの苔状線維の投射を比較し異はあるのかを検証する。

た。苔状線維の投射を数値化し比較する方法として CA3【結果および考察】

領域を図のように 3 つの亜領域 a（学習成立後のマウス

モリス水迷路学習による苔状線維の異所性投射

では苔状線維の新しい投射が伸びる部位），b（学習成立297生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

後のマウスでは苔状線維の投射が見られ線維が太くなる討した。海馬スライスを，亜鉛感受性蛍光色素の一種 TSQ

部位），c（両者で変化が見られない部位）に 3 等分した。

で生体染色し，stratum oriens に投射する苔状線維末端を海馬の septal 側 400-800µm おいて，その面積比 a/c およ

同定した。ここに蛍光デキストランを投与し，逆行性にび b/c に有意差が認められたのに対し，temporal 側では学歯状回顆粒細胞を標識した。oriens に異所性投射した顆

習成立群と対照群に差がみとめられなかった。

粒細胞は，歯状回の全領域に分布した。また，その樹状異所性投射をする歯状回顆粒細胞の形態の解析

突起主幹の数も幅広い分布を示した。

学習成立後のマウス海馬に見られる新しい苔状線維の異所性投射をしている歯状回顆粒細胞の形態的特徴を検連絡先：wachicat@mail.cc.tohoku.ac.jp（和地 恵）

Septal 側から 200µm 領域の苔状線維の走行
苔状線維の３分割解 析と新しい投射の見られる部位

新しい投 射部
位の特定

Contr

Water mazeControl

WM

a/c

3
2
1
0
0

500

1000

1500

2000

2500

3000

2500

3000

Distance (micrM)

b/c

3
2
1
0
0

500

1000

1500

2000

Distance (micrM)（20）Hyperpolarization-activated cation current and its modification of dendritic spike
initiation in projection neurons of the rat superficial superior colliculus
遠藤利朗１，納富拓也２，重本隆一２，伊佐
（生理研

1

正１

認知行動発達，２脳形態解析）

上丘の浅層は，視覚定位行動や空間視に関わるとされることから，活動電位は電気緊張的に細胞体から遠い部

る，いわゆる膝状体外視覚系の中枢である。上丘浅層に位，すなわち樹状突起において開始されることが示唆さは形態的，電気的性質の異なる様々なニューロンが存在れた。Ih を抑制することによって，入力線維の電気刺激している。その中で，主要な出力ニューロンである Wideに対して発火する確率の減少，発火までの潜時の延長，

field vertical (WFV) neuron と呼ばれるニューロンには，発火の閾膜電位の上昇が認められた。このことから，

樹状突起が浅層の視覚地図上の非常に広い範囲にわたっWFV neuron の樹状突起に発現している HCN1 は，樹状て 広 が っ て お り ，hyperpolarization-activated cation

突起における活動電位の生成あるいは細胞体への伝導に

nonselective (HCN) current (Ih) を顕著に示すという際立っ重要な役割を果たしていることが示唆された。

た特徴が知られている。

樹状突起において活動電位が生成され，かつ HCN

今回我々は，Ih の活性化キネティクスの解析と免疫組

channel が発現していることにより，WFV neuron はそれ

織化学的染色を行い，WFV neuron においては HCN

ぞれの樹状突起の遠位部分への視覚入力に対して短潜時

channel のサブタイプのうち HCN1 が主要な成分を構成で確実に応答することができると考えられる。このようし，主として樹状突起に発現していることを示唆する結な特性は，WFV neuron が受容野の中を動く視覚刺激に対果を得た。一方で，WFV neuron は入力線維の電気刺激にして応答しやすいという性質に寄与していると考えられ応答して，細胞体の膜電位に関係なく活動電位を生成す

る。

298

研究会報告299

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

13．第 4 回脳磁場ニューロイメージング
2003 年 12 月 11 日－12 月 12 日
代表・世話人：柿木隆介（岡崎国立共同研究機構生理学研究所）
所内対応者：柿木隆介（岡崎国立共同研究機構生理学研究所）（１）帯域ノイズの帯域幅を変化させた時の脳磁界反応
添田喜治，中川誠司，外池光雄，守谷哲郎（産業技術総合研究所ライフエレクトロニクス研究ラボ）（２）聴覚逆方向マスキングを引き起こすペア音刺激に対する脳磁界反応
阿部雅也，子安利征，川勝真喜，田中慶太，小谷 誠（東京電機大学工学部電子工学科）（３）聴覚における Lateral inhibition と habituation の比較
岡本秀彦 1,2，軍司敦子 1，柿木隆介 1，久保 武 2，Christo Pantev3（1 岡崎国立共同研究機構生理学研究所，
23

大阪大学大学院耳鼻咽喉科学，

Director of the Institute for Biomagnetism und Biosignalanalysis Munster University Hospital）（４）読譜は音楽家の聴覚野応答を低下させる
湯本真人，伊藤憲治，狩野章太郎，加我君孝（東京大学医学部）
宇野 彰，金子 裕（国立精神神経センター）
松田眞樹（東京芸術大学）（５）第 2 言語音素の脳内知覚
船津誠也（県立広島女子大学）
今泉 敏（広島県立保健福祉大学）
橋詰 顕，栗栖 薫（広島大学医学部）（６）高頻度反復刺激による transient 型と sustained 型脳磁場反応の解析
前川俊彦，後藤純信，谷脇考恭，飛松省三（九州大学大学院医学研究院脳研臨床神経生理）（７）小児の視線認知における脳磁場初期反応に関する解析
木村育美，久保田雅也，広瀬宏之，榊原洋一（東京大学医学部附属病院小児科）
湯本真人（東京大学医学部附属病院検査部）（８）単語判別課題を用いた視覚逆方向マスキング刺激に対する脳磁界応答
子安利征，川勝真喜，田中慶太，小谷 誠（東京電機大学大学院工学研究科電子工学専攻）（９）開口合成法を用いた MEG による言語関連領野の時空間・周波数解析
平田雅之 1,2，加藤天美 1，井原 綾 2,3，齊藤洋一 1，谷口理章 1，二宮宏智 1，依藤史郎 2，吉峰俊樹 1（1 大阪大学大学院医学系研究科神経機能制御外科学講座，
2

大阪大学大学院医学系研究科保健学専攻機能診断科学講座，
3

岡崎国立共同研究機構生理学研究所）（10）聴覚性 P300 に関連した律動的脳磁場活動の SAM 法による解析
石井良平，鵜飼 聡，山本雅清，川口俊介，小川朝生，武田雅俊（大阪大学大学院医学系研究科精神医学教室）
篠崎和弘（和歌山県立医科大学神経精神科学教室）
軍司敦子（岡崎国立共同研究機構生理学研究所）
Wilkin Chau (The Rotman Research Institute, Baycrest Centre for Geriatric Care, University of Toronto)
Christo Pantev (Institute of Biomagnetism and Biosignal Analysis, University of Munster)

300

研究会報告（11）MEG 計測を用いた口蓋粘膜電気刺激による大脳皮質味覚野の応答
別所央城 1,3,4，武田栄三 1,3，田崎雅和 2,3，矢島安朝 1,3，野間弘康 1,3，小早川 達 4，斉藤幸子 4，（１東京歯科大学口腔外科学第一講座，
２

東京歯科大学生理学講座，

３

東京歯科大学口腔科学研究センター，

４

産業技術総合研究所脳神経情報研究部門）（12）嗅覚刺激のリアルタイム計測による嗅覚事象関連電位及び脳磁場の同時計測
小早川達，戸田英樹，後藤なおみ，斉藤幸子（独立行政法人産業技術総合研究所脳神経情報研究部門）（13）内側型側頭葉てんかんの障害側を脳図磁の電流双極子分布により予測する
芳村勝城（国立療養所静岡神経医療センター）（14）発作間歇期棘波直前のγ帯域の活動の変化
金子 裕（国立精神・神経センター武蔵病院脳神経外科）
岡崎光俊（国立精神・神経センター武蔵病院精神科）
久保田有一（せんぽ東京高輪病院脳神経外科）
湯本真人（東京大学医学部附属病院臨床検査部）（15）傾斜磁場トポグラフィーの動画化
橋詰 顕（広島大学大学院医歯薬学総合研究科創生医科学専攻）（16）電流源の広さと dipole 推定法の適否について
渡辺裕貴，芳村勝城，宇留野勝久（国立療養所静岡神経医療センター）（17）正中神経繰り返し刺激における測定変量間の伝達関数の同定
加藤健治，岸田邦治，深井英和（岐阜大学工学部応用情報学科）
篠崎和弘（和歌山県立医科大学精神医学教室）
鵜飼 聡，石井良平，山本雅清，川口俊介（大阪大学大学院医学研究科神経機能医学講座）（18）アルファ波 Current-Dipole のダイナミックスの脳磁図上での直接観察
川端啓介（大阪府立大学）
内野勝郎（平成医療学園専門学校）
村田和優（藍野学園短大）
外池光雄（産業技術総合研究所ライフエレクトロニクスセンター）（19）MEG 電源の階層変分ベイズ推定
佐藤雅昭 1,2，吉岡 琢 1，梶原茂樹 3，外山敬介 3，郷田直一 1，銅谷賢治 1,2，川人光男 1（１ATR 脳情報研究所，
2

科学技術振興事業団 CREST，

3（株）島津製作所基盤技術研究所）（20）聴覚刺激における伝達関数の同定とその磁界の向きとの関連性について
大井康弘，岸田邦治（岐阜大学工学部応用情報学科）
外池光雄，岩木 直（産業技術総合研究所）（21）随意運動に伴う痛覚関連体性感覚誘発脳磁図の変動
中田大貴，乾 幸二，柿木隆介（岡崎国立共同研究機構生理学研究所）（22）自発運動準備期における体性感覚誘発脳磁場の変動
和坂俊昭（筑波大学体育科学研究科）
宝珠山稔，中田大貴，柿木隆介（生理学研究所生体調節研究系感覚運動調節研究部門）

301

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（23）命令嚥下におけるヒト脳賦活領域
長崎信一，山科 敦，末井良和，谷本啓二（広島大学大学院医歯薬学総合研究科 病態情報医科学講座）
橋詰 顕，栗栖 薫（広島大学大学院医歯薬学総合研究科 先進医療開発科学講座）
柴 芳樹（広島大学大学院医歯薬学総合研究科 病態探求医科学講座）
藤原百合（広島大学医学部歯学部附属病院言語治療室）（24）脳梗塞患者における MCE 法を用いた運動関連脳磁場の解析
木野元裕一，小谷賢太郎，堀井 健（関西大学工学部システムマネジメント工学科）
江坂茂朗（関西大学大学院工学研究科）
山田 誠，出口 潤，宮武伸一，黒岩敏彦（大阪医科大学脳神経外科）
外池光雄（産業技術総合研究所関西センター）（25）後頭脳磁図反応と頭頂運動関連脳磁図反応の GO/NOGO 反応における1/fn ゆらぎのべき乗 n の影響の検討
原田暢善，中川誠司，岩木 直，山口雅彦，外池光雄，守谷哲郎（産業技術総合研究所関西研究センターライフエレクトロニクス研究ラボ）
Tom Holroyd（通信総合研究所関西先端研究センター柳田結集型特別グループ）【参加者名】
青山敦（慶應大大院・理工），赤塚康介（鹿児島大大院・

設楽直也（群馬大大院・医），柴芳樹（広島大大院・医教育），足立信夫（松下電器産業（株）），阿部雅也（東京歯薬学総合），島浩史（金沢大大院・脳機能制御学），添

電機大・工），阿部十也（京都大大院・医），荒木康智（慶田喜治（産業技術総合研究所），高田あゆみ（エレクタ（株）
）
，

應大・医）
，石井良平（大阪大大院・医），植木美乃（京高田慎也（鹿児島大大院・教育），武井雄一（群馬大・脳

都大・医），江坂茂朗（関西大大院・工），大井康弘（岐神経行動学），竹内文也（北海道大・電子科学研究所），

阜大・工），大崎康宏（大阪大大院・医），大塩立華（名竹形理佳（産業技術総合研究所），竹林成典（名古屋大・

古屋大大院・医），岡崎光俊（国立精神・神経センター武医），田代研之（九州大・医），田中絵実（奈良女子大大蔵病院），岡崎由香（九州工業大），荻野祐一（群馬大附院・人間文化），田中博昭（横河電機（株）），谷本啓二（広属病院），小野弓絵（早稲田大大院・理工），小野田恵子

島大大院・医歯薬学総合），田野辺幸英（東京電機大・工），（日本大・医），加藤健治（岐阜大・工）
，金子

裕（国立

寺田さとみ（東京大大院・医），外池光雄（産業技術総合

精神・神経センター武蔵病院），川勝真喜（東京電機大・研究所），飛松省三（九州大大院・医），富澤将司（東京情報環境），川口俊介（大阪大大院・医），川嶋真司（石医科歯科大・脊椎脊髄神経外科学），中川誠司（産業技術

川県産業創出支援機構），川田昌武（徳島大・工），川端

総合研究所），長崎信一（広島大大院・医歯薬学総合），

啓介（大阪府立大），岸田邦治（岐阜大・工），木野元裕

中島大輔（九州大大院・医），長峯一（関西大・工），木村育美（東京大医学部附属病院），

橋詰

久留水彩（東京医科歯科大大院・医歯学総合），久保田有

技術総合研究所），東一（せんぽ東京高輪病院），栗田澄江（群馬大大院・医），（大阪大大院・医），藤田美都紀（東京大大院・工），船津栗山紘明（早稲田大大院・理工），黒川智美（九州大・医），誠也（広島女子大），別所央城（東京歯科大大院），星野

高田橋篤史（藤元早鈴病院），小谷賢太郎（関西大・工），大介（早稲田大大院・理工），本多結城子（愛知淑徳大・

後藤純信（九州大大院・医），小早川達（産業技術総合研

コミュニケーション），本間俊道（早稲田大・理工），前究所），小林晴子（大阪大大院・医），小林義昌（東京歯

川敏彦（九州大大院・医），政家一誠（東京大大院・工），科大大院・歯），小見山彩子（日大駿河台病院）
，子安利

松林

征（東京電機大大院・工），坂本貴和子（東京歯科大・臨

水落智美（東京大大院・医），宮城島孝昭（群馬大・脳神

床検査学），崎原ことえ（大阪大大院・医），佐藤雅昭（ATR

経外科），山川恵子（東京大大院・医），山崎貴男（九州

脳情報研究所），志々田一宏（広島大大院・医歯薬学総合），

大大院・医），山田孝子（国立療養所中部病院）
，山田誠

302

隆（京都大・医），顕（広島大大院・医歯薬学総合），原田暢善（産業
祐二（藤元早鈴病院），平田雅之

潤（京都大・医），丸山敦夫（鹿児島大・教育），

研究会報告（大阪医大・脳外科），湯本真人（東京大医学部附属病院），

療養所静岡神経医療センター），渡邊

横田公一（CBC（株）），吉井貴光（東京大大院・工），吉

オーラルメディシン），郷田直一（生理研）
，関

岡

理研）
，田邊

琢（ATR 脳情報研究所・計算神経生物学），芳村勝

裕（東京歯科大・
和彦（生宏樹（生理研）城（国立療養所静岡神経医療センター），渡辺裕貴（国立【概要】
脳磁図に関する研究会は 1997 年に開始後，既に 7 回目ている。逆に視覚に関連する演題は 2 題と少なく，聴覚を数えるようになった。その間は，世話人，テーマ，特は脳波あるいは脳磁図，視覚は機能的磁気共鳴画像

別講演などを毎回変えて趣向をこらしてきた。他の研究(fMRI) という傾向は今後しばらくは継続するかもしれ会とは異なり，同じメンバーが毎年発表するのではなくない。他には，味覚，嗅覚，体性感覚，痛覚に関連する

演題公募形式にしているため，比較的若い研究者の発表

演題が各 1 題ずつあり，こういう比較的マイナーではあが多いのが大きな特徴である。本年も外部よりの参加者

るが興味深い領域の研究が継続して行なわれている事はは90 名以上であり，研究所内部の参加者も含めれば 100

喜ばしい事である。同時期に他の施設で言語に関する研名をはるかに越える会であり，おそらく生理研研究会の究会が開催されていたため，言語に関連する演題が 1 題中では最大規模のものと思われる。

だけであったのはやや寂しい事であった。他には臨床応

本年度は特別講演は無く，25 の一般演題が発表された。

用が 3 題，信号源推定，逆問題に関する演題が 5 題，運口演のみに限定しており，1 演題あたり20ないしは30 分動に関する演題が 2 題あり，参加者は 2 日間の間に現在の持ち時間があるため，じっくりと発表し十分に議論す行なわれている脳磁図研究のほとんどの領域を勉強できる，という研究会発足時からの方針どおりの実りのあるた事になり，特に若手研究者には良い刺激になったと思

中身の濃い研究会となった。演題は，聴覚に関するもの

われ，今後の研究の発展に何らかの参考になれば開催のが 7 題と最も多く，しかもいわゆる高次脳機能に関連す意義は十分に果たせたことになると思っている。

る興味深い演題が多く，最近の研究の動向が良く示され（1）帯域ノイズの帯域幅を変化させた時の脳磁界反応
添田喜治，中川誠司，外池光雄，守谷哲郎（産業技術総合研究所ライフエレクトロニクス研究ラボ）

音の高さ（ピッチ）は，音声認識や音楽の知覚において中心周波数において，純音を基準刺激，帯域ノイズを比

重要な要素である。本研究ではピッチの強さに注目し，較刺激として一対提示し，脳磁界計測を行った。刺激の帯域ノイズの帯域幅を変化させた時の脳磁界計測を行っ継続時間は 0.5s，刺激間間隔は 2.0s であった。解析の結た。実験に用いた帯域ノイズは。中心周波数を 500，1000，

果，帯域幅が広くなるほど N1m 振幅は小さくなる傾向が2000Hz，帯域幅を 0，40，80，160，320，640Hz で変化見られた。この傾向は左半球でより顕著に見られた。N1mさせた。中心周波数が同じであれば，同じピッチが知覚

潜時，信号源推定により求めたダイポールの位置に関しされ，帯域幅が狭いほど明確なピッチが知覚される。各ては，帯域幅の変化に対応する反応は見られなかった。

303

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（2）聴覚逆方向マスキングを引き起こすペア音刺激に対する脳磁界反応
阿部雅也，子安利征，川勝真喜，田中慶太，小谷 誠（東京電機大学工学部電子工学科）

先行する小さな音（信号音）に対して，数十 ms 後に大に対し0，0.1，0.5，1，5，10，50，100%の 8 種類とした。

きな音（マスク音）が存在する場合，小さな音が聞こえ得られた脳磁界反応は，いずれのペア音に対しても 1にくくなる。これを聴覚逆方向マスキング現象と言う。

つの N1m を示した。N1m は，信号音の大きさが 1%未満

今回，我々は信号音とマスク音の間隔を20ms とし，信号までの範囲では，信号音の振幅が小さくなるほど大きく音の振幅を変化させたペア音に対する刺激後 100ms 付近なる傾向が見られた。この範囲ではマスク音の処理に対のピーク振幅 (N1m) の変化を調べた。

する反応が支配的と考えられる。また 10%より大きな範

実験には 8 種類の信号音と 1 種類のマスク音からなる
ペア音を用いた。信号音の振幅はマスク音の振幅 100%

囲では，信号音の大きさが大きくなると N1m が大きくなる傾向が見られた。

（3）聴覚における Lateral inhibition と habituation の比較
岡本秀彦 1,2，軍司敦子 1，柿木隆介 1，久保 武 2，Christo Pantev3（1 岡崎国立共同研究機構生理学研究所，
23

大阪大学大学院耳鼻咽喉科学，

Director of the Institute for Biomagnetism und Biosignalanalysis Munster University Hospital）

Lateral inhibition とはある受容野が刺激を受けること役立っているものと思われる。

により，その受容野周囲の神経活動を抑制することであ

その他の抑制系として habituation がある。側抑制とはる。この働きにより境界域のコントラストが増し分解能

異なり habituation では同じ受容野が連続して刺激を受けを高めている。たとえば皮膚における触覚の二点弁別やることによりその刺激された受容野の反応が抑制される。

視覚系における Mach Band の知覚（輝度の変化率が違う

今回の実験ではヒト聴覚系におけるこの 2 つの異なる境界部位に線が見える現象）等がある。ヒト聴覚系にお抑制系（側抑制，habituation）の働きを Forward Masking

ける側抑制に関する研究は限られているが，やはり他のParadigm を用いて比較，検討する。

受容器と同様に音の周波数分解能の向上にこの側抑制が（4）読譜は音楽家の聴覚野応答を低下させる
湯本真人，伊藤憲治，狩野章太郎，加我君孝（東京大学医学部）
宇野 彰，金子 裕（国立精神神経センター）
松田眞樹（東京芸術大学）

音の正確な予期の聴覚応答への修飾を調べることを目クリーンに楽譜を提示し，低頻度で混入させた楽譜とは的とした。音楽家および非音楽家各 8 名を対象とし，1

音高のことなる音に注意しながら音を聴く課題を課した。

オクターブ以内の 12 音の楽音をランダムに毎秒 1 音の速両条件では異なるランダム系列を用いた。記録には 204

度で両耳に提示した。1 回目は楽譜を提示せず，楽譜とチャネル全頭型脳磁計を用い，1 回目と 2 回目の一致条

同輝度のスクリーンを見ながら音を聴き，2 回目は同ス

件における M100 成分を ANOVA により 2 群間，左右半304

研究会報告球間で比較した。M100 振幅の 1 回目に対する 2 回目の覚提示される音が正確に予期できるため M100 振幅が顕低下は，非音楽家に対し音楽家で有意に顕著であった。

著に低下するものと考えられるが，その機序は自己の発音楽家では非音楽家に比べ，視覚提示される楽譜から聴声に対する聴覚応答の低下と似ている。

（5）第 2 言語音素の脳内知覚
船津誠也（県立広島女子大学）
今泉 敏（広島県立保健福祉大学）
橋詰 顕，栗栖 薫（広島大学医学部）

脳内で第 2 言語音素を如何に知覚するかを明らかにす

トが左半球より大きく，日本語知覚ではその逆であった。

るために，複数の話者が発話した音素を刺激として用い，得られた双極子モーメントに対し，2 元配置分散分析（言MMF を測定した。日本人が英語音素 /la/ と /ra/ を識別す

語 vs 半球）を行ったところ，有意な交互作用が認められる場合について調べた。3 人のアメリカ人男性話者が発た(p < 0.01)。日本語知覚では左半球優位，英語知覚では話した英語音素 /la/ と /ra/ および3人の日本人話者が発話

右半球優位の傾向がみられた。これらの結果から，母語した日本語音素 /a/ と /i/ を刺激としてオドボール課題を音素知覚と第 2 言語音素知覚は，異なる半球で主に行な行い，MMF を測定した。MMF より等価電流双極子モー

われている可能性が示唆された。

メントを求めたところ，英語知覚では右半球のモーメン（6）高頻度反復刺激による transient 型と sustained 型脳磁場反応の解析
前川俊彦，後藤純信，谷脇考恭，飛松省三（九州大学大学院医学研究院脳研臨床神経生理）

Gutschalkらは聴覚において500Hzのトーンバースト(TB)激，格子サイズ 50’，半側視野刺激, 刺激頻度を変化）と音を一定の刺激頻度で 1 秒与え 1 秒休止すると transient

聴覚（TB 音，刺激強度 45dBSL，刺激頻度 40Hz，片耳刺(TR) 型と sustained (SU) 型反応を MEG で測定できると報激，基本周波数を変化）で刺激持続時間 1 秒，刺激間隔

告した (Neuroimage, 2002) 。この刺激法は TR 型反応の主1.5 秒の高頻度反復刺激を行い，TR 型と SU 型の磁場反成分の潜時と振幅（時間情報）と sustained (SU) 型反応の応を測定し，臨床応用時の至適条件設定のための予備実

位相と振幅（周波数情報）を定量分析できる。今回我々験を行った。その結果，視覚では刺激頻度 4Hz，聴覚はは，健常人 5 名を対象として，視覚（白/黒格子縞反転刺基本周波数 1000Hz で安定した反応が記録できた。

（7）小児の視線認知における脳磁場初期反応に関する解析
木村育美，久保田雅也，広瀬宏之，榊原洋一（東京大学医学部附属病院小児科）
湯本真人（東京大学医学部附属病院検査部）

小児において，受動的な視線認知の初期の後側頭部脳通りの正面顔と花 (target) の写真，および課題 2：顔写真

磁場反応に関する検討を試みた。8y～13y の健常小児 15をモザイク図形に変換したもの2 通りと建物 (target) の写

名,健常成人 6 名を対象に課題 1：視線が正面，左向き 2

真を呈示刺激として脳磁場計測 (Neuromag204) を施行し305

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

た。全ての被験者または保護者に予め十分な説明のち書

P1m は相対的に小さく N170m Dipole が紡錘状回または面での同意をえた。課題 1：小児では明瞭な P1m 反応（潜下～上側頭溝領域に存在した。課題 2 での反応は一定し

時 120ms～150ms）がえられ，該当 Dipole は下側頭溝領なかった。小児の P1m には特異的な作業成分が含まれて域に位置，さらに右側でのみ，正面向き視線に比べ左向いる可能性がある。

き視線の顔に対する P1m 反応増大を認めた。成人では（8）単語判別課題を用いた視覚逆方向マスキング刺激に対する脳磁界応答
子安利征，川勝真喜，田中慶太，小谷 誠（東京電機大学大学院工学研究科電子工学専攻）

視覚情報処理において，時間的に先行する情報が後かするタスクを課し，誘発脳磁界応答の計測を行った。

ら入ってくる情報によって認知を阻害される現象があり，タスクの正答率は，マスクパターンとしてハングル文

視覚逆方向マスキング現象と言う。本研究では，刺激と字を提示した場合の方がチェッカーボードパターンを提して漢字 2 文字の単語もしくは非単語を約30ms 提示後に示した場合よりも低く，認知阻害の度合いに差異が見ら

マスク画像としてチェッカーボードパターン，もしくはれた。この 2 種類の刺激に対する脳磁界応答を比較した

ハングル文字の 2 種を先行の漢字 2 文字と重なる位置に

結果，左側頭部潜時 300ms 近辺等の応答に差異が見られ

約 500ms 提示する視覚刺激を用いた。最初に提示されたた。

漢字 2 文字が単語であったか，非単語であったかを判断（9）開口合成法を用いた MEG による言語関連領野の時空間・周波数解析
平田雅之 1,2，加藤天美 1，井原 綾 2,3，齊藤洋一 1，谷口理章 1，二宮宏智 1，依藤史郎 2，吉峰俊樹 1（1 大阪大学大学院医学系研究科神経機能制御外科学講座，
2

大阪大学大学院医学系研究科保健学専攻機能診断科学講座，
3

岡崎国立共同研究機構生理学研究所）

SAM 解析は，時間分解能が高いという MEG の特性をける脳律動変化が明らかにされ，逐次処理とともに並列

生かしたまま，開口合成フィルターの導入により高い空処理の存在が示唆された。同一課題を脳外科患者に対し間分解能が実現され，複数領野の並列的活動を描出可能て施行したところ，中下前頭回におけるβからγ帯域の脱である。また加算平均処理を行わないため，長潜時・高同期の側方性が言語優位半球のよい指標となることが明

周波帯域成分が失われない。さらに周波数帯域別の解析

らかになった。

により脳律動の変化を捉えられる。したがって複数領野

局所脳律動変化に注目することにより，fMRI や PETが長潜時まで活動すると考えられる言語活動において，では従来困難であった新たな脳機能のメカニズム解明がその脳律動変化の時間的推移を大脳皮質全域にわたり解期待される。また臨床的には言語優位半球同定，機能局

析できる。

在をはじめ，高次脳機能の非侵襲的検査に活用できると健常者に対する 3 文字平仮名単語視覚提示の黙読課題
では，後頭葉，頭頂側頭葉，前頭葉の同時複数領野にお306期待される。

研究会報告（10）聴覚性 P300 に関連した律動的脳磁場活動の SAM 法による解析
石井良平，鵜飼 聡，山本雅清，川口俊介，小川朝生，武田雅俊（大阪大学大学院医学系研究科精神医学教室）
篠崎和弘（和歌山県立医科大学神経精神科学教室）
軍司敦子（岡崎国立共同研究機構生理学研究所）
Wilkin Chau (The Rotman Research Institute, Baycrest Centre for Geriatric Care, University of Toronto)
Christo Pantev (Institute of Biomagnetism and Biosignal Analysis, University of Munster)
統合失調症の脳内神経ネットワークの異常を明らかにした。さらに各被験者の脳形態上で局在化された SAMするための準備段階として，正常被験者 15 人分の聴覚性法の解析結果を，SPM99 を用いて標準脳に変換し，P300 の脳磁場を SAM 法で解析し，SPM99 と Permutation

Permutation 法を用いて脳画像のボクセル単位での統計検法を用いて標準脳上での集団統計を行い，P300 に関連し定を行った。その結果，θ，α帯域の同期活動が左背外側た律動的脳磁場活動の発生源の領域的な可視化を試みた

前頭前野と右内側前頭前野の両側前頭葉の広い領域にみので報告する。被験者は健常若年者 15 名（男性 5 名，女られた。これは Basar らが提唱する機能的α波活動を捉え性 10 名，25-54 歳，平均年齢 34 歳，1 名を除き右利き）

たものと考えられる。また，α，β，γ帯域の脱同期活動

で，151ch 全頭型脳磁計を用いて，聴覚オドボール課題

が中心溝をまたいで左感覚運動野にみられたが，これは，遂行時の脳磁場を記録し， θ (4-8Hz) ，α (8-15Hz) ，β

右手指によるボタン押しに伴って抑制されたµリズムと(15-30Hz) ，γ (30-60Hz) 帯域に分けて，各 40 試行を解析

その関連成分であると考えられる。

（11）MEG 計測を用いた口蓋粘膜電気刺激による大脳皮質味覚野の応答
別所央城 1,3,4，武田栄三 1,3，田崎雅和 2,3，矢島安朝 1,3，野間弘康 1,3，小早川達 4，斉藤幸子 4（１東京歯科大学口腔外科学第一講座，
２

東京歯科大学生理学講座，

３

東京歯科大学口腔科学研究センター，

４

産業技術総合研究所脳神経情報研究部門）

口腔内に義歯を装着すると，“味が変わった”と訴える

ネで口蓋粘膜に電気刺激を行った。その結果，ピーク潜患者が多く，その原因は明確にされていない。またこれ

時が，約 60ms (1M) ，150ms (2M) に認められた。さらに，らを客観的に評価する方法もない。そこで我々は，口蓋刺激対側では前頭弁蓋部と島皮質，同側では 1 次体性感部の触刺激が大脳皮質味覚野の応答に関係しているので

覚野の深部および頭頂弁蓋部にダイポールが推定された。

はないかと仮定し，大脳皮質における口蓋粘膜の体性感応答部位が一次味覚野近傍にも認められ，口蓋部の触刺

覚再現部位を検討した。体性感覚誘発磁場 (SEF) の計測

激が味覚に関与しているのではないかと推定される。今は 204 - チャンネル全頭型 MEG を使用し，5 人の健康成後被験者を増やし，さらに検討したい。

人を被験者として，1 対の電極を埋め込んだ樹脂製シー307

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（12）嗅覚刺激のリアルタイム計測による嗅覚事象関連電位及び脳磁場の同時計測
小早川達，戸田英樹，後藤なおみ，斉藤幸子（独立行政法人産業技術総合研究所脳神経情報研究部門）

1993 年に Evans らは信頼性のある化学受容感覚の誘発

我々は流速変化，圧力変化を伴わない嗅覚刺激のモニタ応答を獲得するために，いくつかの実験における基準のを行うために，超音波を用い 0.5 ミリ秒の時間分解能を提唱を行った。その中に「ニオイ刺激を無臭空気の定常持つ高速気体濃度計の開発を行った。この濃度計を用い流の中に挿入すること」「ニオイ刺激の立ち上がりは最て，実際の嗅覚刺激のモニタを被験者の鼻腔の直前で行

大濃度 70%までが 50 ミリ秒以内であること」がある。

いながら，ヒトの嗅覚事象関連電位及び脳磁場の同時計

本報告の中では，これらの基準を満たす刺激装置の性能測を行った。本センサ出力を基準にして嗅覚事象関連電の計測法の提案もなされている。しかし嗅覚刺激をリア位，脳磁場応答の加算平均を行った場合，それぞれの成ルタイムの計測を可能にするものではなかった。そこで分の潜時が従来の報告よりも短いことが分かった。

（13）内側型側頭葉てんかんの障害側を脳図磁の電流双極子分布により予測する
芳村勝城（国立療養所静岡神経医療センター）

内側型側頭葉てんかんの障害側と脳磁図の電流双極子

例が病側に推定された。電流双極子が両側に推定された分布の関係を調べる目的で，一側の海馬萎縮が認められ

8 例中，両側共 H は 1 例であった。病側が H+V で対側がた症例または後に一側海馬を切除された症例について電H は 6 例で，その逆は認められなかった。両側共 H+V は流双極子分布の特徴を調べた。電流双極子が片側にのみ

1 例で，明らかに病側の方が弁蓋部付近に広範に電流双推定された 50 例中，電流双極子の推定部位が海馬の高さ

極子が分布していた。このことから弁蓋部付近に電流双に限局するもの (H) は 24 例で，そのうち病側に推定され極子が推定された症例は同側が障害側である可能性が高た例は 20 例，対側に推定された例は 3 例であった。海馬

いことが示唆された。

の他に弁蓋部にも推定されるもの (H+V) は 26 例で，全（14）発作間歇期棘波直前のγ帯域の活動の変化
金子 裕（国立精神・神経センター武蔵病院脳神経外科）
岡崎光俊（国立精神・神経センター武蔵病院精神科）
久保田有一（せんぽ東京高輪病院脳神経外科）
湯本真人（東京大学医学部附属病院臨床検査部）

発作間歇期棘波の直前に広い領域の神経が同期して興した基礎活動を棘波の立ち上がりをトリガーとして加算

奮するために何らかの準備がなされていると考え，それ平均した。棘波の立ち上がり-150msec～-50msec にわずかを γ 帯域の活動の変化として捉えられないか検討を行っ

な γ 帯域の減衰を認めた。この減衰は棘波の振幅が強くた。MEG 波形・等磁界線図からほぼ同一の部位から発作観察されたセンサーに認められる傾向があった。発作間

間歇期棘波を頻発していると考えられた 3 例を対象とし

歇期棘波の直前にγ帯域の活動の変化があり，それをた。MEG で自発脳磁界を測定し，帯域フィルターで処理

MEG で捉えることができることが示された。

308

研究会報告（15）傾斜磁場トポグラフィーの動画化
橋詰 顕（広島大学大学院医歯薬学総合研究科創生医科学専攻）

従来行われてきた等価電流双極子の MRI 画像への重脳表に投射し，動画を作成した。傾斜磁場トポグラフィ

畳のみでは，磁気的てんかん活動の広がりや，経時的なーの動画化により，直感的に磁気的てんかん活動の広が変化を捉えることは困難である。そこで磁気的てんかん

りや経時的変化が捉えられるようになった。動画化され活動の視認性を高めるため傾斜磁場トポグラフィーを作た傾斜磁場トポグラフィーは等価電流双極子推定法とは成し，動画化を行うこととした。装置は Neuromag 社製

異なる視点で磁気的てんかん活動を捉える方法ではある

脳磁計 Neuromag System を用い，てんかん患者の自発脳が，どの程度，実際のてんかん活動と関連があるか，症

磁場活動を計測した。傾斜磁場トポグラフィーを作成し，例を積み重ね，検討する必要があると思われる。

（16）電流源の広さと dipole 推定法の適否について
渡辺裕貴，芳村勝城，宇留野勝久（国立療養所静岡神経医療センター）

single dipole 推定は，有限の広さをもつ電流源を一点とであるが，逆に点状の電流源に対しては実際よりも広い

仮定して電流源を推定するのであるから，理論的な難点

広がりをもった推定値を与える欠点があるように思える。

を内蔵していることは周知の事実である。それにもかかそこで，臨床的に種々の広さのてんかん焦点をもつ患者

わらず臨床的にはそれなりに正しくてんかん焦点を推定の dipole 推定結果の実例を提示し，それらの結果が得らすることが多いことから，そのまま臨床検査として使用れる理由を考察しながら，実際の診療場面で症例ごとにされている。一方，初めから電流源に広がりを仮定する

single dipole 推定と面状の電流源推定のどちらを使用しノルム推定などの電流源推定法は，広い電流源には有用ていくかの方法論について考えてみたい。

（17）正中神経繰り返し刺激における測定変量間の伝達関数の同定
加藤健治，岸田邦治，深井英和（岐阜大学工学部応用情報学科）
篠崎和弘（和歌山県立医科大学精神医学教室）
鵜飼 聡，石井良平，山本雅清，川口俊介（大阪大学大学院医学研究科神経機能医学講座）

MEG データ解析の研究において，特定の活動部位の位て解析する必要がある。

置を推定する従来の方法の 1 つとして加算平均法があり，前回，独立成分解析とフィードバックシステム論的手脳の各部位が他の部位に対してどのような影響を与えて法を組み合わせて用いることで，左右脳間の測定変量間いるかなど，高次脳における機能関連の解明がされていの伝達関数を同定することを紹介した。今回は，この伝る。しかし，MEG データにはあらゆる周波数の動的情報

達関数について，より確かな動特性を掴むための 2 つのが入り交ざっているため，適切に必要な情報を取り出し方法（データのスケーリング，データ数の変動）を示す。

309

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（18）アルファ波 Current-Dipole のダイナミックスの脳磁図上での直接観察
川端啓介（大阪府立大学）
内野勝郎（平成医療学園専門学校）
村田和優（藍野学園短大）
外池光雄（産業技術総合研究所ライフエレクトロニクスセンター）

通常アルファ波は安静閉眼のとき後頭部に生ずるとされているのである。この信号の大切なところはアルファれている。しかし，この電流ダイポールの脳磁図はすで波の電流ダイポールのダイナミックスを実に鮮やかに脳に非常に複雑であって解析を難しくしている原因になっ磁図上に直接示すことである。側頭でのアルファ波のダている。我々はアルファ波が鍼を打ってのち，開眼のとイナミックス，側頭と後頭のアルファ信号が脳磁図上でき，側頭に現れることがあることを見出した。

このように異なる原因，このモデルで後頭でのアルファ

よくみるとこの側頭信号は術前にも頻度は少ないが現

波の MEG 信号がよく解釈できることを述べる。

（19）MEG 電源の階層変分ベイズ推定
佐藤雅昭 1,2，吉岡 琢 1，梶原茂樹 3，外山敬介 3，郷田直一 1，銅谷賢治 1,2，川人光男 1（１ATR 脳情報研究所，
2

科学技術振興事業団 CREST，

3（株）
島津製作所基盤技術研究所）

MEG 観測データから脳内電流源を推定するための新連続な分布をしているという連続条件も階層事前分布にしい階層ベイズ推定法を提案する。本手法は階層事前分入れることが出来る。以上のような階層事前分布と観測布を導入することにより，電流の分散も未知パラメータ

データに対して変分ベイズ法を適用し，脳内電流源に対として推定を行い電流推定精度を向上させる。この際，する事後分布を計算する。

fMRI 情報は電流分散に対する事前情報として階層事前分布に導入することが出来る。また電流分布が空間的にさらに本手法の有効性を，実際の視覚刺激反応に近い
人工データを用いて確かめた。

（20）聴覚刺激における伝達関数の同定とその磁界の向きとの関連性について
大井康弘，岸田邦治（岐阜大学工学部応用情報学科）
外池光雄，岩木 直（産業技術総合研究所）

聴覚刺激によって脳に引き起こされる，計測時系列を有効に機能できない可能性がある。

説明するような特定の活動ダイナミクスを MEG データ

平面微分型の測定器の向きと刺激によって脳に誘起さから推定したい。そこで，フィードバックシステム論的れる神経電流の向きには関連があるべきである。そこで，手法を用いて計測チャネル間での伝達関数を同定した。

計測点で二次元ベクトルとなる計測データを直下の脳内

ところで，MEG データの計測において，刺激によって神経電流を特徴的に表すようなスカラ量にする必要があ

脳に誘起される神経電流の向きは x,y 軸方向の平面微分

るので，各次元のベクトルの主成分に沿った時系列に変型コイルの向きと同じだとは限らないので，同定手法が換することにした。

310

研究会報告この方法により，フィードバックシステム論的手法で前のものに比べてかなり一致するようになった。

同定された伝達関数を使って推定される予測値は軸変換（21）随意運動に伴う痛覚関連体性感覚誘発脳磁図の変動
中田大貴，乾 幸二，柿木隆介（岡崎国立共同研究機構生理学研究所）

主観的な痛みの程度は，動作によって軽減することがし，左手指の能動動作によって，刺激対側半球の SI（一ある。例えば，手をぶつけた時に我々は無意識的に手を次体性感覚野）と SII（二次体性感覚野）の活動が減少し振ることによって痛みを軽減させる。本研究では，動作た。右手指の能動動作では，刺激対側半球の SII の活動による痛み軽減のメカニズムの一端を明らかにすべく，が減少した。左手指の受動動作では，刺激対側半球の SI

MEG を用いて実験を行った。刺激は YAG レーザー刺激の活動が減少した。VAS は左手指，右手指の能動動作にを用いて左手の甲に与え，Control 条件，左手指の能動動よって減少した。これらの結果から，動作によって SI

作，右手指の能動動作，左手指の受動動作の計 4 条件をならびに SII における脳活動の変化が起こったことが示行った。同時に主観的な痛み尺度を表す visual analogue

された。VAS の変化は対側 SII の変化と類似しており，

scale (VAS) も記録した。結果として，Control 条件と比較

痛覚認知における同部の重要性が示唆された。

（22）自発運動準備期における体性感覚誘発脳磁場の変動
和坂俊昭（筑波大学体育科学研究科）
宝珠山稔，中田大貴，柿木隆介（生理学研究所生体調節研究系感覚運動調節研究部門）

体性感覚誘発電位 (SEPs) あるいは体性感覚誘発脳磁

手第二指の伸展動作に先行して，正中神経刺激で誘発さ場 (SEFs) の振幅は，随意運動の影響を受けて減少する

れた SEFs の P30m の dipole moment は，安静条件と比較(gating)。このgating は，随意運動の準備期においてもみして随意運動の 500ms から減少していた。随意運動の準られるが，準備期のどの段階からみられるのかについて

備期には筋放電がみられないことから，SEFs の変動は，は明らかにされていない。本研究では，被験者が自己ペ随意運動の準備に関与する運動関連領域からの遠心性抑ースで随意運動を開始する自発運動を用いて，その準備

制 (centrifugal gating) の影響を受けていることが示唆さ期に誘発したSEFsから体性感覚系の変動を検討した。右れる。

（23）命令嚥下におけるヒト脳賦活領域
長崎信一，山科 敦，末井良和，谷本啓二（広島大学大学院医歯薬学総合研究科 病態情報医科学講座）
橋詰 顕，栗栖 薫（広島大学大学院医歯薬学総合研究科 先進医療開発科学講座）
柴 芳樹（広島大学大学院医歯薬学総合研究科 病態探求医科学講座）
藤原百合（広島大学医学部歯学部附属病院言語治療室）

目的：命令嚥下におけるヒト脳賦活領域を明らかにすること。

対象：嚥下障害の既往ならびにその症状を持たない，
右利きの男性成人 7 人（25～40 歳）。

311

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

方法：1ml の蒸留水を口腔に保持し，視覚提示により算（選択数 32～35 回）した。加算した MEG データから

嚥下を 40 回から 50 回行った。Neuromag 社製脳磁計 204ch

左右大脳半球別々に単一ダイポール推定（GOF70%以上）を用いて，各嚥下における表面筋電図とMEG のデータをを行い，MRI 脳画像に重ねた。

同時収集した (sampling rate：600, 615Hz) 。取得したデー
タの内，嚥下開始前後で類似した頤下表面筋電図波形を

結果：命令嚥下におけるヒト脳賦活領域は左側運動野に限局してダイポールを認めた。

示すサンプルを収集し，その立ち上がり時を基にして加（24）脳梗塞患者における MCE 法を用いた運動関連脳磁場の解析
木野元裕一，小谷賢太郎，堀井 健（関西大学工学部システムマネジメント工学科）
江坂茂朗（関西大学大学院工学研究科）
山田 誠，出口 潤，宮武伸一，黒岩敏彦（大阪医科大学脳神経外科）

脳梗塞患者における脳機能の回復メカニズムについて，

イポール法に加え，複数の脳内活動源を推定できる MCE

PET や f-MRI を用いた先行研究が行われており，障害部(Minimum Current Estimate) 法を用いた。その結果，補足

位周辺の賦活や活動強度の上昇，障害部位に代わって対運動野や動作肢と同側の運動野において活動源が推定さ側にある健常な部位の賦活が見られたという報告がされれた。また，解析方法の差による活動源の推定結果の差ている。しかし，未だそのメカニズムは明らかでない。

は認められなかった。両者を併用することで，脳梗塞回そこで，麻痺を認める虚血性脳血管障害患者 7 例を対象

復期における特異的な脳活動の解剖学的な変化を捉え，とした脳磁界計測を試みた。実験タスクとして拇指のボ機能予後との関連性を検討することが可能になると示唆

タン押し運動を用い，データ解析には従来のシングルダされる。

（25）後頭脳磁図反応と頭頂運動関連脳磁図反応の GO/NOGO 反応における1/fn ゆらぎのべき乗 n の影響の検討
原田暢善，中川誠司，岩木 直，山口雅彦，外池光雄，守谷哲郎（産業技術総合研究所関西研究センターライフエレクトロニクス研究ラボ）
Tom Holroyd（通信総合研究所関西先端研究センター柳田結集型特別グループ）
聴覚刺激間隔における 1/fn のゆらぎのべき乗 n の GO/

時間増加すること，(3) GO 反応の際，左後頭のチャンネ

NOGO反応に対する影響を検討した。聴覚刺激は，GOキルの運動に同期した成分を含む波形の振幅が増大するこュー (1000Hz: 80%) ，NOGO キュー (2000Hz: 20%) を用いとを報告してきた。

た。これまでの研究で，べき乗 n の増加に伴い，(1) ミス

今回，左後頭のチャンネルの運動に同期した成分と頭マッチフィールドの2乗平均値が増加すること，(2) NOGO

頂運動関連脳磁図反応のゆらぎのべき乗 n に対する変化

反応の際，左後頭のチャンネルのベーター波の非同期化について報告する。

312

研究会報告14.

痛みの基礎と臨床
2003 年 9 月 4 日－9 月 5 日

代表・世話人：緒方宣邦（広島大学大学院医歯薬学総合研究科神経生理）
所内対応者：柿木隆介（岡崎国立共同研究機構生理学研究所）（１）カプサイシン受容体 TRPV1 の感作・脱感作の分子機構
沼崎満子（三重大学医学部分子細胞生理学）（２）TRPV1 ノックアウトマウスにおけるブラジキニン応答の行動学的および生理学的解析
片野坂公明１，Banik Ratan Kumar１，Grion Moreno Rocio１，富永

真琴２，水村和枝１（名古屋大学環境医学研究所１，三重大学医学部２）（３）マウス後根神経節ニューロンにおける TTX 感受性持続型 Na 電流の解析
松冨智哉１，柿村順一１，鄭泰星１，大石芳彰１，中本千泉１，仲田義啓２，緒方宣邦１（広島大学大学院医歯薬総合研究科・１神経生理学，２薬効解析科学）（４）ラット後根神経節初代培養細胞におけるカプサイシンの反応に対するカンナビノイドの抑制効果について１

大下恭子 ，河本昌志１，天野 託２，酒井規雄２，弓削孟文１，唐和斌 3，井上敦子 3，仲田義啓 3（広島大院医歯薬学総合研究科，１麻酔蘇生学，２神経・精神薬理，3 薬効解析学））（５）一次知覚神経系における oncostatin M の役割について
田村

志宣・森川

吉博・仙波

恵美子（和歌山県立医科大学第二解剖学）（６）三叉神経第 2 枝損傷モデル動物における主知覚核ニューロンの反応性
坪井 美行１,２，呉軍１，清水 康平 3 ，久保田 伊柄子 4 ，岩田 幸一１,２（１日本大学歯学部生理学教室，２日本大学歯学部総合歯学研究所機能形態部門，
日本大学大学院（3 保存学 II，4 歯科麻酔））（７）脊髄後角深層細胞におけるサブスタンス P の抑制系神経伝達に対する賦活化作用
中塚映政，園部秀樹，古江秀昌，吉田宗人，吉村恵（和歌山県立医科大学整形外科学教室，九州大学大学院統合生理学教室）（８）非侵害性刺激によって誘起される脊髄後角表層の抑制性シナプス応答の解析
古江

秀昌・加藤

剛・八坂

敏一・吉村

恵（九州大学大学院 医学研究院 統合生理学）（９）ラット大脳皮質第一次体性感覚野 (SI) における in vivo patch clamp 法を用いたシナプス応答の解析
水野雅晴，土井篤，八坂敏一，古江秀昌，粟生修司*，吉村恵（九州大学・医学研究院・統合生理学，*九州工業大学・生命体工学・脳情報）（10）メラノーマ細胞同所移植マウスにおける疼痛反応と発生機序
安東嗣修（富山医科薬科大学薬学部薬品作用学）（11）ラット脊髄膠様質神経興奮に対するカプサイシンの作用
楠堂

圭（福井大学工学部知能システム工学科）

池田弘（福井大学工学部知能システム工学科）（12）脊髄後角 1 層の投射細胞におけるシナプス可塑性（13）炎症性痛覚過敏における Prostaglandin 産生機構
伊吹京秀（京都府立医大・麻酔）313

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（14）G タンパク共役型 ATP 受容体 P2Y2 によるアロディニア
檜槇大介（九大・薬・化学療法分子制御）井上和秀（国立医薬品食品衛生研）（15）血小板活性化因子 (PAF) の脊髄腔内投与によるアロディニアの誘発機構の解析
森田克也，森岡徳光，土肥敏博（広島大学大学院医歯薬学総合研究科病態探究医科学講座歯科薬理学）（16）新しい N-acetyl-aspartic-glutamate (NAAG) 分解酵素阻害薬の鎮痛効果について
山本達郎（千葉大学医学研究院麻酔学領域）（17）慢性疼痛における抗うつ薬の作用機序
鈴木高広，李永花，柴田政彦，真下節（大阪大学医学部麻酔科）（18）末梢神経損傷後の脊髄後角における接着因子の挙動
山中博樹

野口光一（兵庫医科大学解剖学第二講座）（19）サーモグラフィーを利用した痛みの研究
小山なつ（滋賀医科大学生理学第一講座）
平田和彦（福岡大学医学部麻酔科学講座）
岩下成人（滋賀医科大学生理学第一講座）（20）術後痛モデルを用いた先取り鎮痛に関する研究
村谷忠利１, 南

敏明１, 西村

渉１, 伊藤誠二２（１大阪医科大学麻酔科学教室，２関西医科大学医化学教室）（21）C 線維を上行する信号による末梢、脊髄、大脳での反応：Second pain の認知メカニズム？
秋 云海，乾 幸二，王 暁宏，Tuan Diep Tran，柿木 隆介（岡崎国立共同研究機構 生理学研究所 統合生理）（22）ラット腰神経根の圧迫または髄核接触による行動学的・組織学的変化— 腰椎椎間板ヘルニアの病態—
佐々木伸尚，矢吹省司，菊地臣一（福島県立医科大学医学部整形外科）（23）Neuroimaging (fMRI) 法による難治性疼痛に対する脳の機能解析
池本竜則１, 牛田享宏１, 谷口慎一郎１, 谷俊一１, 森尾一夫２, 佐々木俊一２, 田中茂樹 3（１高知医科大学運動機能学教室，２高知医科大学放射線科学教室，3 仁愛大学心理学教室）（24）中枢性疼痛（視床痛）に対する各種外科治療の治療効果
平戸政史，高橋章夫，宮城島孝昭，斎藤延人（群馬大学医学部脳神経外科）

教育講演

その 1
9月4日

午後 6 時～7 時

痛みの制御：ターゲットは脳か，脊髄か
土肥

修司

先生

岐阜大麻酔科

司会：大阪大麻酔
真下

314

節

先生

研究会報告その 2
9月5日

午後 3 時 20 分～4 時 20 分

痛みの分子メカニズムとペインリサーチ
野口

光一

先生

兵庫医大解剖

司会：和歌山県立医大解剖
仙波

恵美子

先生

【参加者名】伊吹

京秀（京都府医大・麻酔）
，小山

生理）
，岩下

成人（滋賀医大・生理），吉村

大・医・統合生理），古江水野楠（九州大・医・素樹（九州大・医・統合生理），加藤剛（九州大・医・統合生理）
，玉江
統合生理）
，古賀

昭裕（九州大・医・

浩平（九州大・医・統合生理），富永

真琴（三重大・医・生理）
，沼崎
理）
，森山

映政（九州

敏一（九州大・医・統合生理），達（九州大・医・統合生理）
，姜

統合生理）
，園畑

恵（九州

秀昌（九州大・医・統合生理），雅晴（九州大・医・統合生理），中塚

大・医・統合生理），八坂又吉

なつ（滋賀医大・満子（三重大・医・生

朋子（三重大・医・生理），冨樫

重大・医・生理），東智広（三重大・医・生理），村山奈美枝（三重大・医・生理）
，三村
生理）
，小西

明史（三重大・医・康信（三重大・医・生理），村谷

阪医大・麻酔），南忠利（大敏明（大阪医大・麻酔），伊藤二（関西医大・医化学）
，牛田
外科）
，池本

和也（三

誠

享宏（高知医科大・整形

竜則（高知医科大・整形外科）
，井上

智

剖）
，小畑

県医大解剖），仙波科），高橋

島県医大・整形外科）
，矢吹
科）
，高山

省司（福島県医大・整形外知能システム工学）
，村瀬
テム工学）
，石田

剖）
，山中

美行（日本大生理）
，久保田

本大生理）
，柿木

伊柄子（日

隆介（生理学研究所）
，乾

幸二（生

理学研究所），Tran Diep Tuan（生理学研究所），王暁宏

海（生理学研究所），廣江

総雄（生理学研究所），Nguyen誠知靖（長崎大・薬・分

杏奈（長崎大・薬・分子薬理），松本博樹（兵庫医大解剖）
，戴

幸一（日本

弘（福井大・工・将之（福井大・工・知能システム工学），

さき（長崎大・薬・分子薬理），野口千泉（広島大神経生理），岩田洋平（生理学研究所），秋

浩平 （福井大・工・知能システム工学）
，井上

子薬理）
，松尾

泰星（広島大神経生（生理学研究所），田村

一之（福井大・工・知能シス（長崎大・薬・分子薬理），上田芳彰（広島大神経生理），

智哉（広島大神経生理）
，鄭

大生理）
，坪井

輝（星城

圭（福

文治（福島県医大・整形外科），楠堂

井大・工・知能システム工学）
，池田

黒田

伸尚（福

剛史（名古屋大環境医

宣邦（広島大神経生理），柿村順一（広島大神経生理）
，大石

理）
，中本

錦（名古屋

朋子（名古屋大理学療法），松田大理学療法学科），緒方

和秀（国立医薬品食品衛生賢（名古屋大環境

泰洋（名古屋大環境医研），舟久保恵美（名古屋大環境医研）
，太田
研）
，肥田

公明（名

康子（名古屋大環境医研），田徹（名古屋大環境医研），余大環境医研），西嶋

辰幸（愛知医科大学），井上和之（福島県医大・整形外科），佐々木純（名古屋大環境医研）
，片野坂

医研）
，田口

松冨

渡辺

和枝（名古屋大環境

良子（名古屋大環境医研），高橋博紀（愛知医科大学），橋本大介（九州大・薬・化学療法分子制御学），

文男（千葉大整形外科），

修司（岐阜大麻酔科），水村

古屋大環境医研），小崎達

英雄（千葉大麻酔科），山田寛明（千葉大整形外科）
，蓮江

医研）
，佐藤

孝昭（群

政彦（大阪大麻酔科），山本郎（千葉大麻酔科），銅冶

村政史（群馬大脳神経外章夫（群馬大脳神経外科），宮城島

馬大脳神経外科），柴田

土肥志宣（和歌山恵美子（和歌山県医大解剖），森川吉博（和歌山県医大解剖），平戸重子（高知医科大）
，櫻井

研）
，檜槇

浩一（兵庫医大解剖），田村み

Thi Binh（生理学研究所），中田
土肥大貴（生理学研究所），

敏博（広島大・歯・薬理）
，森田

歯・薬理）
，倉石

克也（広島大・泰（富山医薬大薬品作用学），安東修（富山医薬大薬品作用学）
，仲田
薬理）
，井上

云

嗣

義啓（広島大・薬・敦子（広島大・薬・薬理），大下光一（兵庫医大解

整形外科）
，鈴木

高広（大阪大麻酔科），真下毅（兵庫医大解阪大麻酔科），李永花（大阪大麻酔科）

恭子（大
節（大

315

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）【概要】
近年，医療の現場では患者の Quality of Life (QOL) が重含む多角的な面からアプローチしなければ，更なる研究要視されるようになり，その一つとして，これまで耐えのための有効な戦略が確立できない。このような観点かるべきものとして軽視されてきた「痛み」を，積極的にら，疼痛機序の解明に向けた新たな展開の基礎を築くこコントロールすべきであるという考え方が強くなってきとを目的として，平成 14 年 9 月 5・6 日の両日，岡崎国ている。しかしながら，神経因性疼痛などの難治性疼痛

立共同研究機構・生理学研究所において，「痛みの基礎とは，旧来の鎮痛薬が奏功せず，その発症機序も未だ十分

臨床：その接点から新しい展望を探る」と題した研究会には分かっておらず，患者は長期にわたる痛みにただじを催した。本年度はその第 2 回であり，研究会では，昨っと耐えるしかないのが現状である。このような点から，

年に引き続いて基礎・臨床の異なった立場から「痛み」

難治性疼痛の発症機序の解明，ひいては新しいタイプのの研究に携わる方々に最新の研究成果を紹介いただいた。

鎮痛薬の開発が，現在の急務となっている。米国では，

内容的には，痛覚受容器やイオンチャネルに関する基「脳の 10 年 (the Decade of Brain) 」に続いて，2001 年に礎的研究，炎症モデルや神経因性疼痛モデルなどの動物「痛みの 10 年 (the Decade of Pain Control and Research) 」

モデルを用いた疼痛発現機序の解析，生体内疼痛関連物が宣言され，今後の研究成果が期待されている。

質の痛覚可塑性における役割，神経因性疼痛や椎間板ヘ

最近の分子生物学の急速な進展によってさまざまなタ

ルニヤなどの病態生理，脳磁図や fMRI などを用いた痛

イプの痛み受容体や痛覚伝導に関与するイオンチャネル

みのイメージング，疼痛の発症メカニズムに関する臨床が同定されているが，このような分析的基礎研究の成果

的アプローチなど，基礎および臨床の幅広い領域を網羅がヒトにおける疼痛にどのように関与しているのかといしたものとなった。最後に，本研究会のために多大な努う点に関しては未解明な部分が多い。多種多様な病態生

力を惜しまずご尽力いただいた生理学研究所関係各位に理からなる痛みの制御機構や疼痛発現メカニズムは，個深く御礼を申し上げたい。

体レベルあるいはヒトを対象としたよりマクロ的研究を（1）カプサイシン受容体 TRPV1 の感作・脱感作の分子機構
沼崎満子（三重大学医学部分子細胞生理学）

組織損傷や炎症時に放出される様々な炎症関連物質が関与しないことが分かった。マウス後根神経節細胞にお疼痛発生や痛覚異常に関与することが知られている。私

いて，パッチクランプ法を用いてカプサイシン活性化電たちは，細胞外 ATP やブラジキニンが，それらの Gq 共流を測定すると，UTP によって ATP と同程度の電流増強

役型受容体活性化からPKC によってカプサイシン受容体が観察され，それがスラミンによって阻害されたことかをリン酸化してTRPV1の活性増強をもたらすことを報告

ら，P2Y2 受容体が関与するものと推定された。ラット後してきた。さらに，PKC によってリン酸化される TRPV1

根神経節細胞で TRPV1, P2Y1, P2Y2 の mRNA 発現を検討の 2 つのセリン残基を同定した。異所性発現系においてすると，TRPV1 mRNA は P2Y1 mRNA ではなく P2Y2観察されたP2Y 受容体を介したTRPV1の活性増強が動物

mRNA と共発現しており，膜電流測定で得られた結果をの行動レベルに反映されるかどうかをマウスを用いて検支持した。さらに，P2Y2 受容体の刺激物質である UTP討した。野生型マウスでは，ATP の足底への投与によっの投与は ATP と同様の熱性痛覚過敏を引き起こした。

て熱性痛覚過敏が観察された。この熱性痛覚過敏は発痛物質カプサイシンはまた，鎮痛薬として使われて

TRPV1 欠損マウスではみられず，TRPV1 と ATP の機能

おり，細胞外 Ca2+依存性の脱感作がその細胞レベルのメ連関が個体レベルで明らかになった。しかし，P2Y1 欠損

カニズムの 1 つと考えられている。そこで，多くの Ca2+

マウスでも野生型と同様の熱性痛覚過敏が認められ，マ

透過性チャネルの不活性化に関与する Ca2+ 結合蛋白質

ウスにおいては ATP による痛覚過敏には P2Y1 受容体はカルモジュリン (CaM) と TRPV1 の関連を検討した。生化316

研究会報告学的手法によって TRPV1 と CaM の結合が明らかとなり，

細胞外 Ca2+依存性の脱感作が減弱しており，CaM/Ca2+複TRPV1 の C 末端の 35 アミノ酸がその結合に重要である合体のこの35アミノ酸部位への結合が脱感作をもたらすことが判明した。この 35 アミノ酸を欠失した変異体では，ものと推測された。

（2）TRPV1 ノックアウトマウスにおけるブラジキニン応答の行動学的および生理学的解析
片野坂公明１，Banik Ratan Kumar１，Grion Moreno Rocio１，富永

真琴２，水村和枝１（名古屋大学環境医学研究所１，三重大学医学部２）

損傷組織に生じる内因性発痛物質ブラジキニン (BK)

10 倍高濃度の BK(10-4 M) を注入した場合の足舐め行動

は，侵害受容器を興奮させることにより痛みを引き起こ

では，両者の間に有意な差は見られなかった。この結果す。これまでに我々は，侵害受容器に存在する熱トラン

から，TRPV1 は BK による発痛に関与しているものの，

スデューサーであるカプサイシン受容体 (TRPV1) の活

高濃度の BK に対しては TRPV1 の寄与が小さくなること

性化温度閾値が，BK により室温レベルにまで低下するが示唆された。

ことを明らかにした。この実験結果および他の報告から，

次いで，BK に対する単一神経線維レベルの応答を，BK が TRPV1 の活性を介して侵害受容器の興奮を引き起皮膚－伏在神経単離標本から記録した。投与した BK のこしている可能性が想定されている。この BK の発痛作濃度域に依らず，BK に対する応答の強さおよび BK 感受用に対する TRPV1 の関与についてさらなる検討を加え性線維の割合のいずれについても，KOマウスと野生型マるため，今回我々は TRPV1遺伝子を欠損させたノックア

ウスとの間で有意な違いは見いだせなかった。さらに，

ウト(KO)マウスにおいて，BK による痛み関連行動，お培養後根神経節細胞において，BK 投与により細胞内 Ca2+

よび BK に対する侵害受容器の応答がどのようになって濃度の増加が観察された細胞の割合は，KOマウスと野生いるかを調べた。

型マウスとの間でほぼ同じであった。

まず行動レベルでは，足底皮下への BK（濃度 10-5 M）

以上の結果，BK による侵害受容器の興奮には部分的の注入後に足舐め行動を示す個体の割合は，野生型に比に TRPV1 が関与するが，TRPV1 を介さない機構も存在

べて KO マウスで有意に低く，また足を舐めている時間することが示唆された。

も KOマウスの方で短い傾向が見られた。しかしながら，（3）マウス後根神経節ニューロンにおける TTX 感受性持続型 Na 電流の解析
松冨智哉１，柿村順一１，鄭泰星１，大石芳彰１，中本千泉１，仲田義啓２，緒方宣邦１（広島大学大学院医歯薬総合研究科・１ 神経生理学，２ 薬効解析科学）

後根神経節 (DRG) には 7 種類の電位依存性 Na チャネ

大型 DRG 細胞においては，速い一過性の Na 電流に伴ルが発現し，侵害情報を含むさまざまな感覚信号の伝搬って，低振幅で持続性の内向き成分が観察された。このに役割分担して機能していると考えられる。そのうち持続性成分は高濃度の Cd2+により影響を受けず，外液

TTX 非感受性 Na チャネルである NaV1.9 は主に C 線維

Na 濃度に依存することより，Na 電流であると考えられを発する小型 DRG 細胞に発現し，持続型の Na 電流を起た。また TTX 投与により消失することやカイネティクス

こすことを既に報告している。今回私たちは主に大型の違いから，小型 DRG 細胞でみられる NaV1.9 による電DRG 細胞においてみられる持続型の Na 電流を記録した流とも異なる電流であった。活性化閾値は約-60mV であので報告する。

り，一過性 Na 電流の閾値（約-40mV）より過分極側にシ

317

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

フトしていた。さらに一過性 Na 電流が不活性化する条されなかった例，逆に NaV1.6-mRNA の発現が観察され件下でも，持続性内向き成分は不活性化を受けず単独でなかった細胞でも明瞭に電流が記録された例もあり，観察された。これらの結果より，持続性内向き成分は，NaV1.6 と持続型 Na 電流とのはっきりした相関関係は認一過性 Na 電流とは別のチャネルを介するものであるとめられなかった。

結論された。これまで報告されている TTX 感受性の持続以上のごとく，大型 DRG 細胞において観察された持型 Na 電流は，殆どの場合，「一過性 Na 電流の遅い不活続型 Na 電流は，従来報告されている TTX 非感受性持続性化相」として記録され，関与するチャネルの遺伝子型

型 Na 電流とは機能的にもチャネルタイプとしても異なとしては NaV1.6 の可能性が強く示唆されている。一方，

るものである可能性が強い。この持続型 Na 電流は，そ大型 DRG 細胞における持続型 Na 電流は，速い一過性のの著しく遅い時間経過や小さい電流値のため，活動電位成分を全く含まない電流であった。また，パッチクランの発生・伝搬自体には関与せず，小型 DRG 細胞におけプ法と Single cell RT-PCR を組み合わせた検討では，る NaV1.9 電流の役割と同様に，大型 DRG 細胞での閾値NaV1.6-mRNA を発現していた細胞でも電流が全く記録

下での興奮性を制御していると考えられる。

（4）ラット後根神経節初代培養細胞におけるカプサイシンの反応に対するカンナビノイドの抑制効果について
大下恭子１，河本昌志１，天野 託２，酒井規雄２，弓削孟文１，唐和斌 3，井上敦子 3，仲田義啓 3（広島大院医歯薬学総合研究科，１ 麻酔蘇生学，２ 神経・精神薬理，3 薬効解析学）

カンナビノイドは神経因性疼痛や炎症性疼痛モデル動

たが，アナンダミドは無影響であった。アナンダミド，

物における痛覚過敏を抑制することが報告されている。

2-アラキドノイルグリセロール，HU210（CB1アゴニスト）

一次知覚神経には，カンナビノイド受容体 (CB1) とカプはカプサイシンによる 45Ca 取り込みを濃度依存性に抑サイシンの受容体 (TRPV1) が存在し，また，内因性のカ制した。CB1 アゴニストによる抑制効果は AM251（CB1ンナビノイドであるアナンダミドは TRPV1 の内因性リアンタゴニスト）により拮抗された。一方，カプサイシ

ガンド候補としても注目されている。そこでカンナビノ

ン，アナンダミドはサブスタンス P 遊離増加を引き起こ

イドの作用機序を解明する目的で，カンナビノイドがし，両者の反応はカプサゼピン（TRPV1 アンタゴニス

TRPV1 活性を調節している可能性を考え，ラット後根神ト）により抑制された。しかし，CB1 アゴニストはカプ

経節初代培養細胞（DRG 細胞）を用いて，アナンダミド

サイシンによるサブスタンス P 遊離増加を抑制しなかっの効果，及びカプサイシンの反応に対するカンナビノイ

た。

ドの効果を検討した。
Wistar 系雄性成熟ラットより脊髄後根神経節を単離し，以上の結果から，一次知覚神経において，カンナビノ
イドは TRPV1 による反応を CB1 を介して抑制すること

酵素処理分散法により DRG 細胞を作成した。培養 5 日が示唆された。また，本研究の DRG 細胞の標本では，目に，細胞内への 45Ca 取り込み，サブスタンス P 遊離

CB1 により抑制される TRPV1 の反応と，CB1 により影量（ラジオイムノアッセイ法）の定量を行った。

響を受けないTRPV1 の反応が観察され，これは各受容体

カプサイシンは濃度依存性に 45Ca 取り込みを誘発し318の局在の相違による可能性があると考えた。

研究会報告（5）一次知覚神経系における oncostatin M の役割について
田村

志宣，森川

吉博，仙波

恵美子（和歌山県立医科大学第二解剖学）

Interleukin-6 メンバーの一員である oncostatin M(OSM)

多重免疫組織染色を行ったところ，ほとんどの OSM 受は，1996 年に，種々のサイトカインの刺激で活性化され容体陽性のニューロンは TrkA 陽性ではなく，Ret 陽性のる転写因子 STAT5 により制御される遺伝子のひとつと小型ニューロンに多く属することがわかった。さらに，

して単離された。そして，発生過程における大動脈・生この OSM 受容体陽性の小型ニューロンは substance P や殖器・中腎領域での造血，胎仔肝臓の成熟などOSM特異CGRP などの neuropeptide は有さず，カプサイシン受容的な作用がこれまでに報告されている。しかしながら，体である TRPV1 と ATP 受容体である P2X3 の両受容体

神経系におけるOSMの役割については，未だ報告は少なを共に有することが明らかになった。

い。そこで，私たちは，成獣マウスの神経系における OSMの新たな生物学的作用の検索を試みた。

OSM と同じメンバーである leukemia inhibitory factor(LIF) の受容体も後根神経節に発現しており，損傷したニ

初めに，神経系におけるOSM 受容体の発現を検討する

ューロンに対して神経栄養因子作用を発揮すると考えらために，中枢神経系及び末梢神経系において，ノーザンれている。しかしながら，多重免疫組織染色により，LIF

ブロット解析を行ったところ，嗅球においてその発現が受容体の発現パターンは OSM 受容体の発現パターンと認められたことに加え，三叉神経節と後根神経節においは全く異なり，これらのことから，LIF とは異なる OSMて非常に強い OSM 受容体の発現を認めた。ISH 法を用い特異的な作用が後根神経節とくに侵害受容器である小型て検討を行った結果，OSM 受容体は小型一次知覚ニューニューロンに存在することが示唆された。

ロンに発現していた。OSM 受容体に対する抗体を用い，（6）三叉神経第 2 枝損傷モデル動物における主知覚核ニューロンの反応性
坪井 美行１,２，呉軍１，清水 康平 3，久保田 伊柄子 4，岩田 幸一１,２（１日本大学歯学部生理学教室，２日本大学歯学部総合歯学研究所機能形態部門，）
日本大学大学院 （3 保存学 II，4 歯科麻酔）【 目 的 】 三 叉 神 経 第 2 枝 に CCI を 施 し て 作 成 し た

0.8g, n=6; sham: 34.5±8.5, n=4, p < 0.01) 。2. 自発放電頻neuropathic pain モデルラットと正常ラットの三叉神経主度は，sham に比べ有意に高かった (CCI: 9.4±1.3 Hz,

知覚核および三叉神経脊髄路核尾側亜核ニューロンの各

n=30; sham: 0.2±0.1 Hz, n=10, p < 0.01) 。3. 侵害刺激後放種刺激に対する応答特性および自発活動を調べ,三叉神

電頻度は，sham に比べ有意に高かった (CCI: 14.1±2.0Hz,

経第 2 枝領域における異常疼痛発症に対するそれぞれの

n=30; sham: 0.9±0.6 Hz, n=10, p < 0.01) 。4. WDR ニュー核の役割について検索した。【方法】実験には SD 系雄ロンの機械刺激に対する反応は，非侵害レベルにおいて性ラットを用いた。機械刺激に対する逃避閾値と熱刺激有意に高かった (CCI: 15.7±1.1 spikes/s, n=16; sham: 3.5±に対する逃避潜時を測定した後，ネンブタール麻酔下で1.1 spikes/s, n=6, p < 0.05) 。一方，脊髄路核尾側亜核ニュ

三叉神経第 2 枝を 2 箇所緩く 4.0 chromic gut で結紮したーロン活動の記録実験からは，以下の結果を得た。1.機(CCI)。顔面領域の機械刺激に対してneuropathic pain が確

械刺激に対する逃避行動閾値は，CCI 動物の方が sham 動

立された動物について電気生理学的実験を行った。【結物に比べ有意に低かった (CCI: 6.7±1.5g, n=6; sham: 34.5

果】主知覚核ニューロン活動の記録実験から，以下の結±8.5, n=4, p < 0.01) 。侵害性機械刺激に対する逃避頻度果を得た。1. 機械刺激に対する逃避行動閾値は，CCI 動は，CCI 動物の方が sham 動物に比べ有意に高かった物の方が sham 動物に比べ，有意に低かった (CCI: 3.1±

(CCI:70.8±8.7%, n=6; sham: 12.5±7.2, n=4, p < 0.05) 。

319

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

2.WDR ニューロンの機械刺激に対する反応は非侵害おおける痛覚異常の発症に関与する可能性が示された。一

よび侵害レベルにおいて有意に高かった (p < 0.05) 。

方，侵害刺激における異常疼痛の発症に対しては，三叉【結論】三叉神経第 2 枝障害により顔面領域に発症する異神経脊髄路核尾側亜核が強く関与する可能性が示唆され常疼痛において，三叉神経主知覚核は主に非侵害刺激にた。

（7）脊髄後角深層細胞におけるサブスタンス P の抑制系神経伝達に対する賦活化作用
中塚映政，園部秀樹，古江秀昌，吉田宗人，吉村恵（和歌山県立医科大学整形外科学教室，九州大学大学院統合生理学教室）

日常の中で遭遇する疼痛に対して様々な治療がなされ脊髄後角深層細胞からパッチクランプ記録を行うと，グているが，幻肢痛・脊髄損傷後疼痛・反射性交感神経性

ルタミン酸を介する興奮性シナプス後電流（以下 EPSC）

ジストロフィーなどの神経因性疼痛や慢性炎症に伴う遷ならびに GABA またはグリシンを介する抑制性シナプ

延性疼痛に対する治療は未だ確立されていない。サブス

ス後電流（以下 IPSC）が記録された。SP および NK1 受

タンス P（以下 SP）はこれら難治性疼痛に関与している

容体作動薬を潅流投与すると，グルタミン酸を介すると考えられており，痛覚系において最も詳細に研究され

EPSC が有意に増強するだけでなく，GABA またはグリている代表的な神経ペプチドである。しかしながら，近シンを介する IPSC も著明に増強した。SP 受容体阻害剤

年，SP 受容体拮抗薬は鎮痛効果を示さないという報告がの臨床応用は難治性疼痛などの痛み治療に対して長らく散見され，更に NK1 受容体ノックアウトマウスを用いた期待されてきたが，未だ実用化されていない。今後，SP

研究においても，急性疼痛および慢性疼痛に対する鎮痛受容体阻害剤の臨床応用を考える上で，本研究で明らか作用は明らかではなかった。我々はその機序を解明するになった SP 受容体による抑制性シナプス後電流の賦活ために，脊髄スライス標本からパッチクランプ記録を行化作用を考慮に入れることが必要であると推察された。

い，脊髄後角深層細胞における SP の作用を検討した。

（8）非侵害性刺激によって誘起される脊髄後角表層の抑制性シナプス応答の解析
古江

秀昌・加藤

剛・八坂

敏一・吉村

恵（九州大学大学院 医学研究院 統合生理学）

脊髄後角第Ⅱ層，いわゆる膠様質は痛みを伝える Aδ

その応答は数秒～数十秒間持続した。次に，in vivo 標本

線維や C 線維とともに抑制性介在ニューロンの密な投射から記録を行い皮膚へ触刺激を加えると，一過性に IPSCを受ける。また，種々の疼痛モデル動物において抑制性の発生頻度と振幅が著明に増大し，その応答は刺激終了

シナプス入力の脱落が観察されるなど，膠様質は痛みの後にもバースト状に持続した。機械的痛み刺激では持続伝達や調節さらに痛覚回路の可塑性発現に重要な役割を性の応答は観察されなかった。一方，Aδ 線維やC 線維の演じている。本研究では，脊髄スライス標本および in vivo

後根刺激および皮膚への触や機械的痛み刺激によって誘標本からのパッチクランプ記録法を用い，膠様質細胞に起される興奮性シナプス応答では，IPSC で刺激終了後に誘起される抑制性シナプス応答を記録・解析した。スラ

みられたような持続性の EPSC の発生は全く観察されなイス標本を用い Aδ 線維や C 線維の後根刺激を行うと，かった。以上より，非侵害性刺激によって誘起される抑GABA およびグリシンを介した抑制性シナプス後電流

制性のバースト状のシナプス応答は抑制性介在ニューロ(IPSC) が誘起された。これらの細胞の中には単発刺激にンの膜特性によるものと推測され，この膜特性が脊髄によってバースト状の IPSC を誘起するものが観察され，おける痛みの抑制に寄与することが示唆された。

320

研究会報告（9）ラット大脳皮質第一次体性感覚野 (SI) における in vivo patch clamp 法を用いたシナプス応答の解析
水野雅晴，土井篤，八坂敏一，古江秀昌，粟生修司*，吉村恵（九州大学・医学研究院・統合生理学・*九州工業大学・生命体工学・脳情報）【目的】末梢の触・痛覚情報は，視床を介して大脳皮質へ

毛へ触刺激を加えると，この EPSC の振幅と発生頻度が伝えられる。末梢への触・痛刺激に対する第一次体性感

著明に増大した。また周期的なバースト状の EPSC （オ覚野神経細胞のシナプス応答の詳細な解析を目的に，皮シレーション）を示す細胞もみられた。このオシレーシ質細胞から in vivo patch clamp 記録を行ない，鬢毛の触ョンは，CNQX を皮質表面に潅流投与すると抑制された。

覚刺激および視床電気刺激によって誘起されるシナプス

また，中継核の視床核を単発電気刺激することによって応答を記録解析した。【方法】In vivo 条件下で blind patchも消失した。これらのことより記録細胞に観察されたオ

clamp 法をラット第一次体性感覚野に適用した。鬢毛へシレーションは視床活動由来であることが示唆された。

の感覚刺激はブラシを用いて加えた。視床核は同芯円双一方，視床へ比較的弱い電気刺激を与えた場合，皮質の極電極を用いて電気刺激した。記録した細胞の形態観察

記録細胞では短い潜時（約2ms）と長い潜時（約 120ms）

は，電極内から注入した neurobiotin を用いて行なった。

の EPSC が得らた。この皮質細胞は視床より単シナプス【結果と考察】皮質 IV/V 層の細胞から記録を行なうと，性および多シナプス性の入力を受けていることが示唆さ

自発性の興奮制シナプス後電流 (EPSC) が観察され，鬢れた。

（10）メラノーマ細胞同所移植マウスにおける疼痛反応と発生機序
安東嗣修（富山医科薬科大学薬学部薬品作用学）

癌患者では，癌の進行に伴って痛みの発生頻度が増加していた。移植後 20 日目において，morphine（3 及びし，QOL の低下をもたらす主因となる。しかしながら，5mg/kg）及び gabapentin（100 及び 300 mg/kg）の経口投

腫瘍細胞が直接の原因となる疼痛の発生機序に関する研与が，痛覚過敏を用量依存的に抑制したが，diclofenac

究は，動物モデルの欠如からほとんど行われていなかっsodium（10 及び 30 mg/kg）の腹腔内投与は抑制しなかった。そこで，我々は，C57BL 系マウス由来のメラノーマた。移植後 16 から 20 日目の移植側後肢からメラノーマ

細胞 B16-BL6 を C57BL/6 系マウス後肢足蹠に同所移植す

細胞塊を摘出し，水抽出液 （1 及び 2 mg 抽出物/20 ml）

ることにより動物モデルの作製を試みた。移植後 11 日目を作製した。抽出液（1 及び 2 mg 抽出物/20 ml）のマウ

より，移植側後肢に有意な腫脹が観察され，その後，指ス後肢足蹠への注射が，用量依存的に浮腫及び機械刺激

数関数的に増大した。移植後10日目より，von Frey filament

に対する痛覚過敏を生じた。これらの反応は，carrageenan

による機械刺激に対し著しい痛覚過敏が生じた。腫瘍中(4%) に よ る 浮 腫 及 び 痛 覚 過 敏 を 抑 制 す る 用 量 の心部は，触刺激により疼痛反応を生じなかったが，そのdiclofenac sodium（10 及び 30mg/kg）の腹腔内投与では抑周辺領域に触アロディニアを生じた。また，腫瘍部への制されなかった。メラノーマによる疼痛様反応は，少な

舐め行動時間が増加し，坐骨神経の自発発火が増加した。

くとも一部，皮膚における神経線維分布の変化およびメ

腫瘍周辺部の表皮内で protein gene product 9.5 陽性神経線

ラノーマが遊離するプロスタグランジン類以外の発痛物

維が増加したが，腫瘍中心部の表皮では神経線維が消失

質が原因となっていると考えられる。

321

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（11）ラット脊髄膠様質神経興奮に対するカプサイシンの作用
楠堂

電位感受性色素を用いた神経活動の光計測法を用いて，

圭（福井大学工学部知能システム工学科）

1.5µM) はこの成分も濃度依存的に抑制した。また，カプ

脊髄切片後角Ⅱ層に，後根 C 線維への単発刺激で生じる

サイシン (1.5µM) を15 分以上投与し続けると抑制から回神経興奮を計測し，カプサイシンの効果を調べた。

復しなかった。グリシン・GABA の阻害薬である BMI・

カプサイシン (1.5µM) は脊髄後角領域で光学的計測法

STRY 投与下でカプサイシンを投与しても，抑制作用がにより捉えられた神経興奮の最大振幅を約 20%抑制し，みられた。次に細胞外のカルシウムイオンを除去した条

この効果は濃度依存的で Kd=0.5µM であった。受容体阻件下でカプサイシンを投与したところ，抑制作用が見ら

害薬カプサゼピン (10µM) はカプサイシンの効果に拮抗れなかった。
以上の結果は，カプサイシンが直接シナプス前終末にした。
外液の pH を 7.8 から 6.6 に下げると神経興奮が抑制さ抑制的に作用していること，カルシウムチャネルが関与れたが，カプサゼピンにより阻害された。興奮性アミノ

していること，バニロイド受容体の脱感作が関与してい酸受容体拮抗薬 AP5 (30µM) と CNQX (10µM) の存在下でること，そしてpH や温度変化の受容にバニロイド受容体

は神経興奮の緩除成分が消失しシナプス前興奮すなわちが関与している可能性を示唆している。

入力線維終末の興奮が記録できる。カプサイシン (0.15 -（12）脊髄後角 1 層の投射細胞におけるシナプス可塑性池田弘（福井大学工学部知能システム工学科）

脊髄後角でのシナプス伝達の長期増強は痛覚過敏やア

inducible NO (iNO) シンターゼの抑制剤 AMT の投与下でロディニアの惹起に重要な役割を担っていると考えられは抑制された。また，短時間の低頻度刺激（2Hz, 30 秒）ている。我々は，逆行染色によって識別された投射細胞では起きなかった長期増強が NO ドナーの長時間投与にからパッチクランプを行うことで，脊髄後角 1 層の投射

よって促進された。次に我々は，神経線維終末の活動へ細胞が長期増強を示すことを明らかにした

(1)

。しかし，

の低頻度刺激の影響を調べるために，神経線維終末のみ

パッチクランプ法では技術的に長時間の神経活動の記録

を後根より順行性に染色して計測した。その結果，低頻は困難である。そこで我々は，長時間記録が可能な膜電度刺激によって終末の活動が長期的に増強された。また，

位感受性色素を用いた光計測法によって脊髄後角 1 層のその増強は投射細胞で見られた増強と同様 AMT の投与投射細胞で起こる長期増強の計測とメカニズムの解析を下で抑制された。これらの結果より，本研究で見られた試みた。脳幹へ膜電位感受性色素を注入することによっ

投射細胞の長期増強は，iNO シンターゼによって長時間て逆行染色された脊髄後角 1 層の投射細胞は後根への低NO が合成され，その NO が終末に作用することによっ

頻度条件刺激（2Hz，2 分間）によって 2 時間以上持続すて起こると考えられる。

る神経活動の増強が起こった。またこの増強は，選択的322(1) Ikeda et al., 2003, Science 299; 1237-1240.

研究会報告（13）炎症性痛覚過敏における Prostaglandin 産生機構
伊吹京秀（京都府立医大・麻酔）
末梢性炎症に伴う痛覚過敏において，炎症局所およびける PGE2 の上昇は COX-2 選択的阻害剤である NS398

中枢神経系で神経の興奮性増強に関与する Prostaglandin

をカラゲニン局注10分前に投与すると有意に抑制された(PG) 産生メカニズムの解明を，Cyclooxygenase-2 (COX-2) ,が，局注 2 時間後投与では有意な効果は見られなかった。

Prostaglandin E2 (PGE2) に注目して行った。まず COX-2

カラゲニンモデルでの痛覚過敏は局注直後から見られ 2および PGE2 産生の最終段階酵素である PGE2 synthase

時間後に最大に達し以後 6 時間後まで同程度に観察され(PGES) の局在を免疫組織化学的に調べたところ，いずれた。カラゲニン局注 2 時間後に NS398 を腹腔内投与するも脳，脊髄の実質，くも膜下腔の血管内皮細胞に局在しと直ちに痛覚過敏は抑制され，作用部位同定のためにくていた。これらは同一細胞に共存し共存率は 90 %以上でも膜下腔投与したところ著明な抑制効果が見られた。こあった。免疫陽性血管内皮細胞は広く中枢神経系に分布

れらより，カラゲニンモデルにおいて炎症後期の痛覚過し部位差は認められなかった。なお COX-2 免疫陽性神経

敏に中枢神経系の C0X-2 の関与が示唆された。炎症局所

細胞は無刺激時，脳内の限定された部位に観察されたが，ではマクロファージ様細胞に COX-2，PGES 免疫陽性細炎症惹起により変化しなかった。PGES 免疫陽性細胞は胞が観察されたが同一細胞における共存率は低かった。

無刺激時には認められなかった。次にカラゲニン炎症モ

局所では PGE2 以外のPGも興奮性増強に関与している可デルで COX-2 免疫陽性血管内皮細胞の経時的変化を調能性が考えられる。局所から中枢神経系への炎症情報伝

べたところ，脳，脊髄ともに炎症惹起 3 時間後に観察さ達に関与する物質を同定するために，血中各種サイトカ

れ 6 時間後にはその数は最大になり以後減少した。脳脊インの測定を行ったが，IL-6 が関与する可能性が示唆さ

髄液中のPGE2 も同様の経時的変化を示し，6 時間後におれた。

（14）G タンパク共役型 ATP 受容体 P2Y2 によるアロディニア
檜槇大介（九大・薬・化学療法分子制御）井上和秀（国立医薬品食品衛生研）
ATP は知覚神経においてイオンチャネル内蔵型 P2X 受底部に投与すると濃度依存的にアロディニアが誘発され，容体を介して，痛覚伝達に関与している。我々は既に，

これは P2 受容体拮抗薬の投与，および P2Y2 受容体のア

P2X 受容体アゴニストα, β-methylene ATP (αβmeATP) を

ンチセンスヌクレオチドで P2Y2 受容体をノックダウン

ラットの足底部に投与する事で，中型でカプサイシン非することにより消失した。UTP により引き起こされるア

感受性の脊髄後根神経節 (DRG) 神経に発現する P2X2/3

ロディニアはαβmeATP により誘発されるそれよりも長受容体を介してアロディニアを誘発することを明らかに時間持続した。αβmeATP と異なり，UTPにより引き起こした (J. Neurosci., 20, RC90, 2000) 。一方，DRG には様々されるアロディニアはカプサイシン感受性神経を破壊しなサブタイプの G タンパク共役型 P2Y 受容体が発現してたラットでは誘発されなかった。しかしながら，カプサ

いるにも関わらず，その痛覚伝達系における役割は明ら

イシン受容体アンタゴニストであるカプサゼピンは UTPかにされていない。

誘発アロディニアには影響しなかった。これらの結果よ

そこで我々は痛み行動における DRG での P2Y 受容体
2+

り，UTP 感受性 P2Y2 受容体を刺激することにより引きの役割について研究を行った。まず，Ca イメージング起こされるアロディニアは，小型でカプサイシン感受性（fura-2法）を用いて，小型でカプサイシン感受性DRG 神

DRG 神経に依存するが，カプサイシン受容体には依存し経の多くに UTP 感受性 P2Y2 受容体が発現している事をないメカニズムにより誘発されることが示唆された。

明らかにした。P2Y2 受容体アゴニストである UTP を足323

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（15）血小板活性化因子 (PAF) の脊髄腔内投与によるアロディニアの誘発機構の解析
森田克也，森岡徳光，土肥敏博（広島大学大学院医歯薬学総合研究科病態探究医科学講座歯科薬理学）

組織損傷や炎症に伴う慢性疼痛などの侵害受容器の持を誘発することを見い出した。Lyso-PAF は 30 pg まで影続した活性化は痛覚伝導に関与する末梢および中枢神経

響しなかった。脊髄後根神経節細胞に PAF 受容体 mRNAの構造的，機構的変化を引き起こし，痛覚過敏やアロデの発現を認めた。PAF のアロディニア誘発は PAF 受容体

ィニアを誘発することが明らかにされつつある。近年，阻害薬 TCV-309，P2X 受容体阻害薬 PPADS，NMDA 受

痛みの研究には長足の進歩が見られ，グルタミン酸受容容体阻害薬 MK806，NO 合成酵素阻害薬 7-nitroindazole

体，ATP 受容体，プロスタノイド受容体等が痛覚過敏や(7-NI) ，NOスカベンジャー carboxy-PTIO, hemoglobin，

アロディニアの発症に重要な役割をはたすことが示唆さ

Soluble guanylate cyclase 阻害薬 ODQ, NS 2028 および

れてきている。本研究は，炎症脂質メディエーター血小PKG 阻害薬 Rp-8-pCPT-cGMPS の前処置で抑制された。

板活性化因子 (PAF) がアロディニア発症に関与する可能PAF 誘発アロディニア反応および痛覚過敏反応はカプサ

性について検討を加えた。

イシン感受性神経破壊マウスにおいて消失した。

薬物は ICR 系雄性マウスの第 5, 6 腰椎間に髄腔内投与以上の結果より，PAF は PAF 受容体に作用してアロデした。アロディニア反応は筆でマウスの側腹部，下肢のィニアを誘発し，その機序にP2X 受容体，NMDA 受容体

触覚刺激に対する逃避行動，および von Frey hairs 刺激におよび NO-cGMP 系を介した機構が含まれること，さらよるマウス後足引込め反射閾値より評価した。

に，PAF 誘発アロディニアおよび痛覚過敏反応は共に C

PAF の髄腔内投与は極めて低濃度より濃度依存的 (3線維が介在する可能性を示唆した

fg-1 pg) に強力なアロディニア反応および痛覚過敏反応（16）新しい N-acetyl-aspartic-glutamate (NAAG) 分解酵素阻害薬の鎮痛効果について
山本達郎（千葉大学医学研究院麻酔学領域）

NAAG は，哺乳動物の中枢神経系で最も豊富に存在してから mGluR3 に作用すると考えられる。また，NAAGている神経伝達物質の 1 つであることが報告されている。

か ら 放 出 さ れ る glutamate は シ ナ プ ス 外 に 存 在 す る

NAAG は，それ自体 mGluR3 の作動薬であり，同時に

mGluR に作用することが推定される。このように，NAAG

NMDA 受容体の mixed agonist/antagonist として作用するの生体内での機能に関しては複雑であり，現在十分にはことが知られている。また，NAAG は分解されると検討されていないのが現実である。私は，NAAG peptidase

glutamate を放出するため，glutamate の供給源でもある。

inhibitor である 2-PMPA を髄腔内投与し，その鎮痛効果

NAAG は NAAG peptidase により分解されることが知らを報告してきた。しかしながら，2-PMPA は mGluR3 にれている。NAAG peptidase は 2 種類の isozyme が存在す

対して拮抗作用があることが知られており，このようなる。NAAG peptidase は glia 細胞の細胞膜上に存在する。

研究を行うには適当ではない。今回は，mGluR3 に作用

従って，刺激により放出された NAAG はシナプス間隙でしない新しい NAAG peptidase inhibitor を合成し，その鎮は分解されることなく，シナプス間隙外に出てから分解痛効果を検討したので報告する。

されることとなる。NMDA 受容体などのイオンチャネル

NAAG peptidase inhibitor としては，ZJ-11（髄腔内投型受容体はシナプス後膜上に存在するが，代謝型の受容与・静脈内投与），ZJ-17（髄腔内投与），ZJ-43（静脈内投体はシナプス外に存在することが知られている。このよ与）を用いた。疼痛モデルとしては，ラットホルマリン

うな解剖学的特徴から，NAAG は放出されるとシナプステスト（ラット後肢に 5% formalin を 50ml 皮下注）と神後膜の NMDA 受容体に作用し，その後シナプス外に出経因性疼痛モデルの 1 つである Seltzer モデル（ラット坐324

研究会報告骨神経を 8-0 silk にて半周結紮）を用いた。

とにより完全に拮抗された。また，ZJ-11, ZJ-17, ZJ-43 のホルマリンテストでは ZJ-11 及び ZJ-17 の髄腔内投与・ZJ-11 及び ZJ-43 の静脈内投与により，第 1 相・第 2髄腔内投与・静脈内投与により，副作用は見られなかった。

相ともに投与量依存性に鎮痛効果を示した。その効果は，以上の結果より，NAAG peptidase inhibitor が各種の疼

第 2 相でより著明であった。ZJ-11 の髄腔内投与・静脈痛モデルにおいて鎮痛効果を示すことがわかった。その内投与で同様に，ホルマリンにより誘導される脊髄後角作用機序は，NAAG peptidase inhibitor により蓄積されたの第 I-II 層の Fos 蛋白の誘導が抑制された。Seltzer モデ

NAAG による mGluR3 の活性化により，脊髄後角浅層へ

ルでも，ZJ-11 及び ZJ-17 の髄腔内投与・ZJ-11 及び ZJ-43の侵害刺激入力を抑制されることが推測された。これらの静脈内投与により投与量依存性に mechanical allodyniaの薬剤は，副作用が見られず，今後臨床応用が期待できの程度は抑制された。これらの鎮痛作用は，type 2 mGluR

る薬物であると考えている。

（mGluR2 及び mGluR3）の選択的阻害薬を前処置するこ（17）慢性疼痛における抗うつ薬の作用機序
鈴木高広，李永花，柴田政彦，真下節（大阪大学医学部麻酔科）

慢性疼痛の治療には 3 環系抗うつ薬 (TCA) がしばしばストのデクスメデトミジン (Dex) とデシプラミン (Des)

用いられていて，痛みに対する治療効果は臨床，動物実を腹腔内投与または脊髄くも膜下投与を行った。疼痛行

験で証明されている。一方慢性疼痛患者ではしばしば抑動の評価には Tail flick，Radiant heat，von Frey テストをうつ状態を呈することがあり，治療に難渋することが多行い，うつ行動の評価には強制水泳試験を行った。【結い。我々は昨年のこの会で，マウスの神経結紮モデルに果，考察】抗侵害受容作用，痛覚過敏反応において Dex，

おいて不安様・うつ様行動が出現することを報告した。

Des の効果は並行していることから，Des の作用はα2AR

その中で，ノルアドレナリン再取り込み作用のあるデシが標的となっていることが示唆された。
また，näive animal

プラミンには，抗痛覚過敏反応に加えて，神経結紮によにおいてDex，
Des の抗侵害受容作用にはα2A および C がって誘発される，うつ様行動に対しても効果を認めた。

関与したが，神経結紮マウスでは両剤の抗痛覚過敏作用

これまで TCA の疼痛，うつに対する効果に α2 アドレナにはα2C が関与した。すなわち神経障害によって標的作

リン受容体 (α2AR) の関与が示唆されてきた。今回我々用部位の変化が生じることが示唆された。さらにα2A ノは，α2AR ノックアウトマウスを用いて，1) デシプラミ

ックアウトマウスでは神経結紮によってうつ様行動が誘ンの抗侵害受容作用，2) 神経結紮モデルにおける抗痛覚

発されなかったことから，神経障害によって誘発される，過敏反応，3) 神経結紮によって誘発されたうつ様行動に

うつ行動にα2A の関与が示唆された。また，デシプラミ

対する作用，についてα2AR に注目し検討した。【方法】

ンはα2A および C ノックアウトマウスに対してうつ様行

サブタイプα2A とα2CAR ノックアウトマウスおよびコ

動を抑制しなかったことからデシプラミンの抗うつ作用

ントロールとして C57BL/6 マウス（8-12 週令雄）に左第は α2 以外の作用が関与していることが示唆された。

5 腰神経結紮手術またはシャム手術を行った。α2 アゴニ

325

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（18）末梢神経損傷後の脊髄後角における接着因子の挙動
山中博樹

野口光一（兵庫医科大学解剖学第二講座）

末梢神経損傷は脊髄後角の神経サーキットの変化を引示した。蛋白の局在は L1 について著しい変化がみられき起こすと考えられている。細胞間接着因子は細胞と他た。DRG においては損傷後 3 日より L1 陽性が小型のの細胞，または細胞外マトリックスとを繋げ，神経の突neuron を中心に細胞体周囲の細胞膜に集積し，脊髄後角

起伸張やシナプス形成に機能することが報告されている。

においては L1 の陽性終末が点状に増加してシナプス終

今回我々は末梢神経損傷モデルラットにおいて細胞間接末のマーカーと共存像を示すようになった。N-cadherin

着因子である L1, NCAM, E-cadherin, N-cadherin の発現をについては変化が見られなかったが，cadherin の接着を検討した。

調節する細胞内結合因子である alpha catenin, beta catenin【方法】SD 雄性 rat (250g) の坐骨神経を切断後の脊髄，が脊髄後角で著名な減少を認めた。

後根神経節 (DRG) を用いて免疫組織化学，Western blot，【考察】突起伸展活性を持つ L1 が細胞膜上とシナプスに

in situ hybridization を行った。

おいて増加することは形態変化を含めたシナプスの可塑【結果】mRNA の発現では E-cadherin のみが著明な減少を的変化に L1 が関与していることが考えられた。

（19）サーモグラフィーを利用した痛みの研究
小山なつ（滋賀医科大学生理学第一講座）
平田和彦（福岡大学医学部麻酔科学講座）
岩下成人（滋賀医科大学生理学第一講座）

ハチに刺されると痛いことは周知の事実であるが，ハに分布している手掌の皮膚温は，前腕へのメリチン注入

チ毒による痛みの研究は多くない。われわれは，ハチ毒直後に下降した後，注入前よりも上昇した。注入前に皮

主要成分のメリチン注入によって生じる皮膚温の変化を膚温が低い被検者ほど，上昇度が大きいことから，メリ

サーモグラフィーで解析している。ヒトとラットの解析

チンは交感神経緊張を低下させると示唆された。

から，注入部位局所では軸索反射性の皮膚温の上昇，そペントバルビタールで麻酔したラットでは，後肢足蹠して手掌や足蹠では交感神経緊張の減少が生じることをの皮膚温は体幹部に比べて低く，交感神経緊張は大きい確認した。

と考えられる。体幹部にメリチンを注入すると，浮腫はメリチンを正常被検者の前腕に注入すると，痛みが誘生じたが，皮膚温の上昇はみられなかった。しかし後肢発され，注入部位の皮膚温は上昇した。リドカインゲル

足蹠にメリチンを注入すると，軸索反射が生じ，体幹部を前塗布すると，皮膚温の上昇は小さかった。アロディと足蹠の皮膚温の差が減少した。1 時間間隔でメリチンニアのある帯状疱疹後神経痛 (PHN) の患者でも，痛みとを 2 回注入すると，初回注入後は，対側足蹠皮膚温も投皮膚温の上昇がみられたが，アロディニアのない PHN の与側より遅れて上昇し，交感神経緊張は減少したと示唆

皮膚では，皮膚温の上昇はみられなかった。PHN に伴わされる。すでに交感神経緊張が減少している 2 回目投与れるアロディニアは，機能している末梢の C 線維が関与

後には，対側足蹠皮膚温は上昇しなかった。従って，メしていると考えると，リドカインゲル塗布によって痛み

リチン注入による皮膚温の解析から，C 線維の機能や交を軽減させることができると示唆された。交感神経が密

感神経緊張の解析が可能であると示唆された。

326

研究会報告（20）術後痛モデルを用いた先取り鎮痛に関する研究
村谷忠利１, 南

敏明１, 西村

渉１, 伊藤誠二２（１大阪医科大学麻酔科学教室，２関西医科大学医化学教室）【目的】手術後，合併症防止のために早期離床が必要であった。3) COX - 2 阻害作用とブラジキニン B2 受容体拮抗

り，そのために術後痛のコントロールは重要である。今作用を持つザルトプロフェンは鎮痛効果を示した。4) ブ

回，我々は，マウス術後痛モデルを用い，術後痛に対す

ラジキニン B1 受容体拮抗薬 des10-Arg- HOE- 140 は，鎮る種々の薬剤の効果を検討し，以下の知見を得た。

痛効果を示さなかったが，ブラジキニン B2 受容体拮抗【方法】4 週齢，雄性マウス 22 g ± 2g を用い，Brennnan

薬 HOE - 140 は，鎮痛効果を示した。5) ザルトプロフェ

らの方法でマウス右後肢の足底部の皮膚，足底筋，筋膜

ンは，脊髄腔内投与では鎮痛効果を示さなかった。6)を切開後，ナイロン糸で皮膚を縫合し，マウス術後痛モ

NMDA受容体サブユニットε1，ε4 欠損マウスと野生型マデルを作成した。von Frey firament により機械的刺激を加ウスでは，術後痛に関して有意な差は認めなかった。7)

え，種々の薬剤に対する疼痛閾値の変化を測定した。

NMDA 受容体ε2 サブユニット拮抗薬 CP - 101，606 - 27 脊

【結果】1) 術後痛モデルのコントロール群では，手術 2

髄腔内投与群は，生理食塩水投与群と比較し有意に鎮痛

時間後に von Frey firament に対する閾値が低下し，時間効果を認めた。

経過とともに閾値は軽減し，術後 7 日目に手術前値に戻【まとめ】術後痛の発現には，末梢ではブラジキニン B2った。2) 術後痛モデルに対し，SC - 560（COX - 1 阻害薬），

受容体と中枢（脊髄）では NMDA 受容体 ε 2 サブユニッ

セレコキシブ（COX - 2 阻害薬）は，鎮痛効果を示さなか

トが関与している。

（21）C 線維を上行する信号による末梢，脊髄，大脳での反応：Second pain の認知メカニズム？
秋 云海，乾 幸二，王 暁宏，Tuan Diep Tran，柿木 隆介（岡崎国立共同研究機構 生理学研究所 統合生理）

低強度，極小野炭酸ガスレーザー光線照射によるヒトする刺激対側第 1 次体性感覚野 (SI) と両側第 2 次体性感皮膚無髄線維（C 線維）選択的刺激法を開発した。誘発

覚野－島の活動であり，次いで前部帯状回と内側部側頭

脳電位を用いた計測では，本方法による上行信号の末梢葉に活動が認められた。さらに計算課題中の反応をコン

伝導速度は 1.2±0.2m/s であった。マイクロニューログラ

トロール条件での反応と比較したところ，計算課題ではフィーを用いた実験でも伝導速度は 1.1±0.4 m/s であり，

上記全ての活動が減弱し，同時に記録した誘発脳電位も本方法が C 線維を刺激することが確認された。次いで計同様に減弱した。この振幅変化は被験者の自覚的な感覚

測した脊髄視床路伝導速度は 2.2±0.6 m/s であり，末梢強度変化とよく一致した。

の C 線維信号は脊髄においても無髄線維を上行すると推定された。
次に C 線維関連大脳活動を知るために，本方法による誘発脳磁場を記録した。最初の活動は時間的にほぼ並行

選択的刺激法に問題があったためこれまでヒト C 線維
関連の脳研究はほとんど行われてこなかった。本研究はヒト C 線維信号に関して末梢・脊髄・大脳での反応をまとめて計測したはじめてのものである。

327

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（22）ラット腰神経根の圧迫または髄核接触による行動学的・組織学的変化— 腰椎椎間板ヘルニアの病態—
佐々木伸尚、矢吹省司、菊地臣一（福島県立医科大学医学部整形外科）

PBS を静注した群を作製した（各群 n=6）。実験 1 と同【目的】
神経根に機械的因子（圧迫）と化学的因子（椎間板髄核）を作用させた腰椎椎間板ヘルニア・モデルを作製し，様に左足底の 50%閾値を計測した。
【結果】

椎間板ヘルニアによる痛みの病態を解析した。

実験 1

【方法】

髄核群と圧迫+髄核群において，術後 1 日から 28 日に

実験 1

かけて閾値の低下が認められた (p < 0.01) 。圧迫群では、SD 系雄ラットを用いた。全身麻酔後，左第 5 腰椎椎弓術後 3 日から 28 日にかけて閾値の低下が認められた。

の一部を開窓し，神経根と dorsal root ganglia（以下 DRG）

(p < 0.01) 。

を同定した。開窓部から椎間孔にむけて，stainless steel

実験 2

rod を挿入した。次いで、尾椎から採取した髄核を DRG

両群とも術後 5 日まで，機械的刺激閾値の低下が認め上に置いた。これらを圧迫+髄核群とした。同様に rod のられた。薬液静注翌日にのみ抗体投与群で有意な閾値の挿入のみを行った圧迫群，髄核投与のみを行った髄核群、上昇が認められた (p < 0.01) 。

展開操作のみを行った sham 群を作製した（各群 n=6）。

【総括】

各群に対し，von Frey 針を用いて左足底の 50%閾値を計

神経根への圧迫，髄核接触のいずれの処置でも，時間測した。

的な差異はあるが allodynia が惹起された。神経根の圧迫実験 2による allodynia にも，その発現には化学的因子 (TNF-α)

実験 1 と同様の圧迫群に対し，術後 6 日目に抗 TNF-αの関与が示唆された。

抗体を静注し，これを抗体投与群とした。対照として，（23）Neuroimaging (fMRI) 法による難治性疼痛に対する脳の機能解析
池本竜則１, 牛田享宏１, 谷口慎一郎１, 谷俊一１, 森尾一夫２, 佐々木俊一２, 田中茂樹 3（１高知医科大学運動機能学教室，２高知医科大学放射線科学教室，3 仁愛大学心理学教室）

慢性的に痛みが存在するような病態では脊髄や脳の神

アロデニア領域への痛み誘発刺激を与え，その際の神経経細胞の痛みに対する感受性が亢進し「痛みの経験」が活動を fMRI にて検出した。健常者への機械的痛み刺激

繰り返された結果，痛みに対する受容や情動的要素にもでは，体性感覚野，前帯状回，視床，島，小脳に有意な影響を及ぼしていると考えられている。我々は functinal

活動性が観察され，被検者の痛みの認識が客観的に表現

MRI による脳イメージング法を用いて，難治性慢性疼痛

されていると考えられた。一方，CRPS 患者のアロデニ患者における痛み刺激や痛みを想像させる刺激に対する

ア領域への痛み誘発刺激では，個々にみると，痛みの認

脳神経活動を，健常ボランティアの結果と比較・検討し識に関与する神経活動パターンは一様でなく，すべてをながら，慢性疼痛患者における痛みの病態解明の研究を

同一の病態として評価することは困難であると考えられ行ってきた。1 つ目として簡便に機械的刺激が与えられたが，全例で視床の活動性みられず，患者群での視床にる Fon frey filamen を用いて検討を行なった。健常者と右おける可塑的変化の可能性が示唆された。2 つ目として上肢にアロデニアを持つ CRPS 患者に対し，健常者に対

難治性慢性疼痛患者では，痛みが引き起こされる状況をしては右手に単純な機械的痛み刺激を，CRPS 患者には仮想させただけで痛みを経験するのではないかと考え，

328

研究会報告視覚的に仮想疼痛刺激を提示することにより，痛みの情が観察された。同じ映像でも痛みを認識しない健常者の動的側面に対する検討を行った。患者群に，アロデニア

活動パターンと明らかに異なっており，これらの領域が部位を触られていると認識される映像を提示した場合，痛みの不快感とその認知に深く関与している可能性が示

前頭葉連合野，前帯状回，体性感覚野に有意な神経活動

唆された。

（24）中枢性疼痛（視床痛）に対する各種外科治療の治療効果
平戸政史，高橋章夫，宮城島孝昭，斎藤延人（群馬大学医学部脳神経外科）【目的】中枢性疼痛（視床痛）例に対し各種の外科治療法

ち 3 例で疼痛側拇指 brushing 時患側皮質感覚野で平均を試み，その病態と治療効果について検討した。【対象，17% (9-30%) の局所脳血流の増加を認めた。この 3 例では，

方法】10 例の視床痛患者を対象とした。手術は 3 例（上術中視床において末梢自然刺激に対する反応を認め，手肢，下肢遠位部局所疼痛例）で脊髄硬膜外電気刺激術，7術が効果的であった。Gamma thalamotomy，大脳皮質中例で微小電極法を用いた定位的視床 Vim-Vcpc 核手術を

心前回電気刺激術追加例各 3 例では，いずれも一時的に施行した。さらに，3 例で Gamma thalamotomy，3 例で大は疼痛の軽減が得られたが，長期の明らかな除痛は得ら

脳皮質中心前回電気刺激術（脊髄硬膜外刺激術後 1 例，れなかった。このうちの 1 例で内包後脚電気刺激術を追視床手術後 2 例）
，1 例で内包後脚電気刺激術を追加した。

加し疼痛の軽減を得た。【結論】中枢性疼痛例のうち局

定位的視床手術施行例では，術前 PET scan を用い，安静所疼痛例では脊髄硬膜外電気刺激術が有効である。広範

時局所脳血流，疼痛側拇指 brushing 時の局所脳血流変化な疼痛例では，感覚視床皮質路機能がある程度残存してを測定した。【結果】脊髄硬膜外電気刺激術例 3 例では，いる例で視床を中心とする手術効果が期待できる。これ

いずれも良好な除痛を得た。定位的視床手術施行例 7 例らの追加治療として内包後脚電気刺激術は選択すべき治では，安静時局所脳血流が患側視床で平均 46% (35-60%)，療法の一つと考えられる。

皮質感覚野で平均 21% (5-43%) 低下していたが，このう（25）二つの教育講演に関して
今回ご出席の先生方のなかから，基礎医学領域および画に対する提言などを基礎・臨床のそれぞれの立場から臨床医学領域からそれぞれお一人ずつの先生に，これかまとめていただいた。今回の研究会は，なるべく多くのらの研究の指針となるべく，これまでの「痛み研究」の若い研究者・学生のエントリーを心がけたこともあり，

歴史的経緯，現在の未解決な問題点，これからの将来計極めて役に立つ講演内容であった。

329

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

15．電子位相顕微鏡法の医学的・生物学的応用－超分子・細胞のナノ形態生理2003 年 12 月 8 日－12 月 9 日
代表・世話人：臼田信光（藤田保健衛生大学医学部）
所内対応者：永山國昭（ナノ形態生理研究部門）（１）2 光子励起法によるシナプス可塑性の可視化
河西春郎（岡崎国立共同研究機構・生理学研究所）（２）顕微鏡の進化と形態生理学
寺川進（浜松医科大学・光量子医学研究センター）（３）Application of Thin Film Phase Plates in Biological Electron Microscopy
Radostin Danev（岡崎国立共同研究機構・統合バイオサイエンスセンター）（４）Biological control of magnetite crystals formation in the magnetotactic bacteria: Electron tomography forcytoskeletal structures of Magnetospirillum magnetotacticum (MS-1)
小林厚子（産業技術総合研究所 (AIST) 関西センター）（５）受容体輸送超分子のナノ形態生理
瀬藤光利（岡崎国立共同研究機構・統合バイオサイエンスセンター）（６）急速凍結・ディープエッチ・免疫レプリカの電顕 CT による細胞膜裏打ち構造の定量的解析
諸根信弘（科学技術振興機構・SORST/ERATO 楠見膜組織能プロジェクト）（７）唾液分泌における細胞間分泌細管の形態変化
村上政隆（岡崎国立共同研究機構・統合バイオサイエンスセンター）（８）カルシウムチャネル hTRPM2 の発現，精製と電子顕微鏡観察
松本友治（岡崎国立共同研究機構・統合バイオサイエンスセンター）（９）専用型電子位相顕微鏡の開発
元木創平（日本電子株式会社・電子光学機器技術本部）（10）Dynamical Properties of Low-resolution Structure (Cryo-TEM) Studied
with Elastic Network Normal Mode Analysis
Florence Tama (The Scripps Kes. Inst.)（11）NMR で測定される蛋白質構造の局所的情報を積み上げる
山崎俊夫（理化学研究所・ゲノム科学総合研究センター）（12）ピコメーター (pm) レベルの動的 1 分子構造情報を得るには？
佐々木裕次（理化学研究所 Spring8）（13）低温電子顕微鏡によるアセチルコリン受容体の構造と機能の解析
宮澤淳夫（理化学研究所播磨研究所 Spring8）（14）低温電子顕微鏡による細菌べん毛繊維の原子モデル
米倉功治（大阪大学大学院・生命機能研究科）（15）DNA のナノ形態：特徴的な塩基配列に由来する特殊高次構造形成
加藤幹男（大阪府立大学・総合科学部）（16）電子位相顕微鏡による細胞構造の観察
臼田信光（藤田保健衛生大学・医学部）（17）水生食虫植物ムジナモの消化・吸収過程の微細構造観察
金子康子（埼玉大学・理学部）

330

研究会報告（18）ペルオキシソーム酵素移行阻害細胞の解析
伊藤正樹（佐賀大学・医学部）（19）Exocytosis of large dense core vesicles and calcium stores
中西節子（JT 医薬探索研究所）（20）分子・細胞生物学におけるプラットフォームとしての電子顕微鏡画像
永山國昭（岡崎国立共同研究機構・統合バイオサイエンスセンター）【参加者名】
新井麻友美（科学技術振興機構），新井善博（日本電子研），永山國昭（統合バイオ），早坂孝宏（科学技術振興（株）），伊藤正樹（佐賀大・医），上原清子（福岡大・医），機構），Stanislav Hucek（統合バイオ），深澤元晶（信州大臼田信光（藤田保健衛生大・医），河西春郎（生理研），

院・工），松本友治（統合バイオ），宮澤淳夫（理研播磨），

片岡正典（計算科学研），加藤幹男（大阪府大・総合科学），

Minkov Dorian（統合バイオ），村上政隆（統合バイオ），金子康子（埼玉大・理），Christov Nikolay（統合バイオ），元木創平（日本電子（株）），諸根信弘（SORST/ERATO 楠

小林厚子（産技研・関西），佐々木裕次（Spring8），杉谷

見膜組織能 p）
，矢尾育子（科学技術振興機構），山崎俊

正三（統合バイオ），瀬藤光利（統合バイオ），Krassimir

夫（理研横浜ゲノム科学総研），米倉功治（阪大院・生命），

Tachev（統合バイオ），Radostin Danev（統合バイオ），前田次郎（日本電子（株）），豊田正嗣（名大院・理），坂

Florence TAMA（The Scripps Kes. Inst.），垂石みどり（科本匡史（（株）八神製作所），渡辺良雄（（株）八神製作所），

学技術振興機構），寺川

水野昇（生理研），野口潤（生理研），松崎政紀（生理研），

進（浜松医大・光量子医学研），

富永由香（科学技術振興機構），中西節子（JT 医薬探索

根本知己（生理研），藤田芸彦（日本電子（株））【概要】
昨年度より開始した本研究会は平成 12，13 年度と続い待し，特に関連の深いミクロ解剖学，光計測細胞生物学，

た生理研研究会「定量的高分解能電子顕微鏡法」を発展

NMR構造生物学，X 線構造生物学，計算生物学分野の研的に解消したものである。その狙いは，所内対応者の部究者を招き，講演をお願いした。生物電子顕微鏡が長い

門で開発された電子位相顕微鏡法を生物学医学にどう応間の停滞を脱却し，新時代を切り開くためには方法論の用するか探索することである。平成 14 年度研究会は国際開発などの自助努力もさることながら，関連分野との密会議との共催であったため純粋な国内研究会は本年度が接な協力が必要である。電子顕微鏡の性能，高感度と高最初となる。

分解能のメリットを生かした関連分野との新しい共生の今年度の研究会テーマは，電子顕微鏡分野と他の形態形を探った。

／構造解析分野との出会いである。将来の協奏関係を期（1）2 光子励起法によるシナプス可塑性の可視化
河西春郎，松崎政紀，安松信明，本蔵直樹（岡崎国立共同研究機構・生理学研究所）

大脳皮質では興奮性シナプスはグルタミン酸作動性

布の空間解像は脳スライス標本において側方及び軸方向で，錐体細胞においては，樹状突起スパイン上に入力すでそれぞれ 0.65 及び 1.4 ミクロンであった。この顕微鏡る。この単一シナプスレベルの機能解析を行うために，を用いて，シナプス可塑性を単一シナプスで誘発するこ

2 光子励起可能なケイジドグルタミン酸を開発し，グルとに成功した。この結果，1) 長期及び短期増強はシナプ

タミン酸の放出を光化学的に行う 2 光子アンケイジング

ス後部スパインの頭部体積の増大に伴って起きること，顕微鏡を構築した。この顕微鏡を用いた AMPA 受容体分2) このスパイン頭部増大はアクチン重合を必須として

331

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いること，3) シナプス学習法則はスパイン形態依存的でことが明らかとなった。この様に大脳皮質錐体細胞のシ長期増強は頭部体積の小さなスパインに選択的に起きる

ナプス可塑性は微細形態的である。

（2）顕微鏡の進化と形態生理学
寺川 進（浜松医科大学・光量子医学研究センター）

形態学の手法を採り入れた生理学は，新しい展開を見せている。これまで困難であった形態と機能の 2 面的な

超高開口数対物レンズを使用してエバネッセント光を作り，蛍光標識した細胞膜近傍のナノ構造を捉える。

性質をひとつの実態の両面として捉えなおすことが新し

4) スリット光走査顕微鏡

い魅力である。光学顕微鏡はこの形態学と機能学を結合

臨界角近傍の入射角を持つ光線をスリット状に整形し，させる媒体としての力を発揮しているといえる。講演で標本内部に入るような照明とする。これを走査することは，最近試用している新型顕微鏡とその応用を紹介したにより細胞の表面とその近傍を高コントラストで観察すい。

る。

1) ファイバー結合型共焦点顕微鏡

5) 近接場露光顕微鏡

イメージングファイバーの一端を通常の共焦点顕微鏡

光感受性樹脂の上に細胞を培養し，レンズ無しで光照によって観察し，他端を標本に向けることによって画像射をし，細胞表面からの近接場光の強度分布を樹脂上にを取得する。実質臓器の内部を観察する可能性を持つ。

記録する。これを原子間力顕微鏡で読み出す。

2) DLP 型共焦点顕微鏡

6) QPmデジタルマイクロミラー (DMD or DLP) を光源側に使

明視野透過像 3 枚から光線追跡的な解析によって位相用し，有形照明による蛍光励起を行う。集めた蛍光を同差像を得る手法 (Keith Nugent) 。光学素子による光線のじ DMD を介して記録し電子走査による共焦点法とする。

操作をコンピュータ処理に代替えする。

3) エバネッセンス顕微鏡（3）Application of Thin Film Phase Plates in Biological Electron Microscopy
Radostin Danev，永山國昭（岡崎国立共同研究機構・統合バイオサイエンスセンター）
臼田信光（藤田保健衛生大学・医学部）

We discuss two types of thin film phase plates and theircovering one half of the diffraction plane. Only electrons

corresponding contrast transfer properties in the Transmission

scattered in this half will be phase-shifted. We call theElectron Microscope. The Zernike phase plate and theresulting imager Difference-contrast Transmission Electron

half-plane phase plate.

Microscope (DTEM) . It produces images with topographic

The Zernike phase plate [1,2] consists of a thin film with asmall hole in the center. It is positioned at the back-focal

appearance very similar to that produced by Nomarski DIC
contrast in light microscopy.

plane of the objective lens. This phase plate introduces half pi

Both PTEM and DTEM provide considerable contrast

phase shift to the scattered electrons leaving the central beam

improvement for biological specimens as demonstrated by theof unscattered electrons intact. We call this new imaging

presented experimental images. Theoretical and practicaltechnique - Phase Transmission Electron Microscope (PTEM) .

aspects in the application of the phase plates will be

The half-plane phase plate [3] consists of a thin film

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discussed.

研究会報告K. Nagayama, J. Phys. Soc. Jpn., 68 (1999) 811, R. Danev,
K. Nagayama, Ultramicroscopy 88 (2001) 243, R. Danev, H.

Okawara, N. Usuda, K. Kametani, K. Nagayama, J. Biol.
Phys. 28 (2002) 627.

（4）Biological control of magnetite crystals formation in the magnetotactic bacteria: Electron tomography
for cytoskeletal structures of Magnetospirillum magnetotacticum (MS-1)
Atsuko Kobayashi，Takahisa Taguchi（産業技術総合研究所 (AIST) 関西センター）
L. Elizabeth. Bertani，Cody Z. Nash3 (California Institute of Technology (Caltech))
Identification of chain-like structures and their uniqueelectron tomography studies, for the analysis of continuity incrystal showing (111) face made of magnetite (Fe3O4) in thethe cell, showing clearly the presence of a condensed,

carbonate globules of the ALH 84001 meteorite, of the sevenintracellular organic layer that spatially follows the chain ofmagnetite-based criteria currently being used to identify life

magnetosomes in 3-dimentions, forming a magnetosome

on Mars, is one of the strongest evidence for the existence of

sheath∏. These structures may explain the persistence ofancient life on Mars. However, there is a debate aboutmagnetosome chain structures in the fossil record, perhaps

whether they can form through other nonbiological processes

including the putative magnetosome chain structures in the

In living magnetotactic bacteria, it is known that individual

ALH84001 Martian carbonate blebs.

magnetite crystals are formed within a string of vesicles, eachThomas-Keprta, K. L. et al. Truncated hexa-octahedralof which is composed of a proper lipid-bilayer membrane. At

magnetite crystals in ALH84001: Presumptive biosignatures.

present, the biological process that forms these structures is

Proceedings of the National Academy of Sciences (USA) 98,

completely unknown. Biophysical arguments indicate that2164-2169(2001), Atsuko Kobayashi. Investigation of thermal

supporting structures are necessary to prevent the chains fromheated carbonate; Implication for ALH84001, Magnetite on

collapsing into a disordered clump of particles. As theMars workshop at NASA Astrobiology Institute Meteorite

newly-sequenced genome of M. magnetotacticum (MS-1)

focus group, NASA Ames Research Center, California

contains highly conserved analogues of the cytoskeletal

U.S.A., June 5-6 (2002) , Kobayashi,A., L. Elizabeth, Bertani,proteins actin and tubulin, these may be involved in the

Cody Z. Nash and Taguchi,T., Ultrastructure of the magnetiteorganization of the chains. However, in the past, the presence

crystal chains in Magnetospirillummagnetotacticum (MS-1) :of buddle polymerized chain structure like actin have never

Evidence from TEM tomography for cytoskeletal supporting

been observed in prokaryote, in situ, by the conventional

structures: Geochimica Et Cosmochimica Acta, v.67,

TEM.

p.A222-A222 (2003)

In this conference, I would like to demonstrate our recent（5）受容体輸送超分子のナノ形態生理
瀬藤光利（岡崎国立共同研究機構・統合バイオサイエンスセンター）

これまでモーター蛋白がアダプター蛋白質複合体を介る負の輸送がどうもあるらしいことがわかってきた。さしてその荷物，具体的な例としては受容体を輸送するメらにシナプスからの受容体の減少をつかさどる機構に選カニズムの存在を神経細胞で示してきた。ごく最近，こ択性があることが判明し，それら選択性を物質的に保障

れら受容体を増加させる正の輸送だけでなく，減少させできる大きな蛋白質輸送複合体が関与しているのではな

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いかと考えられ始めてる。

いユビキチン付加酵素候補遺伝子に関する話題を中心に我々の同定した神経活動依存的に転写制御される新し議論を行う。

（6）急速凍結・ディープエッチ・免疫レプリカの電顕 CT による細胞膜裏打ち構造の定量的解析
諸根信弘（科学技術振興機構・SORST/ERATO 楠見膜組織能プロジェクト）

これまでに我々は，培養細胞から剥離した細胞膜を急質（ピケット）によることを見出している。EM-CT で決

速凍結／ディープエッチし，そのレプリカを用いて膜骨定された，細胞膜内側表面での膜骨格のメッシュサイズ

格の構造を細胞膜全体にわたる広い領域で調べてきた。

とリン脂質 1 分子の運動から決められたコンパートメン

本研究では，電子線コンピュータトモグラフィー

トサイズ（中央値）は NRK 細胞ではそれぞれ 200 と(EM-CT) を適用して，3 次元構造を高解像度で可視化す

230nm，FRSK 細胞では 52 と 40nm とかなりよく一致しることにより，細胞膜の膜近傍での膜骨格だけを特定した。これは，膜骨格のフェンスやピケットが細胞膜をコて観察できるようになった。一方，藤原らと村瀬らは細ンパートメント化していることを支持する。以上の結果

胞膜上で 1 分子の運動を追跡し，細胞膜が 30-200nm（細は急速凍結・ディープエッチ・免疫レプリカ試料に適用胞種に依存）のコンパートメントに細かく分割されていした EM-CT 法が細胞膜裏打ち構造の定量的解析に有用

ること，これがアクチンを主成分とする膜骨格（フェンであることを示している。

ス）や膜骨格にアンカーされた様々な膜貫通型タンパク（7）唾液分泌における細胞間分泌細管の形態変化
村上政隆（岡崎国立共同研究機構・統合バイオサイエンスセンター）

唾 液 腺 に お け る 細 胞 間 分 泌 細 管 (intercellular

通過する水分の時間変化の推定 (Segawa, Sagamihara) 。

canaliculi, IC) は，電解質，水，タンパク質が混ざりあい

3) 顎下腺で HR-SEM にて観察される開口分泌の出現と原唾液をつくり出す最初の混和槽であり，細胞内より分巨視的な mucin 分泌測定の連結 (Riva, Cagliari) 。4) 細胞

泌される成分と細胞間隙を通過する成分が混和する場

間隙通路の凍結割断法による形態観察（tight junction 配所でもある。本研究会では 1) 細胞間隙を通過する標識

列の変化と傍細胞輸送能の関係; Hashimoto, Chiba）につ

デキストランから推定した分子フィルターの特性 (Hill,

いて実施した共同研究成果を基に，細胞間分泌細管の微Cambridge) 。2) 細胞内から分泌される水分と細胞間隙を小形態変化と臓器機能との連結を試みる。

（8）カルシウムチャネル hTRPM2 の発現，精製と電子顕微鏡観察
松本友治（岡崎国立共同研究機構・統合バイオサイエンスセンター）

膜タンパク質 TRPM2 はレドックス準位依存性カル
シウムチャネルであり，中枢神経細胞において高レベル

細胞内レドックス状態の変化を引き金とする細胞死に関連があると考えられている。

に発現される。活性化因子β-NAD+の濃度上昇に伴ない

ヒト全脳の cDNA ライブラリーより再構成された全長

TRPM2 のチャネル活性も上昇することから，TRPM2 はの hTRPM2 遺伝子をトランスファー・ベクター pYNGHis

334

研究会報告(C) /hTRPM2 へと組み込み，組換えバキュロウイルス－の成分を含む分画から負染色試料を作成して電子顕微鏡

カイコ系を用いて hTRPM2 を大量発現させた。目的タン下で観察したところ，比較的サイズの揃った多数の粒子

パク質はフッ化界面活性剤ペンタデカフルオロオクタン

像を確認できた。一軸傾斜法により撮影した電子顕微鏡

酸を用いることで抽出・可溶化でき，これをニッケル・

画像から逆投影により TRPM2 分子の立体モデルを起こ

キレート・アフィニティカラムクロマトグラフィーならすことを試みた。現時点で得られているのは分解能がびに微量ゲル濾過によって精製したところ，アミノ酸組

高々3.2 nm 程度の予備的段階のモデルではあるが，分子成比が既知の配列情報から予想される値とほぼ一致する

中心部の低密度領域とそれを取り囲む 4 ~ 5 個のドメインサンプルが得られた。

が指摘できる。

ゲル濾過における主ピーク近傍で予想分子量 160kDa（9）専用型電子位相顕微鏡の開発
元木創平，細川史生，新井善博（日本電子株式会社）
Radostin Danev，永山國昭（岡崎国立共同研究機構・統合バイオサイエンスセンター）
透過型電子顕微鏡 (TEM) で位相差像を実現するには対物レンズの回折像面に位相板を挿入する必要があり，用可能が確認できた。
現在は加速電圧 200kV の装置開発を進めており仕様は

大型 TEM で要素実験を行なった。一方で，通常型 TEM

以下の通りである。

（加速電圧 100kV, 200kV）では構造上回折像面がポール

加速電圧：200kV

ピース内にあるため位相板を挿入出来なかったが，次の分解能：0.23nm，球面収差 1.0nm，色収差係数：1.55mm，

考案・改造を行う事で 120ｋVTEM での実用性を確認し焦点距離：2.3mm，
位相板：最高加熱温度700℃，X - Y 移動精度：0.01µm，Z 移た。
二つの mini-lens : (transfer doublet lens) により後焦点面

動精度：1µm，
約 50 万倍，通常 mode：150 万倍と共役な回折像面を対物レンズと中間レンズの間に形成

最大倍率：位相差像した。

本装置の開発は「科学技術振興機構」からの「新技術位相板を汚染とチャージ防止を目的として加熱ホルダ
ーに装着し，専用ステージにより精密駆動した。

開発委託」で行われている。
R. Danev and K. Nagayama, Transmission electron

本装置の実験結果は以下の通りである。

microscopy with Zernike phase plate, Ultramicroscopy 88

相板を回折像面に正しく設置でき，カーボングラファ(2001) 243-252, F. Hosokawa, Y. Arai, R. Danev and K.

イトの 0.34nm の格子像を，位相差像および通常像のそれ

Nagayama, “Transfer Doublet and an Elaborated Phase

ぞれで観測した。

Plate Holder for 120kV Electron-Microscope”, J. Electron

位相板加熱により汚れが防止され，位相板の長時間使

Microscopy, submitted.

（10）Dynamical Properties of Low-resolution Structure (Cryo-TEM) Studied
with Elastic Network Normal Mode Analysis
Florence Tama (The Scripps Kes. Inst.)
We present a novel method for the quantitative flexible
docking of a high-resolution structure into low-resolution

maps

of

macromolecularcomplexes

fromelectronmicroscopy. This method uses a linear combination of low

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frequency normal modes from elastic network in an iterative

high-resolution structure into low-resolution density map

manner to deform the structure optimally to conform to thedetermined by electron microscopy. Additionally, we show

low-resolution electron density map. We demonstrate thatthat lower resolution (multi-scale) structural models can also

refinement based on normal mode analysis provides an

be used for the normal mode searching in lieu of fully atomic

accurate and fast alternative for the flexible fitting ofmodels with little loss of overall accuracy.

（11）NMR で測定される蛋白質構造の局所情報を積み上げる
山崎俊夫（理化学研究所・ゲノム科学総合研究センター）

蛋白質を水溶液状態で構造決定できる NMR 法は，200

いくことができる。NMR から得られる構造情報は局所的アミノ酸程度までの小さな蛋白質については信頼できるである。化学シフトは 2 次構造，NOE は 5A 以下の水素方法となった。さらに大きな分子量の蛋白質への挑戦は，の対を与える。大きな蛋白質の全体構造を求めるにはよ

試料の安定同位体標識法や緩和を抑える実験法の開発にり長距離の構造情報が得ることが必要である。例えば標よって続けられている。特に 3 重標識 (13C,15N,2H) し識によって導入した電子スピンを使った方法は 10-60Aた蛋白質を用いて TROSY 法を適用すると，500 アミノ酸の距離が測れる（NMR 法と ESR 法）。また，電子顕微鏡を越えるものでも主鎖の NMR 信号の帰属が得られるよの可能性として多点標識に対して距離の依存性なく測れうになったのは大きな前進である。特に我々が開発した

ることを期待している。多種類の測定法をうまく組み合

区分標識法を組み合わせると蛋白質を部分的に解析してわせる可能性を考えている。

（12）ピコメーター (pm) レベルの動的 1 分子構造情報を得るには？
佐々木裕次（理化学研究所 Spring8）
究極的な精度で，かつ in-vivo 時分割計測によって機能計測法が登場した。ナノ結晶を目的タンパク質分子に標性生体分子の動的構造情報が取得可能になれば，生命科識するので，標識法一般の欠点，利点は背負ってくる。

学の多くの謎に解答を得ることができるかもしれない。

原理的に In-vivo で計測可能であることは大いに利点とそれが 1 分子で可能となるとなおさらである。ピコメーなる。現在まで，DNA，ミオシン，アクチン，ミクログ

トルという単位は，今流行のナノの 1 ランク下の単位で，ロブリン，GroEL/ES，GFP，紫膜内のバクテリオロドプ

今まで電子顕微鏡の世界でのみ使用されてきた。現在多シン等の実時間分子内運動を計測してきた。その結果，

くの研究者が利用するようになった 1 分子計測法は，ほX 線 1 分子計測によって，非常にゆっくりした（数－数

とんどが可視光利用で，その手軽さ故に汎用的な測定手

十 Hz）領域の運動を高精度（-pm レベル）で 1 分子計測

段になりつつある。しかし，機能発現に直結した極めてすることが可能であることが分かった。現在は，平面膜

微小な生体分子内運動を計測するとなると可視光では計内での KcsA のチャネル開閉に伴う分子内構造変化計測

測精度が足りないことが分かってきた。その対策の一つをハッチクランプ法と併用計測する実験を進めている。

として，私は波長を短くすることを提案し，X 線 1 分子336

研究会報告（13）低温電子顕微鏡によるアセチルコリン受容体の構造と機能の解析
宮澤淳夫（理化学研究所播磨研究所 Spring8）
神経筋接合部に存在するニコチン性アセチルコリン受用した画像解析と結晶性の補正処理を行い，359 枚のイ

容体 (nAChR) は，リガンド（アセチルコリン）との結合メージ（約 100 万個の分子）を平均化することにより，

により，ポストシナプス膜を脱分極させる。こうした静止状態にある nAChR の立体構造を 4Åの分解能で解析

nAChR の分子機能を明らかにするために，低温電子顕微した。そして nAChR の1 次構造情報から原子構造を決定

鏡法による nAChR の高分解能構造解析を行ってきた。

し，アセチルコリンが nAChR のリガンド結合部位に結合

nAChR を 豊 富 に 含 ん だ シ ビ レ エ イ の 電 気 器 官 か らした時に，どのようにして膜貫通部位にあるイオンチャ

nAChR のチューブ状結晶を作製して，その結晶のイメー

ネルのゲートを開閉させるのか，そのアロステリックなジを撮影した。チューブ状結晶の「らせん」対称性を利分子メカニズムを解明した。

（14）低温電子顕微鏡による細菌べん毛繊維の原子モデル
米倉功治（大阪大学大学院・生命機能研究科）

細菌の運動器官，べん毛は，細胞膜内で高速回転するいることや，べん毛繊維の形態変換に重要な分子間相互

モータと，細胞外に細長く伸びたプロペラ，べん毛繊維作用等が明らかになった。フラジェリンはべん毛中央を等から成る超分子ナノマシンである。べん毛繊維は一種貫通する細いチャネルを通して細胞内から先端へ輸送さ類の蛋白質フラジェリン，2-3万分子が，らせん状に重合れ，重合は繊維の先端で起こる。このチャネルが直径約することにより構築され，その長さは菌体長の約 10 倍，

20Åで，その内表面が主に極性アミノ酸でできているこ

10-15µm にも達する。今回，低温電子顕微鏡法によりべともわかり，この性質が，細いチャネルを通過するためん毛繊維の立体構造を解析し，原子モデルを構築した。

にほどけた状態のフラジェリンの速やかな輸送に重要でその結果，繊維のコア領域で α - ヘリックスの束が形成さあることが示唆された。

れ，その疎水性相互作用により繊維構造が安定化されて（15）DNA のナノ形態：特徴的な塩基配列に由来する特殊高次構造形成
加藤幹男（大阪府立大学・総合科学部）

ゲノムシーケンシングの進展によって，ヒトをはじめの存在を明らかにした。これらの特徴的な塩基配列は，としてさまざまな生物種のゲノム配列決定完了が報告さ

ランダムな塩基配列集団に予測される頻度よりも有意にれた。これらの配列情報に基づいて，生命を構成 する全

高い頻度でゲノムに出現する。その高いゲノム内出現頻遺伝子の機能解明を目指す研究へと発展している。一方，度は，ゲノム機能のいずれかの過程でなんらかの役割を

ゲノム配列は，遺伝子の情報をもつだけでなく，転写調

はたすこと，あるいは少なくとも副次的な効果の存在を節，複製制御，組換えなどのゲノム機能をつかさどる基予想させるに十分である。これらの配列が存在する意味

盤情報であり，調節タンパク質は DNA の特異的な構造を明らかにするためには，まずその構造を理解することの上でそれぞれの役割を演じている。ゲノムシーケンシが必須である。本報告では，種々の特徴的な塩基配列のングは，これまでにいろいろなタイプの特徴的塩基配列

うち，1) ポリプリン・ポリピリミジン配列における分子337

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

内三重鎖構造の形成，2) 回文配列における十字架型構造的手法と顕微鏡学的手法を用いて解析した結果を報告すとその変型の形成，3) ミニサテライト・マイクロサテラる。

イト配列周辺の特異な湾曲構造 (bent DNA) 等を，生化学（16）電子位相顕微鏡による細胞構造の観察
臼田信光，中沢綾美，水谷謙明（藤田保健衛生大学・医学部）
Danev Radostin，永山國昭（岡崎国立共同研究機構・統合バイオサイエンスセンター）【目的】細胞は，電子線の吸収がほとんどなく，無染色で法 (DTEM) 観察法により電顕観察を行った。

は電顕観察が困難である。従来，細胞の超微構造は，重【結果と考察】微小管を CTEM により観察すると，金属を用いた電子染色を行った標本で観察されてきた。

protofilaments も明瞭に観察されたものの，コントラスト

得られる像は，本来の形態というよりむしろ，重金属のが低く観察は困難であった。PTEM を行うとコントラス

構造への親和性を示す像である。電子位相顕微鏡を用いト良く，容易に観察された。ミトコンドリアは，CTEMて，無染色標本の観察を試みた。

ではほとんど可視化できなかったが，DTEM によって目【材料と方法】ラット脳から得た微小管と，肝臓から得た立ったコントラストの改善がみられた。培養細胞では，ミトコンドリア分画をカーボン薄膜を張ったグリッドにDTEM により，細胞内構造の高コントラストな観察が行採取した。カーボン薄膜を張った金グリッドに，HEK293

え，ミトコンドリアなどの細胞小器官が同定できた。電細胞を培養した。液体エタン中で浸漬急速凍結固定を行子位相顕微鏡により，細胞の無染色標本の観察が可能で

い，液体ヘリウム冷却試料室に移した。無染色のまま，あることが示された。

通常観察 (CTEM)・ゼルニケ位相差法 (PTEM)・微分干渉（17）水生食虫植物ムジナモの消化・吸収過程の微細構造観察
金子康子，厚沢季美江，新田浩二，松島久（埼玉大学・理学部）

ムジナモは，ミジンコなどの小動物が捕虫葉の表面に切り出した捕虫葉は化学固定法または急速凍結置換法である感覚毛に触れると，迅速に葉を閉じて捕える。その固定後樹脂包埋し，超薄切片を透過電子顕微鏡で観察し後，消化腺毛から分泌した消化酵素で分解し，吸収毛でた。消化腺毛ではラビリンチン壁，層状の ER，タンニン

分解物を吸収すると考えられている。ムジナモは国際的液胞が発達していた。セリウムを用いた細胞化学法によに絶滅危惧種に指定されている希少な植物であり，維り，ラビリンチン壁と ER に酸性フォスファターゼの局

持・栽培も困難であったために，生活環における微細形在が確認できた。吸収毛ではゴルジ体が著しく発達して態とその機能の詳細は不明であった。本研究では in vitro

いた。さらに人為的にミジンコを捕食させ，消化・吸収で培養・増殖したムジナモを用い，特に消化・吸収に関過程の微細構造を観察することを試みた。

わると考えられている腺毛の微細構造の観察を行った。

338

研究会報告（18）ペルオキシソーム酵素移行阻害細胞の解析
伊藤正樹（佐賀大学・医学部）

オルガネラ移行型 GFP の細胞内局在性を指標として，のチオラーゼ（脂肪酸ベータ酸化の最終酵素），Aox（脂CHO 細胞由来のペルオキシソーム欠損細胞を簡便に分肪酸ベータ酸化の初発酵素）のオルガネラ移行は正常で離することが出来た。それら変異細胞の内で，リボソーあった。

ムで合成された蛋白質をペルオキシソームに運ぶレセプ

各種の方法により，これらの酵素はペルオキシソーム

ター機能を持つ Pex5p が欠損した SK32 株に注目して，膜内に蓄積していることが示された。また，SK32 では，研究を進めた。SK32 細胞は，Pex5p 全長 640 アミノ酸残チオラーゼの前駆体型 (44kDa) から成熟型 (41kDa) の変

基内で G343R の置換が起きている (Pex5pG343R) 。SK32

換が，温度感受性 (TS) であることが明らかとなった。こでの変異型 Pex5p の産生は，ウエスタン法で調べると，の TS 性を利用して，膜内に蓄積しているチオラーゼが野生型の 1/10 以下と推定された。レセプター機能を持つ

真正の膜透過型前駆体であることを確認し，透過装置（蛋Pex5p が少ないにもかかわらず，ペルオキシソーム酵素

白質複合体）の同定を試みる。

（19）Exocytosis of large dense core vesicles and calcium stores
中西節子（JT 医薬探索研究所）

A subclone of

PC12 cell,

PC12h,

expresses

theabsenceand presenceofextracellular

calciumions.

characteristics of adrenergic neuron while those of cholinergic

Immunocytochemical analysis of intracellular calcium ions,

neuron are much reduced. Differentiated PC12h cells havethe inositol (1,4,5) -trisphosphate receptors and ryanodine

many varicosities, which contain large dense core vesicles but

receptors, demonstrated that immunoreactive sites were

not small synaptic vesicles. Using differentiated PC12h cells,

mainly localized on large dense core vesicles in thechanges in the concentration of cytoplasmic calcium ionsvaricosities and neurites. These results suggest that thewere analyzed at individual varicosities upon stimulation withexocytosis of large dense core vesicles is regulated by anacetylcholine bylaser scanning confocal microscope.

increase in cytoplasmic free calcium ion concentration fromTransient increases in cytoplasmic calcium ion concentration

an intracellular calcium store, and large dense core vesicles

were localized in the varicosities and recognized in both theare the possible candidates.

（20）分子・細胞生物学におけるプラットフォームとしての電子顕微鏡画像
永山國昭（岡崎国立共同研究機構・統合バイオサイエンスセンター）

電子顕微鏡が研究推進の駆動力として生物学，医学に多大なインパクトを持った時代があった。現在その駆動な意味で生物学，医学領域に新たな寄与をなすことになるのか。

力の座は蛍光顕微鏡にとって代わられ，往時の活況は昔生物電顕では従来電顕像へのコントラスト付与は重金語りである。私は電子顕微鏡が再び活性化する時代が来

属染色でなされた。現況では，研究時間のほとんどが試ると信じ，方法論の根底的改革を行っている。この改革

料調整に割かれている。この試料法を簡略化し，光顕のの旗手は各種の電子位相顕微鏡であるが，ではどのよう試料調整法と協調できるものにすれば，電顕に誰しも感339

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

ずる高い壁は軽減され，かつ他分野との本質的協調が可学研究，神経科学研究のプラットフォームとして利用し能となるのではないか。そのために最も重要なのは無染ていく。その際，蛍光顕微鏡の GFP に対応するタンパク

色凍結試料の高コントラスト電顕撮像法の確立である。

質特異的電顕ラベル法と組み合わせ機能研究との密結合

すなわち簡便に in situ の細胞像を蛍光顕微鏡の 100 倍程を図りたい。

度の分解能で観察する方法論の確立である。この高分解能形態像を分子生物学研究，分子生理学研究，細胞生物

340

生物学，医学のプラットフォームとして電顕技術を確立すること，これが先に投げた設問への答である。

研究会報告16．ロコモーションの統合的研究～分子，細胞，システム
2003 年 10 月 2 日－10 月 3 日
代表・世話人：岡村康司（統合バイオサイエンスセンター）

所内対応者：岡村康司（統合バイオサイエンスセンター）（１）ミドリムシの光運動反応に関わる青色光センサー，光活性化アデニル酸シクラーゼ
伊関

峰生（科学技術振興事業団

さきがけ研究 21）（２）単細胞藻類クラミドモナスはどうやって光の方向を知り，集まるか？
吉村

建二郎（筑波大学

生物科学系）（３）一分子生理学から学ぶ分子モーターの作動機構
木下一彦（岡崎国立共同研究機構

統合バイオサイエンスセンター）（４）深海細菌のゲノムに見る情報伝達機能分子
高見英人（海洋科学技術センター）（５）線虫の感覚情報によるロコモーションの制御
桂勲（国立遺伝学研究所

構造遺伝学研究センター）（６）線虫のロコモーションの計測と神経系モデル
新貝

鉚蔵（岩手大学工学部）（７）ホヤ幼生の遊泳行動と感覚器官津田基之（姫路工業大学大学院

理学研究科）（８）ホヤ幼生の遊泳リズムとイオンチャネル
岡村康司（岡崎国立共同研究機構

統合バイオサイエンスセンター）（９）ザリガニ尾扇肢運動修飾の神経機構
長山俊樹（北海道大学大学院

理学研究科）（10）硬骨魚後脳の分節構造にもとづいて構築された逃避運動回路
小田洋一（大阪大学大学院

生命機能研究科）（11）多足歩行動物の歩行パターンのエネルギー効率に基づく最適性
西井淳（山口大学理学部））（12）哺乳類歩行リズム神経回路の発生
西丸

広史（カロリンスカ研究所）（13）ネコ歩行運動の脳幹－脊髄制御機構
松山清治（札幌医科大学医学部生理学第二講座））【参加者名】
伊関

峰生（科技団），渡辺

正勝（基生研），鈴木武（札幌医大），桂

勲（遺伝研），新貝

伸哉（科技団）
，津田

基之（姫路

坂田

工大大院）
，川上 功（姫路工大大院）
，吉村

建二郎（筑

（山口大）
，筒井

波大学）
，小田

洋一（大阪大大院）
，小橋

常彦（大阪

院）
，岡村

康司（統合バイオ），久木田

文夫（統合バ大大院），高見

英人（海洋科学技術センター）
，池

甲

イオ）
，岩崎

広英（統合バイオ），村田喜理（統合バ善弘（海洋科学技術イオ），中山

希世美（統合バイオ），佐々木士（科技団），吉川珠（海洋科学技術センター）
，高木
センター）
，西丸

広史（カロリンスカ研），長山（北海道大大院），木下

一彦（統合バイオ），松山俊樹

和実（岩手大），西井鉚蔵（岩手大），淳（山口大），日置泉雄（一橋大），西野合バイオ），ISRAIL

智子

敦雄（東京大大真理（統HOSSAIN（統合バイオ）

清治

341

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）【概要】
動物の特質としてのロコモーションは，単細胞生物かは，分子の働きを，マクロな生物機能の立場から捕らえ

ら多細胞動物にいたるまで，さまざまなパターンをとっなおす新しい試みである。相補的な交流をはかり，「ロているが，それらを構成する細胞，分子のレベルでは生

コモーション」という根源的であり且つ多様な生理機能

物種間で類似した要素（モーター，骨格，輸送,etc）が用に着目し新たな統合バイオサイエンスとしての位置づけいられる。一方で，これら共通かつ多様な分子群は，個を探った。ミドリムシ，クラミドモナスなどの単細胞生体の機能の文脈において，細胞レベルで集約されており，

物の研究，単一タンパク分子の動きに関する研究，少数

これらの理解には，遺伝子，分子，細胞レベルの研究にの神経系細胞を有するモデル生物を用いた研究，多数の加えて，生物種間の進化的なつながり，また，各要素が神経細胞を有する脊椎動物における研究にいたるまで，統合されるシステムの理解が不可欠である。つまり，各多様な側面での研究内容を含む形となり，広い視点での生物のロコモーション機能を分子レベルで理解すること議論が活発に交わされた。

（1）ミドリムシの光運動反応に関わる青色光センサー，光活性化アデニル酸シクラーゼ
伊関

峰生（科学技術振興機構

さきがけ）

ミドリムシ (Euglena gracilis) は光環境の変化に敏感にユニットから成るヘテロ四量体と推定される。PAC はア応答する。光驚動反応の光センサー分子として新奇な負デニル酸シクラーゼ活性を示し，青色光照射により劇的

ラビンタンパク質 (PAC) を同定することに成功した。

に増大する。RNAi 法により，PAC がステップアップ光

PAC は発色団として FAD を結合した分子量約 40 万のタンパク質で，互いによく似た alpha, beta 二種類のサブ

驚動反応の光センサーとして機能していることが明らかになった。

（2）単細胞藻類クラミドモナスはどうやって光の方向を知り，集まるのか？
吉村

建二郎（筑波大学・生物科学）

クラミドモナスは，葉緑体と核が大部分を占める細胞の方向へ急激に方向転換することが明らかになった。ま体と，運動装置である鞭毛からなる単細胞動物である。

た，周期的な光刺激を与えると自転の周波数である

クラミドモナスの光受容体である眼点は，フォトダイオ

2-5Hz の繰り返し刺激に対して最大の反応を示した。従ードのようなものであり，それ自体では光の方向は分かって，眼点に入る光の中から自転に由来する光強度の変らない。360 度回転する泳ぎ方を示し，指向性の良いレ化を抽出することにより正しく方向転換することが明らーダーとして光をスキャンする。眼点の方向と遊泳方向かになった。

との関係を調べると，眼点に光が入らなくなった時に光（3）一分子生理学から学ぶ分子モーターの作動機構
木下一彦（岡崎国立共同研究機構・統合バイオサイエンスセンター）

タンパク分子一個の動きを観察するだけでなく，光ピ

342

ンセットや磁気ピンセットを使って分子機械に操作を加研究会報告えることにより，タンパク分子の作動原理が理解できる。

組みについてのモデルを得ることができ，このモデルはこれらの手法により ATP の加水分解にともなう自由エ

逆回転による ATP 合成も説明した。リニアー分子モータ

ネルギー放出により一方向の動きと力を生み出す F1 分

ーであるミオシンが，アクチンフィラメントの上を歩行

子モーターを解析したところ，加水分解のときよりも，する機構についても一分子のイメージングを行うこと

ATP が結合するときと解離するときに主要な仕事がなさ

で，興味深い詳細な機構が明らかになりつつある。

れることが明らかになった。結合・解離による回転の仕（4）深海細菌のゲノムに見る情報伝達機能分子
高見

英人（ゲノム解析研究グループ）

様々な環境に生息する Bacillus 属関連種について，pH子が transport/binding protein のカテゴリーであり，ABCと塩濃度に着目し，高 pH，高塩濃度環境に対する適応メ

トランスポーター，C4-ジカルボン酸関連トランスポータ

カ ニ ズ ム の 解 明 を 目 指 し て ， 好 ア ル カ リ 性 Bacillus

ー，浸透圧に関わるトランスポーター，Na イオンの取り

halodurans および高度耐塩性好アルカリ性 Oceanobacillus

込みに関わるトランスポーターを含んでいた。一方，原iheyensis の全ゲノム配列を決定した。既に配列が決まっ核生物としては最初の発見である電位依存性 Na チャネている 3 種の Bacillus と合わせてゲノム配列の比較を行

ルが共通な遺伝子として見出された。このチャネルは一った。その結果，354 遺伝子は，Bacillus に共通する遺伝

過的に Na イオンを供給することから，どのように Na イ子であった。好アルカリ菌二種のみに共通な遺伝子としオンサイクルに貢献しているかは，まだ不明である。

て，243 保存されていた。243 のうち，約 1/3 の 76 遺伝（5）線虫の「感覚情報によるロコモーション」の制御
桂勲（国立遺伝学研究所，総合研究大学院大学）

線虫の行動が様々に調節される機構を，遺伝学的に解

これらの中で，(2) は，感覚ニューロンの中で細胞自立析した以下の 3 つの結果について発表した。 (1) 腸から的に行われるが，他の制御は細胞間の信号伝達を含む。

行動への影響 (2) 嗅覚の順応 (3) 餌と匂い物質による学

これらの遺伝子の機能を，感覚からロコモーションにい

習 (4) 感覚信号の選択と統合。

たる神経回路の中で議論した。

（6）線虫のロコモーションの計測と神経系モデル
新貝

鉚蔵（岩手大学工学部）

線虫の移動をアガープレート上で画像解析し，前進，結合をパラメーター化して，前進運動を生成する神経回

後退，停止を分け，虫の形態や首振り等から，頭部を識路モデルを作成することを試みた。いくつかの組み合わ

別し，自動判別した。また，餌のあるなし，や laser 照射

せにおいて，背腹の筋を交互に興奮させる周期的活動をの影響を解析することにより神経回路の特性を推定し構成することができた。

た。また，Hodgkin-Huxley 型チャネルモデルとシナプス

343

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（7）ホヤの幼生の行動と感覚器
津田基之（姫路工業大学大学院理学研究科生命科学専攻）

脊椎動物の始原的生物である原索動物のカタユウレイ

方の色素細胞を除去すると平衡機能が阻害され，後方色

ボヤは，幼生期の前半に上昇運動を，後半は下降運動を素細胞を除去すると光反応が消失した。更に，オプシン

示し，海底に着床して成体に変態する。この遊泳運動は遺伝子に対する morpholino oligoDNA を導入して遊泳運脳胞の二つの色素細胞を含む感覚器に制御される。Laser

動を観察すると，光依存的な遊泳運動が阻害された。

ablation1 により色素細胞除去の影響を調べたところ，前（8）ホヤの幼生の遊泳リズムとイオンチャネル
岡村康司（岡崎国立共同研究機構

統合バイオサイエンスセンター）

脊椎動物の始原的生物である原索動物のホヤ神経筋ににより解析し，発生途中での電位依存性 Ca チャネルの関する以下の 3 つの知見について報告した。 (1) ゲノム

機能は，筋細胞形態の成熟に重要であることを見出した。

情報からイオンチャネル遺伝子の網羅的解析を行った。

(3) ゲノムの解明されたユウレイボヤにおいて，ロコモー

脊椎動物のイオンチャネルの殆ど全ての種類の遺伝子がションとイオンチャネルの関係を解明するには，オタマ見られたが，興奮性の微妙な調節に関わる副サブユニッ

ジャクシ幼生から直接電気的に記録する方法が必要であトやホヤには形態学的に存在しない痛覚に関与する遺伝る。そこで，吸引電極および細胞内電極を用いた記録を子が存在しないことが明らかになった。 (2) 筋細胞特性行い，左右の遊泳リズムを単一幼生レベルで解析する系の発達について，電気生理学的および分子生物学的手法を確立した。

（9）ザリガニ尾扇肢運動修飾の神経機構
長山俊樹（北海道大学大学院理学系生物科学）

アメリカザリガニは尾部への機械的接触刺激に対し，チを解明するため，電気生理学的手法により解析を行い，刺激強度により異なる反応パターンを示す。強烈な刺激

ノンスパイキングニューロンの相反性並列型シナプス統により巨大介在ニューロンを介した系により反対方向へ

合作用によって運動パターンが巧みに選択される仕組み

遊泳逃避する。弱い刺激では，尾扇肢を閉じ，前進歩行が明らかになった。

する dart response を示す。行動修飾，選択の神経スイッ（10）硬骨魚後脳の分節構造にもとづいて構築された逃避運動回路
小田洋一（大阪大学大学院生命機能研究科）

zebrafish や金魚の網様体脊髄路 (RS) のニューロン群

左右一対存在し，逃避行動をトリガーする。他の分節には，成魚においても分節構造を保ち，前後軸方向に 7 つも，M ニューロンと形態学的に良く似た相同 RS ニューの分節を形成する。第 4 分節には巨大な M ニューロンがロンが隣接する分節に繰り返される。これまでに，(1) 逃344

研究会報告避運動中の zebrafish の稚魚の RS ニューロンをカルシウ

サブユニット依存性の低閾値 K チャネルと，M 細胞特異ムイメージングにより短潜時の逃避運動には M 細胞の的反回抑制性回路の働きによることが示唆された。(3) M

活動を伴うことを明らかにした。(2) 第 4 節の M 細胞と細胞から第 5，6 分節の RS ニューロンには一方向の結合

第 5,6 節の RS ニューロンは異なる興奮性を示し，Kv1.2

があり，結合様式は細胞の形態的分類に従っていた。

（11）多足歩行運動の歩行パターンのエネルギー効率に基づく最適性
西井淳（山口大学

理学部）

歩行が速度によって変化することが知られているが，である。そこで，生体の運動の力学モデルを用いた数理

その理由として消費エネルギーによる最適化の可能性が的方法により消費エネルギーを最小にする歩行パターン

考えられ，Hoyt と Taylor により実験的に示された。しかを求めてみたところ，実際の観察と高い類似を示した。

し，(1) ウオークが遅い速度で，ギャロップが速い速度でまた，歩容の遷移は，身体を支えるためのトルク発生にエネルギー消費が低くなる理由は？ (2) 歩容が速度によ伴うエネルギー消費と，脚を振るための機械的仕事のバり突然変化する理由は？ (3) 多足歩行動物に観察され歩ランスが速度とともに変化するために生じることや，最容はエネルギー消費に基づく最適解であるか？，などは適な歩容の遷移が総転移的に起こりうることも明らかに不明であった。歩行パターンの決定において動物によらなった。

ない共通の特徴があるが，実験的に検討することは困難（12）哺乳類歩行リズム神経回路の発生
西丸

広史（カロリンスカ研究所神経科学部門）

哺乳類脊髄の神経活動のリズムは，歩行様のパターン

ン群が左右で同期した活動を示すこと，2) 後肢の運動にとして誘発され精力的に研究されてきた。しかし，介在対応する左右交代性のニューロン活動は生まれる前に出ニューロンの性質や同定など不明な点が多い。脊髄のパ現すること，3) 同期したパターンから交代性のパターン

ターン形成回路を明らかにする目的で，胎生期ラットのへの変化において，GABA またはグリシン作動性のシナ脊髄摘出標本を用いて 1) 生まれる一週間ほど前に始めプスの発達が重要であること，を明らかにした。

て観察されるリズム活動においては左右の運動ニューロ（13）ネコ歩行運動の脳幹―脊髄制御機構
松山清治（札幌医科大学医学部生理学第二講座）

歩行運動は動物の基本的運動のひとつであり，様々な置された複数のサブシステムにより構築される。ネコを随意行動や情動行動と密接に関連して発現する。このた用いて基本神経機構としての脳幹―脊髄系に着目し，網め，哺乳動物では歩行運動の発現・制御は大脳皮質・基様体脊髄路，外側前庭脊髄路，脊髄交連細胞機構を基礎

底核・辺縁系などの高次脳の機能と深い関わりを持つ。

的構成要素とする歩行運動の構成に関して明らかにし一方，歩行運動の制御機構は，中枢神経系全般に分散配

た。

345

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

17．神経可塑性の分子的基盤
2003 年 5 月29 日－5 月 30日代表・世話人：尾藤晴彦（東京大学大学院医学系研究科））
所内対応者：森泰生（統合バイオサイエンスセンター）（１）AMPA 受容体のリン酸化と機能制御
亀山仁彦（産業技術総合研究所）（２）AMPA receptor interacting protein GRIP steers kinesin to dendrites
瀬藤光利（三菱化学生命化学研究所）（３）PSD-95 のクラスタリング機構の解析
土井知子（京都大学大学院理学研究科）（４）TARPs (stargazin family) /AMPA receptor 複合体の機能解析
富田進 (UCSF School of Medicine)（５）AMPA 受容体含有小胞の精製と共存蛋白質の解析
板倉誠（北里大学医学部）（６）PSD 分子構成の神経可塑性および記憶・学習行動における役割
渡部文子（東京大学医科学研究所）（７）Estimating errors associated with the peak-scaled non-stationary fluctuation analysis (PS-NSFA)of climbing fibre-Purkinje cell EPSCs by Monte Carlo simulation
籾山明子（生理学研究所）（８）BDNF による樹状突起での翻訳調節
武井延之（新潟大学脳研究所）（９）神経シナプス裏打ち蛋白質 S-SCAM の解析
飯田順子（東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科）（10）脳における新しい細胞間シグナリングシステム CD47-SHPS-1 系の機能
大西浩史（群馬大学生体調節研究所）（11）Molecular anatomy of the presynaptic active zone
大塚稔久（カン研究所）（12）CaM-kinase カスケードを介した情報伝達メカニズムと遺伝子発現制御
徳光浩（香川医科大学生体分子医学講座）（13）小脳顆粒細胞の二相性細胞移動のダイナミクス
見学美根子（京都大学大学院理学研究科）（14）樹状突起のパターン形成：その多様性を生みだす基盤
上村匡（京都大学ウイルス研究所）【参加者名】
井上英二（カン研究所），高尾絵津子（カン研究所），俵身（北里大学医学部），板倉誠（北里大学医学部），土井田真紀（カン研究所），井上真理枝（カン研究所），大塚知子（京都大学大学院理学研究科），村田康信（京都大学

稔久（カン研究所），徳光浩（香川医科大学），犬塚博之

大学院理学研究科），見学美根子（京都大学大学院理学研（香川医科大学），橋本浩一（金沢大学大学院医学系研究究科），矢和多智（京都大学大学院理学研究科），野中美科），狩野方伸（金沢大学大学院医学系研究科），高橋正

応（京都大学大学院理学研究科），髭346

俊秀（京都大学大

研究会報告学院理学研究科），上村匡（京都大学ウイルス研究所），

京大学医科学研究所），畑裕（東京医科歯科大学大学院），

竹本さやか（京都大学大学院医学研究科），大西浩史（群飯田純子（東京医科歯科大学大学院），漆戸智恵（東京医馬大学生体調節研究所），的崎尚（群馬大学生体調節研科歯科大学大学院），壱岐純子（東京医科歯科大学大学院），究所），亀山仁彦（産業技術総合研究所），尾藤晴彦（東武井延之（新潟大学脳研究所），椙村春彦（浜松医科大学

京大学大学院医学系研究科），真鍋俊也（東京大学医科学

病理学）
，溝口

研究所）
，渡部文子（東京大学医科学研究所），熊澤紀子

大学医学部），藤谷和子（三重大学医学部），東（東京大学医科学研究所），三輪秀樹（東京大学医科学研

重大学医学部），井ノ口馨（三菱化学生命化学研究所），究所），有馬史子（東京大学医科学研究所），片山憲和（東瀬藤光利（三菱化学生命化学研究所），富田進 (UCSF

京大学医科学研究所），小林静香（東京大学医科学研究所），

School of Medicine) ，下野健（アルファメッドサイエンス

竹村典子（東京大学医科学研究所），ポンパンプーパック（株）），森泰生（統合バイオサイエンスセンター），籾山

ディー・サクナン（東京大学医科学研究所），草川森士（東明子（生理学研究所）

明（三重大学医学部），木村一志（三重幹人（三【概要】
1973 年に Bliss と Lomo らによって神経可塑性のプロについて，以下のテーマと演者による発表・討論を行っトタイプとしての長期増強 (long-term potentiation) が発た。1) グルタミン酸受容体，ならびにその活性を調節す見されて以来，シナプス伝達効率の可塑的制御は，成体る分子装置としての PSD における分子間相互作用に関における神経回路の機能的柔軟性を付与し，記憶・学習

する最新の知見：亀山公彦，籾山明子，畑裕，瀬藤光利，などの高次機能を担う根本原理と考えられてきた。90 年

富田進，渡部文子ら。2) これらの中核となる分子群を統代の分子神経生物学の興隆とともに，この基本原理を支合的に調節する分子機構としての，翻訳後修飾，遺伝子

える分子的基盤に関する基礎知識は，飛躍的に増してき発現，神経細胞分化調節，樹状突起パターニングや新規た。だが，本当の意味で，神経可塑性の分子的基盤は，アダプター蛋白について：武井延之，徳光浩，見学美根

現在解決されつつある問題なのだろうか？

子，上村匡，大塚稔久ら。これらの発表について，提案

この今日的疑問に応えるため，本研究会では，近年重代表者ら数人の神経可塑性のエキスパートを中心に討議

要な知見が数多く蓄積してきた PSD（シナプス後肥厚部）

を行い，新たな概念・実験デザインの創成を試みた。

およびその周辺の情報伝達，ならびにその生物学的意義（1）AMPA 受容体のリン酸化と機能制御
亀山仁彦（産業技術総合研究所脳神経情報研究部門脳機能調節因子研究グループ）

中枢神経系におけるグルタミン酸受容体を介した興奮増加することによりイオンの透過量が増えるとされてい性シナプス電流は主に AMPA サブタイプにより輸送さる。また T840 残基は神経細胞や，異所性に培養細胞なれる。このサブタイプはリン酸化により受容体の機能やどに発現させた場合にもリン酸化されるが，この部位はシナプス膜における分布が制御されてシナプス伝達効率

刺激などによるリン酸化量の変化はあまり起こらない。

を変化させると考えられている。

LTP を誘導するような高頻度刺激を海馬 CA1 領域錘体細AMPA 受容体の GluR1 サブユニットは細胞内ドメイン

胞に与えることにより GluR1 サブユニットの S831 のリに 3 ヶ所のリン酸化部位が同定されている。PKC およびン酸化量は増加する。一方 S845 のリン酸化量は変化し

CaMKII によりリン酸化を受ける S831 残基のリン酸化にない。一方 LTD を誘導するような低頻度刺激を与えた場

よりチャネルのコンダクタンスが増加してイオン透過性

合には GluR1 サブユニットの S845 のリン酸化量が減少を上昇させる。一方，PKA によりリン酸化される S845

し，S831 のリン酸化量は変化しない。

残基のリン酸化により受容体のシナプス膜への発現量が一方で予め高頻度刺激を加えておいたサンプルに低頻347生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

度刺激を加えることにより誘導される de-potentiation のリン酸化が増加し S831 のリン酸化量には変化が見られ系では S831 のリン酸化量が減少し，S845 のリン酸化量ない。これらの実験結果はシナプスにおける刺激の履歴は変化しない。逆にシナプスに予め低頻度刺激を加えたにより受容体のリン酸化の起こる部位の制御が行われて後に高頻度刺激を加える de-depression の系では S845 のいることを示唆している。

（2）AMPA receptor interacting protein GRIP steers kinesin to dendrites
瀬藤光利（三菱化学生命化学研究所）
極性輸送においてモーター蛋白が結合蛋白の分布を決で遺伝学的に検証され支持された (JCB2002Dec,Nature

めるという常識は AMPA 受容体結合蛋白 GRIP の神経細2003Mar) 。この研究会ではこの能動輸送に一般的と現在

胞での強制発現がキネシンの分布を制御するという報告考えられている一見パラドキシカルな現象の意義とメカ(Setou et al., Nature 2002) で根底から覆された。即座に同ニズムから，神経細胞における受容体輸送の極性獲得に様の結合蛋白依存モーター分布制御現象が酵母ミオシン

ついて考察する。

（3）PSD-95 のクラスタリング機構の解析
土井知子（京都大学理学研究科）

PSD-95 は，シナプス伝達に必須のイオンチャネルや受は，PSD-95 と Kv1.4 との共クラスター形成には PDZ2 が容体分子などを興奮性シナプスのシナプス後肥厚 (PSD)

必要で，その分子内配置も重要であることを示している。

に多数集積させる足場蛋白質群の 1 つである。N 末側か

PSD-95 が担う分子集積機構の 1 つは，PDZ2 のリガンド

ら順に 3 つの PDZ ドメイン (PDZ1，PDZ2，PDZ3)，SH ド結合に伴う分子内のドメイン間相互作用の変化によるもメイン，GK ドメインを持ち，各ドメインは蛋白質相互作のかもしれない。

用に関与している。PSD における分子集積はその神経細さらに，これらの変異 PSD-95-GFP 融合蛋白質を培養

胞の生理活性と深く関わり，足場蛋白質群のマルチドメ

海馬錐体細胞に強制発現させた所，(1) PDZ1，2 両方のリイン構造と制御された分子集積機構の相関は，興味深い。

ガンド結合能を失った変異体 (1m.-2m.) のシナプスクラ

COS 細胞に PSD-95 と NR2B または Kv1.4 を共発現さ

スター効率は，野生型の約 1 / 3 程度に減少し，PDZ1 ませると，両者が細胞膜上で集積した斑状の共クラスター

たは 2 のどちらかの結合能を失った変異体では中間的なが形成される。この性質を利用して，全体構造に大きな性質を示した，(2) PSD-95-GFP のシナプスクラスター効

影響を与えずに NR2B や Kv1.4 との結合能をなくする部

率は，AMPA 受容体 (GluR1) のクラスター効率と相関が分欠失および置換変異を PDZ1，PDZ2 各々に導入した全ある，(3) 変異体を発現しているシナプスではスパインが

1)

長 PSD-95 を作成し分子集積機能を調べた 。PDZ2 にの細長く，1m.-2m.では特に顕著であるなどの特徴が観察さみ変異を導入した変異体の Kv1.4 との共クラスター形成れた。PSD-95 が，PSD の正常で十分な成熟に重要な役割

効率は，野生型が示した効率の約 3%に激減したのに対を果たしていることが示唆される。

して，PDZ1 にのみ変異を導入した PSD-95 では野生型の(1) Imamura, F., Maeda, S., Doi, T., and Fujiyoshi, Y.

約 67%の効率を示した。さらに，後者の変異 PDZ1 とLigand binding of the second PDZ domain regulates

PDZ2 との分子内ドメイン配置を反転させると，共クラclustering of PSD-95 with Kv1.4 potassium channel. J. Biol.

スター形成は野生型の約 23%に減少した。これらの結果

Chem. 277, 3640-3646, 2002.

348

研究会報告（4）TARPs (stargazin family) /AMPA receptor 複合体の機能解析
富田進（UCSF School of Medicine）
脳における神経活動依存的なシナプス伝達効率変化にスの原因遺伝子）が小脳顆粒細胞における AMPAR のシ

おいて，AMPA 型受容体 (AMPAR) 応答の変化は重要な

ナプス後膜発現に必須であることが示された。しかしな役割を担っている。AMPAR 応答変化の主要な分子機構

がら，stargazin の発現していない脳領域における AMPAR

は，AMPAR のシナプス後膜上への発現量変化によるこシナプス後膜発現の分子機構はいまだ明らかでない。まとが，電気生理学的手法を用いた実験により明らかになた，神経活動依存的なシナプス後膜上への AMPAR 発現っている。そして，小脳顆粒細胞における AMPAR のシ

量変化の分子機構も明らかでない。

ナプス後膜発現に関わる分子機構について，痙攣や運動

我々は stargazin 機能相同性蛋白質を同定し，その失調を示す自然突然変異マウス stargazer を用いた興味深

member を TARPs (Transmembrane AMPA Receptor-binding

い結果が報告された。

Protein) と名付けた。それぞれの TARP が担う機能特異性

Stargazer マウスの小脳では，苔状繊維と顆粒細胞の形について，また，神経活動依存的な AMPAR 後膜発現量

成するシナプスにおいて特異的に AMPAR 活性が消失し変化の分子機構について，興味深い知見を得たので報告ている。小脳顆粒細胞の初代培養細胞を用いた研究によする。

り，4 回膜貫通構造を持つ蛋白質 stargazin（stargazer マウ（5）AMPA 受容体含有小胞の単離と共存蛋白質の解析
板倉誠，高橋正身（北里大学医学部）

シナプス伝達効率を可塑的に変化させることが脳の高プス小胞が濃縮した膜分画中には GluR2 と Calnexin を含

次機能の基盤であると考えられる。シナプスの伝達効率

む小胞が存在していることがわかった。また一部のを変化させる機構の一つにポストシナプス膜における神GluR2 はプレシナプス小胞蛋白質と共沈し，GluR2 がプ

経伝達物質受容体の数の調節がある。Glutamate 受容体でレシナプスにも存在することが示唆された。Calnexin をある AMPA 受容体は，シナプス活動依存的にシナプスへ含有している小胞が GluR2 のポストシナプス膜への組みの組み込みがおき受容体数が増加すると考えられている込みに関与しているのであれば，ER 蛋白質 Calnexin もが，その機構の詳細についてはまだ明らかにされていな

またシナプス膜に存在しているはずである。そこで海馬い。そこで AMPA 受容体がシナプスへ組み込まれる機構

および大脳皮質の初代培養神経細胞において，Calnexin

を明らかにするために，細胞内に存在する AMPA 受容体が活動依存的に細胞膜へ組み込まれるか検討した。

含有小胞の単離と共存蛋白質の決定および共存蛋白質のNMDA 受容体 Antagonist，AP-5 存在下で培養したのち，解析を行った。

15min 間 AP-5 を 除 い た と こ ろ 細 胞 膜 上 に 存 在 す る

ラット大脳をホモジネートし，遠心分離によりシナプ

Calnexin の量が増加した。このことから Calnexin は，

ス小胞を含む膜成分を単離した。Sucrose または Iodixanol

NMDA 受容体依存的に細胞膜へ組み込まれたと考えら

密度勾配法によりさらに小胞を分画化し，イムノブロッ

れる。したがって今回単離した GluR2 および Calnexin をティングしたところ AMPA 受容体のサブユニットの一含有した小胞は，AMPA 受容体のシナプスでのリサイクつである GluR2 が，膜一回貫通型の ER 蛋白質である

リングに関与すると考えられ，現在，その小胞に共存す

Calnexin と非常によく似た局在パターンを示すことがわる蛋白質をイムノブロッティングと TOF-MASS を用いかった。次に，anti-GluR2 抗体を結合した磁気ビーズをて同定中である。

用いて GluR2 含有小胞の免疫沈降を行った。結果，シナ349

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（6）PSD 分子構成の神経可塑性および記憶･学習行動における役割
渡部文子（東京大学医科学研究所）

シナプス後肥厚部に存在するNMDA受容体は，シナプ

パ ク で あ り MAP キ ナ ー ゼ 系 の 負 の 調 節 因 子 で あ る

ス前細胞と後細胞の活動の coincidence detector として，SynGAP 変異マウスなどの遺伝子改変マウスを用いて，シナプス可塑性や学習行動に重要な役割を担う分子であ

長期増強 (LTP) や長期抑圧 (LTD) といったシナプス可ると考えられている。NMDA 受容体は様々な分子と結合

塑性の変化，種々のパターン刺激による LTP の誘導閾値

して非常に大きなタンパク複合体を構成し，多様なパタの変化，ならびに記憶・学習行動の変化などを調べてきーンのシナプス刺激というシグナルを，長期にわたるシ

た。また，老齢マウスにおいて，アセチルコリンやノル

ナプス伝達効率の変化というシグナルへと変換する。こアドレナリンなどによる LTP 誘導閾値の修飾作用が大きのような長期的シナプス伝達効率の変化すなわち神経可

くシフトしていることを示してきた。これらの結果から，

塑性は，記憶・学習の細胞レベルでのモデルとして広く

記憶・学習の障害には，LTP の誘導閾値の変化が特に良研究されているが，その分子機構並びに生理的意義にはく相関していることが示唆された。そこで今回の発表で未だ議論も多い。

はこれら一連の研究を簡単に紹介すると共に，LTP 誘導

これまで我々は，NMDA 受容体複合体に含まれる足場
タンパクである PSD-95 変異マウスや，PSD-95 結合タン

閾値の活動依存的調節，すなわちメタ可塑性と記憶・学
習行動の関係について考察を加えたい。

（7）Estimating errors associated with the peak-scaled non-stationary fluctuation analysis (PS-NSFA) of
climbing fibre-Purkinje cell EPSCs by Monte Carlo simulation
籾山明子（生理学研究所）

Division of Cerebral Structure, National Institute ofPhysiological Sciences and CREST.

plots. However, fitting such skewed plots to the theoreticalequation exhibited only 2% difference from the expected

We have recently applied the PS-NSFA to EPSCs atvalue. Our mean RC filtering attenuated the peak amplitude ofclimbing fibre-Purkinje cell synapses, to estimate the

EPSCs by 12% and the estimated conductance by 24%,weighted mean single-channel conductance of synaptic

resulting in a 15% overestimation of the number of activated

AMPA receptors. To evaluate errors associated with thechannels at the peak. Furthermore, bootstrap analysis ofanalysis, we carried out Monte Carlo simulations using therecorded and simulated EPSCs also indicated that variation in

AMPA receptor model by Hausser & Roth (1997) . Deviationtransmitter waveforms did not significantly affect ourfrom the theoretical parabolic variance-mean relationship was

estimates.

reproduced by the model, as the skew of current-variance（8）BDNF による樹状突起での翻訳調節
武井延之（新潟大学・脳研究所・分子神経生物学）

学習・記憶の過程やその基礎となるシナプスの可塑的とが従来から指摘されてきた。しかしながらほとんどの変化のある種のものには新規の蛋白合成が必要であるこ

研究は，蛋白合成阻害剤を用いた現象論敵な実験が主で350

研究会報告あり，ニューロンという細胞のなかでどのような分子メ(mammalian target of rapamycin) というキナーゼを活性化

カニズムが活性化しているかなどはほとんどわかっていし，その下流でcap 依存性翻訳を制御する4EBP1のリン酸ない。

化及び5’-TOPmRNAの翻訳を調節するp70S6K / ribosomal

最近，樹状突起内，さらにはシナプス近傍でおこる蛋

S6 蛋 白 の リ ン 酸 化 を 引 き 起 こ し た 。 こ の 作 用 は

白合成が比較的早いシナプスの可塑性に関与しているこ

synaptoneurosome 画分や単離樹状突起でも確認された。

とが示唆されるようになってきた。このような蛋白合成

以上の結果はシナプス部への BDNF 刺激が mTOR カスケ

はシナプスへの刺激，入力によって引き起こされる調節ードを活性化し，翻訳の増強を引き起こし，シナプス部的なものである可能性が高い。そこで我々はこの調節機での特定の蛋白の合成を増強している（実際 BDNF の刺構，すなわち翻訳調節のメカニズムについて検討した。

激によりCaMKII やArc の新規合成が上昇していた）こと

中枢神経系における代表的な神経栄養因子である BDNFを強く示唆している。

(brain-derived neurotrophic factor) は，ニューロンの樹状

さらに LTP や空間学習などの神経活動パラダイムにお突起部において新規の蛋白合成を増強した。この作用はける翻訳活性化の結果を紹介し，ニューロンにおける翻

免疫抑制剤であるラパマイシンによって完全にブロック

訳調節の役割ついて論議を深めたい。

された。BDNF はラパマイシンの標的である mTOR

（9）神経シナプス裏打ち蛋白質 S-SCAM の解析
飯田純子，畑裕（東京医科歯科大学大学院・医歯学総合研究科・病態代謝解析学）

神経後シナプスには，神経伝達物質受容体と神経細胞

ちは，シナプス形成における分子集積機構を明らかにす接着分子が局在し，神経伝達の場としてのみならず，神るため，1) S-SCAM とニューロリギンでは，どちらが先

経細胞間の接着の場として機能し，神経シナプスにおいにシナプスに集積するか，2) シナプスへの分子集積におて，神経伝達と接着は密接に関わっている。神経シナプ

いて，S-SCAM と PSD-95 の担う役割は，同じか，あるス活動依存性に接着強度が変化するというモデルは，神いは異なるのか，3) NMDA 受容体の局在決定に S-SCAM

経細胞の特定のシナプスに選択的に可塑性が成立する分

または，PSD-95 は関与するのか，を解析している。これ

子機序として魅力的である。PSD-95 と S-SCAM は，共までに，S-SCAM によって，ニューロリギンがシナプスに神経シナプスにおいて，神経伝達物質受容体と接着分に集積すること，PSD-95 は，むしろニューロリギンによ子の双方に関与する裏打ち蛋白質である。これらの分子って局在決定されていることが明らかになっている。しを解析することを通じて，神経シナプス活動依存的に接かし，NMDA 受容体の局在決定に関しては，S-SCAM も着が制御される機構を解明しようと試みている。神経シ

PSD-95 も決定的な役割を担うことを支持する結果は得

ナプス後肥厚の主要な裏打ち蛋白質 PSD-95 は，PDZ 領

られていない。一方，βカテニンは，カドヘリンの裏打

域を 3 つもち，NMDA 受容体と接着分子ニューロリギン

ち分子としてだけでなく，シグナル伝達分子として遺伝に結合する。S-SCAM は，PSD-95 と同様に PDZ 領域を子転写制御に関わっている。βカテニンによるシグナル

複数個もち，やはり，NMDA 受容体と接着分子ニューロ

伝達においては，βカテニンの分解の制御が重要である。

リギンに結合する。私たちは，最近，S-SCAM がβカテニ

そこで，私たちは S-SCAM が，βカテニンの分解制御にンに結合し，βカテニンを介して神経シナプスに局在決与える影響を調べている。その結果，S-SCAM がβカテニ

定されることを報告している。βカテニンは，接着分子

ンの分解を促進することを見出し，さらにその分子機構

カドヘリンの裏打ち分子である。従って，S-SCAM は神として，S-SCAM の N 末端に結合する Axin との相互作

経シナプスの形成過程において，まずカドヘリンによる用が重要であることを明らかにしている。

接着部位に局在決定されると想定される。さらに，私た351

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（10）脳における新しい細胞間シグナリングシステム CD47-SHPS-1 系の生理機能
大西浩史，岡澤秀樹，的崎尚（群馬大学生体調節研究所

附属生理活性物質センター）

神経系では様々な膜蛋白質の相互作用により細胞間コける機能を明らかにすることを目標に研究を進めている。

ミュニケーションが行われ，発生段階における神経回路

今回我々は，培養神経細胞において SHPS-1 が神経軸索網の形成や，成体におけるシナプス可塑性などの脳機能側に，CD47 が樹状突起側に局在する傾向があることをに重要な役割を果たしている。我々が見出した SHPS-1

新たに見出した。さらに，SHPS-1 の軸索への局在決定には脳に強く発現する新規受容体型膜蛋白質で，イムノグ

ついては，少なくとも SHPS-1 の細胞内ドメインが関与

ロブリンスーパーファミリー (IgSF) に属する。SHPS-1

していることを明らかにしている。一方で我々は，培養は細胞内にチロシンリン酸化モチーフを有し，細胞接着

細胞表面の SHPS-1 がその生理的リガンドである CD47や細胞増殖因子の刺激に依存してこのモチーフがチロシと相互作用することで細胞の運動性が抑制されることをンリン酸化を受ける。チロシンリン酸化を受けた SHPS-1

見出し，さらにこの抑制効果には SHPS-1 の下流におけは細胞質型チロシンホスファターゼ SHP-2 と相互作用しる SHP-2 や Rho の活性制御が関与している可能性を明らてこれを活性化し，細胞内チロシンリン酸化シグナルをかにした。また逆に，SHPS-1 を介して細胞表面の CD47制御する。一方，SHPS-1 の細胞外ドメインの特異的リガを刺激すると，フィロポディア形成が刺激され，神経突ンドとして，SHPS-1 と同じく IgSF に属する 5 回膜貫通起伸長が促進されることも新たに見出している。これら型の膜蛋白質 CD47 が同定されている。CD47 の細胞内シの結果から我々は，神経細胞において CD47-SHPS-1 系は，

グナルについては現在まだ明らかにされていない。CD47

極性を持ってそれぞれのシグナルを両方向性に伝達してと SHPS-1 は様々な組織で発現が見られるが，特に神経おり，神経細胞の運動や形態の制御によって神経機能に系で強く発現しており，神経回路の形成や神経可塑性へ関与している可能性があると考え，現在さらに解析を進の関与が考えられる。我々は，これら分子が形成する細めている。

胞間相互作用システム，CD47-SHPS-1 系の，神経系にお（11）Molecular Anatomy of the Presynaptic Active Zone
大塚稔久（カン研究所）

神経シナプスの active zone (AZ) は，1960 年代に電子顕がドッキングした後のプライミングを制御することは明微鏡を用いた解析によって同定された比較的電子密度のらかになっていたものの，これら CAZ 蛋白質間の相互作

高い構造体である。神経伝達物質を含んだシナプス小胞用についてはほとんど不明であった。最近我々は，古典

は，神経終末において，この AZ にドッキングし，プレ的な生化学的手法と質量分析法を組み合わせることで，シナプス膜と融合した後，最終的に神経伝達物質をシナラット大脳より新規の CAZ 蛋白質を同定することに成プス間隙に放出する。AZ に密着した細胞骨格は CAZ

功し，CAST1 (CAZ-associated Structural Protein1) と命名し，(Cytomatrix at the AZ) とも呼ばれている。CAZ は，プレその機能解析を行ってきた。CAST1 は少なくとも RIM1

シナプスにおいて，AZ の形成，構造維持および機能発の PDZ ドメインに直接結合し，RIM1 を介して Munc13-1

現に重要な役割を果たしていると考えられている。しかと 3 者複合体を形成する。ラット海馬初代神経培養細胞

しその重要性にもかかわらず，CAZ 特異的な構成分子とを用いたトランスフェクションの実験から，CAST1 がしてはこれまでに，RIM1，Munc13-1，bassoon およびRIM1 の AZ における scaffold 蛋白質として機能している

piccolo の 4 つの蛋白質しか明らかにされていなかった。

ことを明らかにした。さらに，この 3 者複合体には

さらに，RIM1 と Munc13-1 が直接結合し，シナプス小胞bassoon も結合することから，CAZ において巨大な蛋白352

研究会報告質複合体が形成されていることが示唆される。我々はこ蛋白質複合体に含まれることを明らかにした。今回は，の CAZ 蛋白質によって形成される巨大な蛋白質複合体

CAST ファミリーの構造および機能解析を中心に，プレが，比較的電子密度の高い CAZ の分子基盤ではないかと

シナプス AZ の形成，構造維持および機能発現の分子メ考えている。さらに，CAST1 と相同性の高いメンバーでカニズムについて話題を提供したい。

ある CAST2・の単離にも成功し，CAST2・もまた CAZ（12）CaM-kinase カスケードを介した情報伝達メカニズムと遺伝子発現制御徳光

浩（香川医科大学生体分子医学講座生体情報分子学）

シナプス伝達にともなう細胞内カルシウム濃度の上昇

介した転写活性化については多くの研究よりその重要性

は，様々な細胞内シグナル伝達機構を介することでシナが明らかとなってきた。本発表においては，CaM-kinase

プスの可塑性や長期記憶などの高次神経機能の発現に必IV の上流活性化酵素 (CaM-kinase kinase, CaM-KK) によ須と考えられる。特に長期記憶 (late phase LTP) においてるリン酸化カスケードを介した機能調節の分子メカニズ

は遺伝子の発現上昇とそれに伴うタンパク質合成が必要

ム，また線虫 C.elegans における CaM-kinase カスケードと思われる。このような細胞内カルシウム濃度上昇の情の機能解析さらには CaM-kinase カスケードによる発現

報を遺伝子の転写活性化へと導く情報伝達分子としてカ誘導遺伝子の同定などについて報告する。さらに，このルシウム／カルモデュリン依存性タンパク質リン酸化酵

新しいカルシウム情報伝達機構の機能解明に向けて最近

素 群 (CaM-kinase) が 知 ら れ て い る 。 そ の な か で も開発した分子プローブについても紹介したい。

CaM-kinase IV による転写因子 CREB のリン酸化反応を（13）小脳顆粒細胞の二相性細胞移動のダイナミクス
見学美根子（京都大学大学院理学研究科，理化学研究所脳科学総合研究センター）

脊椎動物の複雑な中枢神経系回路が正しく機能するたを連続して行う。我々は，小脳顆粒細胞の二相性移動をめには，個々のニューロンが回路網内の適切な場所に配再構成できる微小片培養系を用い，タイムラプス共焦点

置し，神経核や層構造を形成して正しい相手とシナプス顕微鏡を用いて接線移動と放射移動のダイナミクスを比結合することが不可欠である。発生中のニューロンは脳較解析した。その結果，最初に起る接線移動では，成長室面の増殖帯で分裂を終え，神経組織中を細胞移動して円錐の移動と核移動が独立に起る translocation を，続い目的地に到達する。ニューロンの移動方向は，脳室からて起る放射移動では，両者が連動する locomotion を示す

脳表面に向かって神経管の放射軸上を動く放射移動と，ことが明らかになった。また，接線移動を誘導する先導

それと直交する神経管同心円柱面上を動く接線移動に大突起は将来の軸索に，放射移動の先導突起は樹状突起に別される。多くのニューロンはどちらか一方の移動様式

分化することが分り，先導突起の性質の違いがダイナミをとるが，小脳顆粒細胞は，生後発達中ダイナミックにクスの違いを生む可能性が示唆された。現在，二相性移移動して，直角な方向転換を挟んで接線移動と放射移動動の異なるダイナミクスの分子的基盤を探索している。

353

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）（14）樹状突起のパターン形成：その多様性を生みだす基盤
上村

様々なニューロンがそれぞれに特徴的な樹状突起をど匡（ウイルス研究所，CREST・JST）

までであることが示唆された。

のように形作るかについては，ほとんど明らかにされて樹状突起の多様性を生み出す分子機構を解析する目的いない。ショウジョウバエの胚後期で誕生し，胚期からで，クラス特異的に発現する遺伝子を探索したところ，

幼 虫 期 に か け て 樹 状 突 起 を 発 達 さ せ る dendritic

転写調節因子 Abrupt がクラス I 特異的に発現しているこ

arborization (da) neuron は，分岐の複雑度の順に応じてクとを見出した。Abrupt を他のクラスのニューロンで異所

ラス I-IV に分類されており，この問題の解析への優れた発現させると，それらはクラス I のニューロンのようにモデル系を提供する。クラス I または IV を標識するトラ

分岐の複雑度が低く，かつ受容野の狭い樹状突起を発達

ンスジェニック GFP マーカーを作製し，経時観察とレーさせた。この結果は Abrupt が，クラス I に特徴的な樹状ザーによる損傷の導入を組み合わせた実験を行った。ク

突起のパターン形成プログラムを発動することを示唆す

ラス I のニューロンとは対照的に，クラス IV のニューロる。

ンは，幼虫期を通してより高次な分岐を展開し続け，レ以上の解析と並行して，7 回膜貫通型カドヘリンが哺ーザーによる突起切断に対して高い反応性を示した。さ乳類神経細胞の突起形成に果たす役割も検討している。

らにクラス IV のニューロンの受容野の形成について解脳のスライス培養と DNA vector-mediated RNAi を用いた

析した。その結果，クラス特異的な抑制性の細胞間相互アプローチによる結果も報告する。

作用が，受容野の境界形成に必要かつ十分であることを明らかにし，かつそれが突起終末間で働いていることを

文献示す証拠を得た。また，反発性のシグナル伝達が重要な

Sugimura et al., Distinct developmental modes and役割を果たすのは，隣接するニューロンの突起が出会い

lesion-induced reactions of dendrites of two classes of始め，体壁が突起によって完全にほぼ重複なく覆われる

Drosophila sensory neurons. Journal of Neuroscince, in press.

354

【 国際シンポジウム 】

国際シンポジウム

COE 国際シンポジウム（第 31 回生理研国際シンポジウム）
第 31 回生理研国際シンポジウムは“感覚運動機能研究への多様なアプローチ--新しい研究パラダイムによる最新の展開--”と題して 2004 年3 月 16-18 日の 3 日間，岡崎コンファレンスセンターにおいて開催された。今回のシンポジウ
ムは脳による運動制御について，脊髄・脳幹レベルから大脳皮質，大脳基底核，小脳といった様々な領域の機能やその損傷時の機能代償機構などについて，その神経回路の分子的構築から神経活動による情報の符号化，さらにはコン
ピューターモデリングによる計算論的研究まで，まさしく multidisciplinary な研究手法を有する研究者同士の活発な交流を目指して企画された。そしてこの分野の世界的に第一線で活躍する研究者（国内 16 名，海外より 20 名）を招聘し，講演していただいた。これらの講演は 3 日間にわたり行われたが，それに加えてポスターセッションも行い，そこでも国内外より 84 題のポスター発表が行われた。最終的な参加者は総勢 220 名（国内 194 名，海外より 26 名）で，この分野の国際会議としては質・量ともに近年例のない大規模なものとなった。今回顕著だったことは多くの若手研
究者の参加をみたことで，様々な研究手法を融合することで，脳による運動制御の研究が今後新たな展開を見せることを十分に期待させるものであった。

Tuesday, March 16,2004
Opening Remarks & Welcome Address
Session 1 (Chaired by Hans Hultborn)
1. Sten Grillner (Stockholm)
The “Vertebrate Motor Infrastructure”- a “toolbox” of networks & the intrinsic function of one model network.
2. Joseph Fetcho (Stony Brook)
Optical and genetic approaches toward understanding motor system function and dysfunction.
3. Yoichi Oda (Osaka)
Functional organization of segmentally homologous reticulospinal neurons in the teleost hindbrain.
Session 2 (Chaired by Sten Grillner)
4. Ole Kiehn (Stockholm)
Physiological and genetic approaches to locomotor circuits in mammals.

357

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

5. Hans Hultborn (Copenhagen)Key mechanisms for setting the input-output gain across the motoneuron pool.
Session 3 (Chaired by Peter Strick)6. Bror Alstermark (Umeå)Functional role of direct (monosynaptic) versus indirect (disynaptic) cortico-motoneuronal pathways in the Macaquemonkey.
7. Eberhard Fetz (Seattle)
Contrasting roles of primate cortical and spinal neurons in preparation and execution of voluntary movements.
8. Stephen Scott (Kingston)
Neural correlates of limb mechanics and mechanical loads in primary motor cortex.
Session 4 (Chaired by Eberhard Fetz)
9. Peter Strick (Pittsburgh)"Muscle" and "Movement" Representation in the Motor Cortex: New Anatomical and Physiological Perspectives.
10. Masahiko Takada (Tokyo)
Organization of multisynaptic pathways linking the prefrontal cortex and the primary motor cortex.
11. Roger Lemon (London)
Interactions between premotor and motor cortex in the primate: role in visual control of grasp
Wednesday, March 17,2004
Session 5 (Chaired by Roger Lemon)
12. Atsushi Iriki (Tokyo)
Reorganization of visuo-somatosensory integration in the intraparietal cortex induced by tool-use training in monkeys.
13. Jun Tanji (Sendai)
Pre-SMA versus SMA: from a perspective of motor selection based on visual instructions.
14. Kiyoshi Kurata (Hirosaki)
Dynamic visuo-motor transformation in the ventral premotor cortex of monkeys.
Session 6 (Chaired by Daniel Wolpert)
15. Andrew Schwartz (Pittsburgh)
Useful signals from motor cortex.
16. Reza Shadmehr (Baltimore)
Learning dynamics of reaching.
17. Mitsuo Kawato (Kyoto)
Computational Learning Mechanisms for Impedance Control and Internal Model Acquisition.
Session 7 (Chaired by Tadashi Isa)
18. Daniel Wolpert (London)
Uncertainty in sensorimotor control.
19. William Hall (Durham)
Exploring the superior colliculus In Vitro.
20. Shigeto Sasaki (Tokyo)
Neural mechanisms of controlling velocity guided orienting in behaving cats.
Session 8 (Chaired by William Hall)
21. Adonis Moschovakis (Cretè)

358

国際シンポジウム

Space representation in the superior colliculus and its use in motor control.
22. Yoshikazu Shinoda (Tokyo)
Initiation and suppression of saccades by the frontal eye field (FEF) in the monkey.
23. Martin Paré (Kingston)
Neural basis of controlled and ballistic movement processing.
Session 9 (Chaired by Adonis Moschovakis)
24. Kikuro Fukushima (Sapporo)
Discharge characteristics of pursuit neurons in the caudal frontal eye fields during vergence eye movements in monkeys.
25. Kenji Kawano (Kyoto)
Preparatory modulation of the gain of visuo-motor transmission for smooth pursuit.
Thursday, March 18,2004
Session 10 (Chaired by Andrew Schwartz)
26. Tadashi Isa (Okazaki)
Dynamic modulation of local circuit in the superior colliculus during saccadic eye movements.
27. Shigeru Kitazawa (Tokyo)
Optimization of goal-directed movements: a random walk hypothesis in the cerebellum.
28. Randy Flanagan (Kingston)Prediction and control in skilled manipulation.
Session 11 (Chaired by Okihide Hikosaka)
29. Tomoo Hirano (Kyoto)
Cerebellar control of eye movement in mutant mice.
30. Soichi Nagao (Tochigi)
Role of cerebellar LTD in reflex eye movement learning control.
31. Hitoshi Kita (Memphis)
The role of the globus pallidus external segment in the basal ganglia circuitry.
32. Toshihiko Aosaki (Tokyo)
Cell assemblies in the striatum.
Session 12 (Chaired by Jun Tanji)
33. Atsushi Nambu (Okazaki)
Dynamic model of the basal ganglia functions and Parkinson's disease.
34. Hagai Bergman (Jerusalem)
Teaching signals and information processing in the basal ganglia of normal and parkinsonian primates.
35. Okihide Hikosaka (Bethesda)
Motivational control of saccadic eye movement.
Session 13 (Chaired by Hagai Bergman)
36. Kenji Doya (Kyoto)
Competition and Cooperation of Multiple Learning Modules.
37. Minoru Kimura (Kyoto)
Encoding Motivation and Outcome of Decision by Dopamine Neurons.
Closing remark; Atsushi Nambu (NIPS)

359

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

Poster Session16-18 March,2004
P-1. Satoe Ichihara (Kyoto University)
Reward-period activity in primate dorsolateral prefrontal and orbitofrontal neurons is affected by reward schedules
P-2. Y. Watanabe (Kyoto University)
Task-related Activity in Primate Mediodorsal Nucleus of the Thalamus Represents Either Visual or Motor Information
during Oculomotor Delayed-Response PerformancesP-3. Takayuki Hosokawa (Kyoto University)
Cue activities correspond with reward activities in the macaque orbitofrontal cortex
P-4. Masato Inoue (Kyoto University)
Ventrolateral prefrontal neurons holding both object and order information
P-5. Nobuhiko Hatanaka (NIPS)
Input-output organization of jaw movement-related areas in monkey frontal lobeP-6. Oshio K (Kinki University)
Delay period activity of dorsolateral prefrontal cortex during duration-discrimination task
P-7. Shigehiro Miyachi (Tokyo Metropolitan Institute for Neuroscience)
Multisynaptic inputs from prefrontal cortex to primary motor cortex as visualized by retrograde transneuronal infection of rabies
virus
P-8. Itaru Yamane (Tokyo Metropolitan Institute for Neuroscience)
Neuronal activity of the supplementary motor area in relation to bilateral hand movements
P-9. Naosugi Yumoto (Tokyo Metropolitan Institute for Neuroscience)Prefrontal activity in relation to time coding
P-10. Masashi Koizumi (Tamagawa University)
Macaque Lateral Prefrontal Neurons Related to Speed of Discrimination during Go/no-go Task
P-11. Gemba, H. (Kansai Medical University)
Speed-control Activities of the Posterior Parietal Cortex for Horizontal Rotation Movements of the Neck
P-12. Akira Murata (Kinki University)
Self generated action monitoring by mirror neurons in area PF
P-13. IJICHI, Y (Shiga University of Medical Science)
Activity of the lateral cerebellar nucleus neurons receiving input from the prefrontal and premotor cortical areas
P-14. Aumann T.D. (University of Melbourne)
Oscillatory responses evoked in the motor system are increased following paired conditioning stimulation in cerebellar
nuclei and primary motor cortex in behaving monkeys
P-15. Martin Voss (Institute of Neurology,London University)
Role of Primary Motor Cortex in Predictive Motor Control
P-16. Rathelot, J-A (University of Pittsburgh)
Representation of single digit muscle in the primary motor cortex (M1)P-17. Katsumi Nakajima (Kinki University)
Primary motor cortex (M1) and supplementary motor area (SMA) contribute to the elaboration and control of bipedal
locomotion in Japanese monkeys (M. fuscata)P-18. Futoshi Mori (University of Yamaguchi)
Involvement of multiple brain regions in the elaboration of bipedal locomotion in M. fuscata: a PET study360

国際シンポジウム

P-19. Yuko Nishimura (NIPS)
Change in activation of primary and premtor cortices during reaching and prehension task after recovery from lesion ofcorticospinal tract at the certvical spinal cord in monkeys; a PET study
P-20. K. Nakao (Kansai Medical University)
Is Readiness Potential Related to Movement Initiation?
P-21. Brochier, T. (Institute of Neurology, London University)
Differential relation of single unit activity in primary motor cortex and F5 premotor cortex to hand movements: results fromsimultaneous multiple electrode recordings in both areas
P-22. Eizo Miyashita (TITEC)
Movement Dynamics are encoded by primary motor cortical neurons
P-23. Masaki Isoda (Tohoku University)
Participation of Multiple Cortical Areas in Oculomotor Sequencing
P-24. N. Higo (AIST)
Rehabilitative training after brain injury induced GAP-43 mRNA expression in the monkey brain: a molecular basis of
motor recovery
P-25. S. Kakei (Tohoku University)
Agonist selection for wrist motor control
P-26. Satoshi Tanaka (The Graduate University for Advanced Studies)
Functional Specificity of the Rostral Part of Brodmann Area 6 in Verbal and Spatial Mental-Operation Tasks: a
Low-Frequency Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation Study
P-27. Tomohiko Takei (Kyoto University)
Adaptive control of human cortico-spinal excitability for involuntary movements evoked by transcranial magnetic
stimulation
P-28. Yutaka Oouchida (Kyoto University)
Hand movements in parietal cortex and area 44
P-29. Nobuhiro Hagura (Kyoto University)
Integration and segregation of multisensory inputs when humans perceive limb movements
P-30. Tokuro Nakashima (Kyoto University)
Motor execution and kinesthetic processing are tightly coupled in multiple motor homunculi of human motor system: An
fMRI study
P-31. Hirotaka Onoe (Tokyo Metropolitan Institute for Neuroscience)
Neural responses during the continuous performance of Advanced Trail Making Test: PET study with healthy volunteers
P-32. Yu Aramaki (NIPS)
Neural correlates of spontaneous phase transition in bimanual finger tappingP-33. Satoshi Shibuya (Juntendo University)
Effects of reminder knowledge of results about movement timing on motor skill learning
P-34. Yukari Ohki (Kyorin University)
TMS can induce bilateral motor responses during bimanual coordinated movements in humans
P-35. David W. Franklin (ATR Computational Neuroscience Laboratories)
Feedback is Incorporated into the Feedforward Command on the Subsequent Trial during Motor Adaptation
P-36. Fredrik Bissmarck (ATR Computational Neuroscience Laboratories)
Learning and control of real-time procedural movement361

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

P-37. Rieko Osu (ATR Computational Neuroscience Laboratories)
Simultaneous Learning and Switching for Two Opposing Viscous Force Fields
P-38. Naohiko Iguchi (University of Electro-Communications)
The minimum end-point variance trajectories depends on the power parameter of the fluctuation of the motor command
P-39. Kiyoji Matsuyama (Sapporo Medical University)
Commissural interneuronal system in the cat lumbar spinal cord: axonal projection pattern and cell morphology
P-40. Noritaka Kawashima (Research Institute of National Rehabilitation Center)
Effect of interlimb coordination on locomotor-like muscle activity in spinal cord injured persons
P-41. Daichi Nozaki (Research Institute of National Rehabilitation Center)Muscle activity determined on the basis of cosine tuning with a nontrivial preferred direction during isometric force
exertion by the lower limb
P-42. Daichi Nozaki (Research Institute of National Rehabilitation Center)
Sustained muscle contractions maintained by autonomous neuronal activity within the human spinal cord
P-43. Seki, K (NIPS)
Presynaptic inhibition in awake, behaving monkey
P-44. Lorenzo Cangiano (Karolinska Institute)
Mechanisms of burst generation in a spinal locomotor system deprived of crossed inhibitionP-45. J. Ogawa (Kyorin University)
Pyramidal effects on forelimb motoneurones in rats: disynaptic EPSPs mediated via reticulospinal neurones andpolysynaptic EPSPs via segmental interneurons
P-46. Shin-ichi Higashijima (CIB,ONRI)
Engrailed-1 expression marks a primitive class of inhibitory spinal interneuron
P-47. T. Komiyama (Chiba University)
Common interneurons in reflex pathways from cutaneous afferents innervating different foot regions in humans
P-48. Hisataka Tanaka (NIPS)
In vivo measurement of the conduction velocity of the central neural pathways in the PLP transgenic miceP-49. Yutaka Fujito (Sapporo Medical University)
Formation of new corticorubral synapses after cross-innervation of distal forelimb muscles in the cat
P-50. Kaoru Takakusaki (Asahikawa Medical College)
Orexinergic projections to the midbrain mediate alternation of behavioral states from locomotion to cataplexy
P-51. Dai Yanagihara (Toyohashi University of Technology)
Behavioral deficits in mGluR1 mutant mice: locomotion and fear-conditioned bradycardia
P-52. Hiroshi Aizawa (Hirosaki University)
LATER model with two threshold levels explains bimodal saccadic reaction time distribution in cue gap saccade task with
NoGo trials
P-53. Hiromitsu Tabata (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology)
Preparation of smooth pursuit eye movements based on target motion probability
P-54. Yoshiko Kojima (University of Tsukuba)
Motor learning facilitation for saccades occurs predominantly in the learned component
P-55. Takeshi Kanda (University of Tsukuba)
Saccadic pause of pontine omnipause neurons is caused by glycinergic inhibition362

国際シンポジウム

P-56. Mayu Takahashi (Tokyo Medical and Dental University)
Excitatory and Inhibitory Inputs and their Pathways from the Superior Colliculus to Inhibitory Burst Neurons
P-57. Yoshiko Izawa (Tokyo Medical and Dental University)
Two types of suppression of visually- and memory-guided saccades induced by electrical stimulation of the frontal eye fieldin the monkey
P-58. Yuriko Sugiuchi (Tokyo Medical and Dental University)
Vestibular projection to the periarcuate cortex in relation to pursuit eye movement in the monkey
P-59. Masayuki Watanabe (NIPS)
Injection of nicotine into the superior colliculus affects saccadic eye movements in macaque monkeys
P-60. Tomoya Sakatani (NIPS)
Saccadic eye movements in miceP-61. Nikolay I. Nikitin (NIPS)
Release from GABAergic inhibition unmasks visual inputs to deeper layer neurons in the superior colliculus in macaquemonkeysP-62. Yasushi Kobayashi (Osaka University)
Contribution of pedunculopontine tegmental nucleus neurons to performance of visually guided saccade tasks
P-63. Satoshi Matsuo (Tottori University)
Further evidence for gaze-feedback to the cat superior colliculus: discharges reflect gaze trajectory perturbations
P-64. Masaki Tanaka (Hokkaido University)
Neural correlates to eye movements in the central thalamus of monkeys
P-65. Horaguchi, T. (University of Tsukuba)
Different types of memories for generating memory-guided saccades in different stages of learning
P-66. Toda, H. (Niigata University)
GABAergic contribution to visually-elicited and programmed convergence eye movements
P-67. Thongchai Sooksawate (NIPS)
Characteristics of cholinergic responses in neurons in the intermediate layer of rat superior colliculus
P-68. Toshiaki Endo (NIPS)
Hyperpolarization-activated cation current and its modification of dendritic spike initiation in projection neurons of the rat
superficial superior colliculus
P-69. Kaoru Isa (NIPS)
Morphological and electrophysiological properties of GABAergic neurons in the intermediate gray layer of superior
colliculus in GAD67-GFP knock-in mice.
P-70. Fengxia Lee (NIPS)
Presynaptic M1 and M3 type muscarinic acetylcholine receptors suppress GABAergic synaptic transmission in theintermediate gray layers of mouse superior colliculus
P-71. Petropavlovskaia E (Tokyo Metropolitan Institute for Neuroscience)
Characteristics of Head Orienting To Moving Visual Stimulus in Cats
P-72. Toshihiro Kitama (University of Yamanashi)
Effect of static side-down tilt on optokinetic nystagmus and optokinetic after-nystagmus in cats
P-73. Tomonori Takazawa (Gunma University)
Classification of Neuron Types in the Rat Medial Vestibular Nucleus363

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

P-74. Yasuhiko Saito (Gunma University)
Spontaneous discharge properties of neurons in the rat medial vestibular nucleus
P-75. S. Fujiwara (Yamagata University)
Vestibular control of quadrupedal standing on a pitching platform in freely moving rats
P-76. K. Masuda (Yamagata University)
Postural control of air righting movements
P-77. Yoshihisa Tachibana (NIPS)
Downregulation of Metabotrophic Glutamate Receptor 1α in the Globus Pallidus of Parkinsonian Monkeys
P-78. Hiroyuki Nakahara (RIKEN Brain Science Institute)
Dopamine Neurons Can Represent Context-Dependent Prediction Error
P-79. Masami Miura (Tokyo Metropolitan Institute.of Gerontology)
Fast-spiking interneurons form a modular architecture in the striatum
P-80. Hideo Tsukada (Hamamatsu Photonics)
PET Imaging of Gene Expression in Primate Model of Parkinson' DiseaseP-81. Nobukatsu Sawamoto (Kyoto University)
Cognitive slowing associated with striatal hypofunctioning in Parkinson's diseaseP-82. Psyche H. Lee (Duke University)
Excitatory and Inhibitory Circuitry in the Superficial Gray Layer of the Superior Colliculus.
P-83. S.Perfiliev (Göteborg University)
Automatic redirection of reaching induced by indifferent moving visual stimuli.

364

【セ ミ ナ ー 報 告】セミナー報告

セミナー報告1. "Physiological and genetic approaches to locomotor circuits in mammals"
Dr. Ole Kiehn (Associate Professor M.D., D.Sci., Department of Neuroscience, Karolinska Institutet, Stockholm)(2003.4.10)
The spinal cord plays a central role in controlling voluntary

revealed new insights into the understanding of themuscle movements. This control is exerted via neuronal

mammalian CPG.

networks that regulate pools of motor neurons innervating

Referencesdistinct muscle groups. Intrinsic spinal networks control much

Kjaerulff, O. and Kiehn, O. (1996) Distribution of Networksof the rhythmic motor neuron activity that underlies

generating and coordinating locomotor activity in thelocomotion. These spinal rhythm-generating networks areneonatal rat spinal cord in vitro. A lesion study. Journal of

known as central pattern generators (CPGs) , and are thought

Neuroscience. 16 (8) , 5777-5794.

to function as local command and control centres for theKjaerulff, O. and Kiehn, O. (1997) Crossed synaptic inpus

phasic activation of motor neurons during locomotion in all

to motoneurons during selective activation of the contralateralvertebrates, including man. The precise organization of thelocomotor network. Journal of Neuroscience, 17: 9433-9447.

mammalian CPG is, however, so far unknown. A better

Tresch MC. and Kiehn, O. (2000). Motor coordination

understanding of the locomotor CPG in mammals is a

without action potentials in the mammalian spinal cord.

prerequisite for clinical neuro-rehabilitation of spinal cord

Nature Neuroscience 3 (6) : 593-599.

injury patients, among whose major obstacles to attaining anormal lifestyle is the loss of ambulation.

Stokke MF, Nissen UV, Glover JC., Kiehn O. (2002).
Projection patterns of commissural interneurons in the lumbar

In this talk I will review recent findings that have identified
CPG neurons, anatomically and electrophysiologically, thatspinal cord of the neonatal rat. Journal Comparative
Neurology, 446 (4) : 349-359.

are involved in the left-right alternation during locomotion.

Butt SJ, Harris-Warrick RM, Kiehn O. (2002). Firing

These neurons play and important role in coordinating flexor

properties of identified interneuron populations in theand extensor activity between the two sides of the body. I will

mammalian hindlimb central pattern generator. Journal of

also review findings showing that the midline gate keeping

Neuroscience 22 (22) : 9961-9971.

controlled by the axon guidance EphA4 receptor tyrosine

Kullander K., Butt S.J.B., Lebret J., Lundfald L., Restrepo

kinase and its cognate ligand ephrinB3 is necessary for correct

E., Klein R., Kiehn, O. (2003). Development of local neuronalcoordination of the spinal locomotor CPG. These findings

circuit controlling walking requires EphA4 and Ephrin B3.

identify the first molecular marker for an excitatory

Science, in press.

component of the mammalian CPG. Together our studies have

（担当：伊佐正）2. 乳酸アシドーシス時の脳腫脹へのアニオンチャネルの関与
森信一郎（生理研

機能協関）(2003.4.16)

脳血管障害や脳外傷の発生直後より数日にわたり，脳である。周囲を頭骸骨で覆われている脳は，容積増加が腫脹が生じる。脳腫脹は脳内血流増加，血管透過性亢進

直接，頭蓋内圧上昇を引き起こす。このため脳腫脹は更による細胞外液増加，細胞の浸透圧性膨張からなる病態

なる脳血流低下を引き起こすだけでなく，脳ヘルニアな367

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

どの致命的な病状を引き起こす。細胞の容積が増大した

anion channel を介して行われることが知られている。

際には，cation や anion の放出とそれに伴うH2Oの流出に

我々はまず，分化誘導したNG108-15 細胞，C6 glioma 細より，細胞容積は次第に元のサイズに回復する（調節性胞において，低浸透圧刺激により活性化された細胞容積収縮）。

volume-sensitive anion current が，乳酸アシドーシスによ一方，乳酸アシドーシス時には，細胞外液の条件は不り抑制されることを確認した。次に乳酸アシドーシスに変であるにもかかわらず，脳組織の細胞 (neuron, glia) による細胞膨張に対し，ionophore による人工的チャネル導持続的膨張が生じることが知られている。この細胞膨張入を行うことで細胞容積調節機能が付加されるかどうか

は，細胞内の酸性化により生じる細胞内 Na, Cl 貯留が細について検討した。その結果，gramicidin による cation

胞内浸透圧上昇を引き起こす結果生じる事がわかっていpathway の導入では乳酸アシドーシス性細胞膨張は影響た。この際には細胞容積の回復が認められないことから，されないが，VacA による anion pathway 導入により細胞

調節性細胞容積収縮に関わる何らかの機能が障害されて容積は回復した。このことは，実際の乳酸アシドーシス

いることが予想されていたが，これまで詳細は不明であ性細胞膨張時に volume-sensitive anion channel が抑制されった。

ることによりその細胞膨張が持続することを示唆してお調節性細胞容積収縮機構におけるイオンの流出は，
non-selective cation channel，IK channel，volume-sensitive

り，このチャネル活性の維持が脳腫脹を治療する上で重要であることを示している。
（担当：坪川宏）

3. 高齢期痴呆予防における咀嚼の役割
渡邊

和子（岐阜大学医学部生理機能学）(2003.4.22)

咀嚼により海馬の活動性が上昇し，短期記憶も向上す

べゴール位置に到達する時間が顕著に長くなり，空間認ることが報告されている。老人性痴呆では，海馬空間認

知機能障害が認められた。この咀嚼機能低下した高齢マ

知機能が顕著に障害されるが，それと同時に咀嚼機能もウスのモリス水迷路学習時の海馬 Fos 蛋白は有意に減少落ちていることが多い。高齢期の咀嚼機能の低下と海馬した。一方，若齢マウスではこれらの変化がみられなか

機能の関連を調べるため，老化モデルマウス SAMP8 をった。このことから，高齢期の咀嚼機能低下は海馬への使い，高齢期の咀嚼機能低下が空間認知機能に与える影

情報入力の低下を引き起こし，海馬機能に影響を与える

響を検索した。咀嚼機能低下処置を施した高齢マウス群ことが示唆された。

をモリス水迷路学習させたところ，処置群は対照群に比（担当：宮田 麻理子，井本敬二）

4. マルチ電極アレイ (MED64) を用いた海馬スライスでのネットワーク活動の起源と分布
下野

健（アルファメッドサイエンス（株）松下電器産業（株））(2003.5.12)
（担当：森

368

泰生）

セミナー報告5. IP3 sponge and 2 - APB --- Novel tools to investigate intracellular calcium signaling岩崎

広英（統合バイオ神経分化）(2003.5.14)

イノシトール 1,4,5 - 三リン酸 (IP3) は，ホルモン，神功し，これを IP3 sponge と命名した。卵成熟・受精にお経伝達物質などによる外界からの刺激に応じて産生さける IP3 受容体の機能を調べるために，IP3 sponge をヒト

れ，細胞内カルシウムストア上にある受容体を介してスデ卵に注入したところ，卵成熟は阻害されないが受精膜

トアからのカルシウムイオン放出を惹起し，様々な生理形成および卵の賦活化が抑制され，IP3 受容体の活性化機能に関与することが広く知られている。しかし，IP3 受が受精に必須であることが明らかになった。また，IP3

容体に対する特異的な阻害剤はこれまでに知られていな受容体の阻害剤として知られている 2- aminoethoxydipheyl

かったため，IP3 受容体の関与が直接的に証明されている

borate (2-APB) が，細胞内カルシウムストアの枯渇に伴う生理現象は限られていた。私達は，IP3 受容体のリガンド

細胞外からのカルシウム流入 (capacitative calcium entry)

結合部位の一部を遺伝子工学的に改変することにより，をも阻害することを見出したので，合わせて紹介したい。

IP3 受容体の機能を阻害する蛋白質を作製することに成（担当：坪川 宏）

6. 匂い学習記憶のメカニズム椛秀人（高知医科大学統合生理学教室）(2003.5.22)

記憶・学習という高次の脳機能の解明は，脳科学に課

わり，僧帽細胞から顆粒細胞への興奮性シナプスに電気せられた重要課題の 1 つである。交尾を契機に雌マウス

生理学的変化（伝達効率の長期増強）と超微形態学的変化に形成される雄フェロモンの記憶は，妊娠の成立に不可が生じる。フェロモン記憶に加えて，新生仔ラットにお欠な，生存価の高い記憶であるとともに，記憶学習研究

ける匂い学習も優れたモデル系であると考え，そのメカの優れたモデルとして有用である。なぜなら，フェロモ

ニズムを解析してきた。この匂い学習は，主嗅球の僧帽

ン情報処理系（鋤鼻系）の最初の中継部位である副嗅球細胞と顆粒細胞の相反性相互シナプスが深く関わり，転に生じるシナプスの可塑的変化と学習が直接に対応して写因子 CREB の発現とそのリン酸化を介して成立する。

いるからである。交尾刺激により賦活されたノルアドレ

本セミナーでは，私共の最近の成果を紹介し，匂い学習

ナリン神経の働きを引き金として，種々の情報分子が関

記憶のメカニズムについて考察したい。
（担当：重本隆一）

7. 脳の形成と細胞の移動小野勝彦（生理研

分子神経生理）(2003.6.16)

中枢神経系 (CNS) の形成過程では，これを構成する細胞の移動パターンや分化に関して，これまでの形態学的胞の多くは脳室に面した脳室層で増殖し，分化の方向が解析の結果を紹介する。

決まった後に移動を開始する。中枢神経系でみられる細【OPC の移動】オリゴデンドロサイトは，CNS 内でミエ胞の移動は，適正な細胞配列の形成に必須の発生現象でリンを形成する細胞である。ニワトリ胚において OPC はある。本セミナーにおいては，オリゴデンドロサイト前

単クローン抗体 O4 により標識され，最も早い時期に出駆細胞 (OPC) の移動および発達期の脳幹でみられる細現する O4 陽性細胞は，sonic hedgehog 発現領域に近接し369

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

た部位に位置している。脳の発生が進むとともに，O4

EGFPで標識された菱脳唇由来細胞は，小脳および脳幹の陽性細胞の分布は脳の広い領域に拡がり，この段階ではいずれにおいても最初は軟膜表面に沿って接線方向に移

単極型で移動細胞の形態を呈している。O4 陽性細胞が動し，次いで移動方向を直交性に変えて放射状方向に移出現する以前の段階の脳室層を EGFP 遺伝子の導入や蛍動する傾向にある。その後，放射状に移動する細胞の先

光色素 DiI で標識し，これらの蛍光物質を取り込んだ細導突起は発生とともに分枝し樹状突起に移行するものと胞を経時的に観察した結果，標識された脳室層から拡が思われる。脳幹にみられる菱脳唇由来細胞の一部は，る細胞の中に O4 陽性を示すものが見られた。OPC 中に

glutamate 陽性を示し興奮性細胞に分化する可能性が示唆

は，第 3 脳室面から視神経や網膜へ，また脳幹から小脳された。

へと比較的長い距離を移動するものの存在することが明

上述の 2 つの種類の細胞移動のうち，OPC は正中線かかとなった。

ら離れるような方向に，一方脳幹の菱脳唇由来細胞は正【菱脳唇に由来する細胞】菱脳唇は発生期後脳の背側部に中線に向かって移動する。このような移動様式・形態は，見られる構造で，小脳顆粒細胞や脳幹の小脳前核や縫線両者が正中領域からのシグナルの影響のもとに移動して核のニューロンを産生するといわれている。ニワトリ胚いることを示唆している。今後は，移動を制御するシグの菱脳唇に EGFP 遺伝子を限局導入して，ここに由来す

ナル因子の解析を含めて細胞移動を調べていきたい。
（担当：坪川 宏）

る細胞の移動パターン，形態変化やその分化を調べた。

8. シナプス伝達の短期的および長期的制御機構
高橋

正身（北里大学医学部代謝）(2003.6.16)

記憶や学習の基礎過程と考えられている「シナプス可

めている。今回のセミナーでは，まず PKC による神経伝

塑性」の機構として，シナプス前部では神経伝達物質放達物質放出の制御機構に関する研究結果をノックインマ

出の，シナプス後部ではレセプター数の制御が重要な役

ウスの解析結果も交えて紹介する。次に，レセプターの割を果たしている。これらはいずれも「開口放出機構」

組み込みに関わる開口放出機構の分子実態の解明とそのによって引き起こされるが，その誘発や神経活動依存的制御機構についての結果を紹介する。さらに，遺伝子発な制御機構には大きな違いが存在すると考えられる。

現を伴う開口放出の長期的な制御に関わる問題について

我々はシナプス可塑性の機構をより統一的に理解していの最近の取り組みについても紹介する。

くため，これら 2 種類の開口放出の制御機構の解明を進（担当：永山 國昭）

9. 痛み刺激受容・温度受容の分子機構
富永

真琴（三重大学医学部）(2003.6.16)

辛味とともに痛みを惹起するトウガラシの主成分カプ

ら明らかになっています。また，熱による活性化温度閾

サイシンの受容体 TRPV1 は 6 回の膜貫通領域を有する非値が神経外環境の変化に応じて低下することが明らかに

選択性陽イオンチャネルで，痛み受容の中心的な分子でされ，それが急性炎症性疼痛の発生機序として注目されす。この受容体がカプサイシン・酸・熱という複数の侵ています。TRPV1 は分子実体の明らかにされた初めての害刺激を受容する多刺激痛み受容体として機能すること

温度受容体ですが，TRPV1の属する TRP スーパーファミ

が感覚神経細胞，異所性発現細胞を用いた電気生理学的リーに 6 つの温度受容体が明らかになっています。最近

な解析のみならず遺伝子欠損マウスを用いた行動解析か明らかにされつつある痛み刺激受容・温度受容の分子機370

セミナー報告

構を TRPV1 とそのホモログの構造・機能・発現を中心に紹介します。
（担当：永山國昭）

10. 自身の発現密度に依存する ATP 受容体チャネル P2X2 の性質の変化
久保義弘（東京医科歯科大学生理学第 2）(2003.6.16)

イオンチャネル型 ATP 受容体 P2X2 について，経時的ごく近傍にある P2X2 受容体チャネル間の相互作用によなイオン選択性の変化等，穴（ポア）の柔軟性をうかがわりなんらかの構造変化が起こり，ポアの性質が変わる。」

せる報告が出されている。我々は，P2X2 の性質を発現密というイメージが最も自然にデータを説明できると考え度との関連において解析し「発現密度が高ければ高いほている。

ど，内向き整流性が弱くなり，大きな陽イオンの透過性

本セミナーでは，まず，これまでメインテーマとしてが高まる，すなわちポアが大きくなる。」という知見を得きた「内向き整流性 K+チャネルの整流性の構造基盤」にた。さらに「高濃度の ATP により弱い内向き整流性電流ついて簡単にご紹介した後，現在進行中の上記研究につを呈する高発現密度の細胞に，低濃度の ATP を投与する

いてお話しすることによって，これまでの研究の流れをことにより観察される電流の内向き整流性は強い。
」とい振り返り，また今後の方向を俯瞰したいと思います。

う結果を得た。
我々は「ATP 投与により開状態に入った，（担当：永山 國昭）

11. 行動の基盤となる神経回路制御の分子細胞メカニズム：
カテコールアミン神経伝達による脳機能制御をモデルに
小林和人（福島県立医科大学附属

生体情報伝達研究所）(2003.6.16)

多くの脳機能は複雑な神経回路における情報伝達とそ

ついて分子細胞レベルの研究を行っている。第一に，ドの調節を基盤とする。個体レベルでの遺伝子改変技術はーパミンに依存する大脳基底核回路について，運動制御

特定の神経回路を構成するニューロンやそこで機能するの協調作用における種々の線条体ニューロンタイプの特分子の役割の解明に有益な研究手段を提供する。我々の徴的な役割について述べる。第二に，ノルアドレナリン

グループは，カテコールアミン神経伝達に依存して運動に依存する記憶学習について，条件記憶の再生における制御および記憶学習を媒介する神経回路の作動と調節に

扁桃体ノルアドレナリン系の必須の機能について述べる。
（担当：永山國昭）

12. 情報幾何による多数の因子の解析：多電極細胞記録と DNA マイクロアレイ
中原裕之（理化学研究所・脳総研・脳数理研究チーム）(2003.6.23)

実験技術の進展に伴い，多数の神経細胞の活動を同時

重要かつ緊急な課題は，これら多数の因子（多数の神経に記録する実験が近年増加している。あるいは，DNA マ

細胞あるいは多数の遺伝子）の相互作用をどのように解

イクロアレイの出現によって非常に多数の遺伝子発現が析するかということである。近年，我々は情報幾何的座

同時に記録できるようになった。これらの実験で現在，標系を用いることで，ある種の解析が非常に見通しよく371

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

行えることを示した。その解析手法について，多電極細な直観を伝えるようにする。なお，解析手法の枠組み自胞記録と DNA マイクロアレイの二つのデータに関して体は一般的な枠組みであり，他のデータにも適用可能で報告する。講演では，数式をできる限り減らして本質的あるので，その点に留意しつつ説明する。
（担当：河西春郎）

13. CFTR クロライドチャネルによる SLC26 ファミリーの制御－上皮膜での重炭酸イオン輸送における意義－
洪繁（名古屋大学医学部大学院医学系研究科病態内科学講座）(2003.6.25)

ヒトの膵導管細胞は140mMという高い濃度の重炭酸イ

ちは新しい塩素重炭酸イオン交換輸送体ファミリーであオンを分泌するが，その分子メカニズムは明らかではな

る SLC26 の機能が CFTR により調節されていることを示かった。またのう胞性線維症 (CF) ，慢性膵炎などでは膵し，上皮膜における新しい重炭酸イオン輸送モデルを提水分泌とともに重炭酸イオン分泌が障害されており，こ唱した。
（担当：河西れが病態に深くかかわっていると考えられている。私た春郎，岡田泰伸）

14. プロテオーム解析の最新技術と今後の展望
乗岡茂巳（大阪大学大学院生命機能研究科

生体ダイナミクス講座

教授）(2003.7.3)

ここ10年間のゲノム科学の進展と質量分析計の進歩に分析で可能となっている。そこで本セミナーでは，最新

より，生体内で発現しているタンパク質の高感度かつハのプロテオーム解析技術と生命科学への応用を紹介する

イスループットな解析技術が確立され，「プロテオーム解とともに，公には表れない問題点を指摘し，プロテオー

析」という名称で広く応用されている。実際，組織で発ム解析の今後の展望について議論したい。

現している数千種類のタンパク質の分離・同定が 1 回の（担当：池中一裕）

15. Transmodal coding for reward prediction in the audiovisual thalamus
小村豊(2003.7.9)

Unconsciously or consciously, we can extract biologicalsignificance among the incoming environmental stimuli.

reward-related responses with two temporal response patterns,
early component (EC) and late component (LC).

However, it remains unresolved where and how, in the brain,

EC (a phasic response) occurred shortly after the onset ofthe sensory physical information meets behaviorally relevant

the stimuli and depended on sensory modality. This

information, for example, motivational information.

magnitude resisted extinction and was correlated with the

I recorded single neuron activity in the posterior thalamic

learning experience. LC gradually increased during the cue

region while rats performed an associative task with a delay

and delay periods, and peaked just prior to reward delivery.

imposed between auditory or visual stimuli and reward.

LC was independent of sensory modality and modulated

I found that nonprimary thalamic neurons exhibitedby the value and timing of the reward. These observations

372

セミナー報告

suggest that even the sensory thalamus is involved

transmodal rewarding information beyond a simple sensory

in translating single-modality sensory information intorelay function.
（担当：小松英彦）

16. The density of AMPA receptors activatedby a transmitter quantum at the climbing fibre-Purkinje cell synapses in immature rats.
籾山明子（生理研

脳形態解析）(2003.7.17)

シナプス後膜の構造や，そこに存在するトランスミッ

スは，約 5pS（フィルター補正値は7pS）であった。この

ター受容体の密度は，シナプス電流の大きさやばらつき

PS-NSFA の精度や，RC フィルタリングによる影響は，を決める要因として重要であると考えられる。登上線維

プルキンエ細胞AMPA 受容体のキネティックモデルを用(CF)－小脳プルキンエ細胞シナプスにおいて，トランス

いて Monte Carlo シミュレーションを行なうことによりミッター素量が活性化するAMPA 受容体の個数と密度を，評価した。また，アウトサイドアウトパッチ中のシナプ

素量シナプス電流の fluctuation analysis と，postsynaptic

ス外受容体に，飽和濃度のグルタミン酸 (5mM) をパルス

density (PSD) 面積の計測を組み合わせて推定した。

投与して fluctuation analysis を行い，グルタミン酸結合時

生後 2 - 4 日齢ラット小脳スライス標本から，AMPA受のチャネル最大開口確率を求めると，0.72 であった。抗容体を介する素量シナプス電流を記録したところ，そのGluR2/3 抗体を用いた免疫電子顕微鏡法で，CF-プルキン

平均素量サイズは約300pS であった。CF 刺激で誘発されエ細胞シナプスのPSD に標識が密集しているのが観察さたEPSCも，AMPA 投与で活性化されたホールセル AMPA

れ，また連続切片の再構成からPSD 面積を求めると，約電流も，ともに直線的な電流－電圧曲線を示し，シナプ

0.074 平方ミクロンであった。以上の結果から，CF-プルス下，シナプス外のAMPA 受容体には，ともにGluR2 サキンエ細胞シナプスで素量グルタミン酸が放出されると，

ブユニットが含まれていると推定された。Peak-scaled

少なくとも平均 66 個のAMPA受容体に結合し，受容体はnon-stationary fluctuation analysis (PS-NSFA) によって求めシナプス後膜に少なくとも900 個/平方ミクロンの密度でたシナプス下AMPA 受容体の単一チャネルコンダクタン

存在していると推定された。
（担当：坪川宏）

17. Performance monitoring in the medial frontal cortex of monkeys.
中村加枝 (NIH)(2003.8.4)
It has been suggested that the frontal lobe contains neurons

activity was no greater under high-conflict than underthat monitor and maintain traces of conflict thereby mediating

low-conflict conditions, contrary to the conflict monitoringheightened executive control. To test this hypothesis, wehypothesis. An enhancement in net activity, as predicted byrecorded from single neurons of the SEF (Supplementary Eye

human functional imaging studies, was observed for only

Field) and ACC (Anterior Cingulate Cortex) of monkeys

subset of SEF (10%) and ACC (5%) neurons. Instead, theperforming color-conditional oculomotor tasks in which

effect of competing stimulus-response process is expressed asirrelevant features of the cues opposed (high conflict,a reduction of information on response direction; on thecompatible) or favored (low conflict, incompatible) making a

incompatible trials, the activity was increased for saccade toresponse in the correct direction. We found that neuronal

antipreferred direction while activity was decreased for373

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

successful trials. Neuronal activity during the task period

saccade to preferred direction.
We also found a subset of neurons, called "error neurons",

before saccade was also enhanced in the trials preceded byin ACC (15%) and SEF (20%) increased their activity after

error. The degree of the enhancement in activity after error

wrong response. In both areas the activity before saccade

appeared to be correlated with correct performance on theonset was not enhanced under situation of conflict indicatingnext trial, particularly in ACC than SEF.

that the "error neurons" are not involved in conflict

These findings indicate that neurons in the medial frontal
cortex are not directly related to monitoring responsemonitoring.
We further studied whether the events of error affectconflict. Instead, the ACC in particular, appears to be

behavior and neuronal activity on the following trial. The

involved in maintaining over time error signals that modulate

reaction time of the successful trials, preceded by error trials,

performance on subsequent trials.

was significantly longer than the reaction time preceded by（担当：小松英彦）

18. 膜タンパク質分子内運動をどう計測するか？
佐々木裕次（（財）高輝度科学研究センター

放射光研究所）(2003.8.13)

還元論的な究極手段しとして 1 分子計測法は今注目され，パワーアップして可視光を利用した計測法を中心に

また現在，平面膜内でのKcsAの分子内構造変化計測を進めており，KvAP 等の実験も予定している。

汎用的な測定手段になりつつある。しかし，微小な分子

もうひとつの話題として，生物はシステムとして理解

内運動を計測するとなると FRET に代表される可視光をしなければならないというシステムバイオロジーと 1 分用いた方法では計測精度が足りないことが分かってきた。

子計測の関わりについて述べる。1 分子計測という還元

その対策の一つとして，私は波長を短くすることを提案

論的発想とは相反するこの新しい学問領域が，1 分子計

し，X 線 1 分子計測法が登場した。ナノ結晶を対象タン

測とどのような関係を持って発展していくのか？

パク質分子に標識するので，標識法一般の欠点，利点はのシステムバイオロジーでは，分子を点の集合体として背負ってくる。原理的に In-vivo で計測可能であることは見ている。異質な振る舞い（分子内構造変化等）をするこ

大いに利点となる。現在まで，DNA，ミオシン，アクチともある 1 つの構造体と認識した方が本質的ではないの

ン，ミクログロブリン，GroEL / ES，GFP，紫膜内のバクか？私の考案した X 線 1 分子計測法の研究方向と共に考テリオロドプシン等の実時間分子内運動を計測してきた。

えてみたい。
（担当：永山現状國昭）

19. ゼブラフィッシュを用いた脊髄運動系神経回路の解析－Engrailed 陽性細胞の機能を中心として
東島眞一（日本学術振興事業団 長期若手在外研究員（ストニーブルック大学博士研究員））(2003.8.13)
ゼブラフィッシュは，神経発生研究や神経の機能を調的な利点をまず紹介したい。次にそれを応用した研究－べるための研究に多くの利点を有する。GFP を発現する

Engrailed 陽性細胞の機能－を紹介したい。Engrailed は発トランスジェニックゼブラフィッシュを用いることによ

生時期に脊髄の少数の神経細胞で発現する転写因子であり，生きたまま特定の種類の神経細胞を可視化し，カルるが，演者の研究により，その陽性細胞は，(1) 運動系神シウムイメージング，および，電気生理学的な解析をす

経細胞に対してのネガティブフィードバックと，(2) 感ることが可能である。本セミナーでは，このような手法

覚系介在神経を抑制することによる反射系のゲーティン

374

セミナー報告

グ，という 2 つの機能に関わっていることが示唆された。

機能を示唆しており，それに対しての考察を加える。

得られた結果は，哺乳動物における Engrailed 陽性細胞の（担当：永山國昭）

20. 蛋白質翻訳後修飾による神経細胞内輸送制御機構
瀬藤

光利（科学技術振興事業団戦略的創造研究推進事業「タイムシグナルと制御」研究領域）(2003.8.13)

演者らはこれまで，神経細胞内輸送の研究を通して樹て，蛋白質の翻訳後修飾の観点から議論します。

状突起方向の輸送モーター蛋白質複合体および軸索方向の輸送モーター蛋白質複合体の存在を示しました。今回，最後に，このモデルに限らない，翻訳後修飾一般の解析に必要な新たな技術開発の展望について述べます。

それら蛋白質複合体の樹状突起や軸索の認識機構につい（担当：池中一裕）

21. 成熟ニューロンにおける cdk5 の役割：特異的阻害薬 roscovitine の作用から考える
佐竹伸一郎（生理研

液性情報）(2003.8.18)

cyclin-dependent kinases (cdks) は，細胞の分化・増殖の性シナプス伝達は顕著に増強された。一方，登上線維－制御に関わるタンパク質リン酸化酵素である。cdkファミ

プルキンエ細胞間の興奮性シナプス伝達に roscovitine はリーの一つ cdk5 は，成熟ニューロンの軸策に多く発現す無効であった。薬理学実験や量子解析から，この阻害薬ることから，細胞分化・増殖の制御とは別の機能も担う

は，P/Q 型カルシウムチャネルの機能を増強して，神経と推定されている。しかし，cdk5 ノックアウトマウスは伝達物質の放出を促進することが示唆された。また，脳形成に異常を来たし出生前後に死んでしまうため，成roscovitineは，プルキンエ細胞から記録した抑制性シナプ

熟ニューロンでの cdk5 の役割は現在も不明である。そこ

ス後電流の減衰時定数 (τ) や，tetrodotoxin非依存性の微小で，シナプス機構における cdk5 の機能を検索するため，抑制性シナプス後電流の振幅を増大させた。したがって，

小脳スライスでパッチクランプ記録を行い，cdk5 特異的

cdk5 は，抑制性シナプスを後シナプス性に調節する機能阻害薬 roscovitine がシナプス伝達におよぼす作用を調べも併せ持つと推定される。cdk5 は，シナプスの種類特異た。2 週齢ラットから作成した小脳スライスに roscovitine

的かつ複数の機構により，小脳皮質のシナプス伝達制御

を灌流投与すると，籠細胞－プルキンエ細胞間の抑制性に関わることが示唆された。

シナプス伝達および平行線維－プルキンエ細胞間の興奮（担当：坪川 宏）

22. 運動学習の短期記憶と長期記憶の神経機構(Neural Mechanisms for Short- and Long-term Motor Learning)
永雄総一（自治医大助教授）(2003.8.28)"Practice Makes Perfect" 洗練された技の習得に，練習を知られているが，運動の記憶と小脳の神経活動の因果関

繰り返すことは必須である。練習の繰り返しによって，係については，眼球反射の適応の実験結果の解釈の仕方

脳に運動学習の記憶が徐々に形成されることに対応するから，2 つの異なった考え方が提出されている。1 つは小と考えられる。小脳が運動学習に重要であることはよく

脳の平行線維－プルキンエ細胞シナプスの長期抑圧375

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）(LTD) が学習（適応）の原因で，小脳皮質に学習の記憶が前庭動眼反射 (VOR)：頭の回転によって生じる眼球運貯蔵されているという考え方であり，もう 1 つは，小脳動。暗所下で眼の動きを測定し，利得（眼と頭の動きのは学習に必要な情報を提供する場ではあるが，学習の記比）で効率を定量化する。拡大レンズや逆転プリズムを

憶は片葉の出力先である前庭核に貯蔵されているという装着しながら反射を長期間おこさせると利得に適応が生考え方である。最近私の研究室で，猿とマウスを実験材じる。視機性眼球反応：縞やドットの大きなスクリーン料として，数時間単位のトレーニングによる眼球反射のなどのような視界の大きな動き（optokinetic 刺激）によっ

短期の運動学習（適応）と，数日－週単位のトレーニングて生じる眼球運動。長期間 optokinetic 刺激を提示するとよって生じる長期の運動学習（適応）に関して，その記憶

利得（眼と視界の動きの比）に適応が生じる。長期抑圧：

貯蔵の脳部位がそれぞれ異なることを示唆する実験結果

シナプス伝達可塑性の 1 つ。小脳平行線維入力と登上線が得られた。眼球運動の適応の実験所見から短期運動記

維入力が同時にプルキンエ細胞に到達することが繰り返

憶から長期運動記憶へ変換過程を推測し，小脳の機能的されると，平行線維－プルキンエ細胞間のシナプス伝達役割を考察する。

効率が低下する。
（担当：重本隆一）

23. 心臓イオンチャネル研究の最近の進歩
鷹野誠（京都大学 医学研究科 細胞機能制御学・講師）(2003.9.11)

心臓の電気生理学的性質には二つの大きな特徴がある。

体 (SUR2A) を発現させた COS7 細胞を用い，この現象のまず第一に，洞房結節ペースメーカ細胞を始めとする刺分子機構を検討した。その結果，KATP チャネルは細胞激伝導系の細胞のみが自発活動電位を発生し，その他の

内 ATP 濃度の低下を感知して活性化されると同時に心筋細胞は自動能を持たないことである。第二に，自動MgATP を利用した燐酸化反応によって活性が維持され能を持たない心室筋や心房筋の活動電位には数百ミリ秒ていること，その実体はチャネル蛋白質の燐酸化ではなにも達するプラトー相が存在することである。これによく，膜脂質の構成成分フォスファチジルイノシトール 4,5

り心臓は強縮をおこすことなく弛緩期に血液で充満され，

燐酸 (PIP2) の合成反応であることを明らかにした。さらしかもリズミックに収縮することが可能となり，ポンプにフォスフォリパーゼ C をレセプター刺激によって活性としての機能を発揮する。今回のセミナーでは，これら化すると，膜内の PIP2 が枯渇し，それ自体が下流の IP3

二つの電気生理学的性質の決定において重要な機能を担や C キナーゼを介することなく直接 KATP を制御するとう 2 回膜貫通型 K チャネルおよび過分極誘発陽イオンチ

いう，新しい信号伝達機構を発見した。この新たな信号ャネルについて，最近の研究成果を紹介する。

伝達系は，GIRK といった心臓に存在する他の 2 回膜貫【Ⅰ】膜脂質による2 回膜貫通型K チャネルの制御機構

通型 K チャネルや，神経細胞の M 電流の制御もおこな

心室筋に代表される非刺激伝導系細胞の活動電位がプラトー相を有するのは，主としてこれらの細胞に強い内っていることが報告されている。
【Ⅱ】過分極誘発陽イオンチャネルの発現制御機構

向き整流特性を示す 2 回膜貫通型 K チャネル (Kir2.x) が自動能を有する洞房結節ペースメーカ細胞は，他の心高密度に分布しているためである。しかしながら虚血時

筋細胞とは異なったイオンチャネルの分布を示すが，そにはこのプラトー相が一過性に短縮することにより，細の機能分化の機構はまったく不明である。我々は，ペー

胞内 Ca のオーバーロードが阻止される。これは Kir2.x

スメーカ細胞に特異的に存在する過分極誘発陽イオンチ

よりも内向き整流特性の弱い ATP 感受性 K チャネル

ャネル (HCN4) を初めてクローニングすることに成功し(KATP) が活性化され，その後徐々に不活性化されることた。HCN4 は胎仔では心臓全体に発現しているが，成獣による。我々は心臓型 KATP チャネルを構成する 2 回膜ではペースメーカ細胞に限局するようになる。しかし不貫通型 K チャネル (Kir6.2) およびスルフォニル尿素受容全心では再び心室筋にも発現することが知られている。

376

セミナー報告

現在，我々は HCN4 の転写制御機構を検討しているが，らに不全心筋に再発現した HCNx の病態生理学的意義を成獣心室筋における HCN4 の発現抑制の一部に NRSFと併せて紹介したい。

いう抑制性転写因子が関与していることを紹介する。さ（担当：伊佐正）

24.レプチンの摂食行動・代謝調節作用に及ぼす AMP キナーゼの制御機構
箕越

靖彦 (Lecturer, Beth Israel Deaconess Medical Center and Harvard Medical School)(2003.9.11)

レプチンは脂肪細胞から分泌され，主として視床下部と弓状核において選択的に AMP キナーゼの活性を抑制に調節作用を及ぼして強い摂食抑制とエネルギー消費のした。dominant negative (DN) 並びに constitutively active

亢進をもたらすホルモンである。レプチンは，視床下部(CA) なAMPキナーゼを視床下部に発現させ，その効果をのレプチン受容体 Ob-Rb に結合して，神経ペプチド

調べた結果，DN は視床下部での AMP キナーゼ活性を抑-MSH (POMC) を発現するニューロンの活動を高める一制するとともに摂食量を低下させ，体重を減少させた。

方，NPY や AGRP ニューロンの活動を抑制して摂食量をまた，レプチンの作用（摂食抑制作用及び骨格筋での AMP低下させる。またレプチンは，Jak2/STAT3 を介した遺伝

キナーゼ活性化作用）を増強した。これに対して CA は，

子発現調節や KATP チャネルなどイオンチャネルへの働

AMP キナーゼの活性を高めるとともに摂食量を増やし，きを介してその作用を惹起する。しかし，それらの作用

体重を増加させた。さらにCA がAMP キナーゼ活性を高がどのようなシグナル分子によってもたらされ，制御さい状態に保つ結果，レプチンを投与してもAMPキナーゼ

れるかはほとんどわかっていない。さらに，末梢組織での活性が低下せず，そのためレプチンによる摂食抑制作のエネルギー消費を亢進させるレプチンの作用機構も，用，骨格筋への作用が著しく減弱した。以上の実験結果

これまでほとんど解明されていなかった。

から，視床下部においてAMP キナーゼの活性を低下する

この問題に関して，私どもは近年，レプチンが骨格筋での AMP-activated protein kinase（AMP キナーゼ）の活性ことが，レプチンの作用発現に必須であることが判明した。

を高めることによって脂肪酸の酸化を促進することを明このようにレプチンは，骨格筋と視床下部において，らかにした。レプチンは骨格筋への直接作用並びに視床

相反的に AMP キナーゼ活性を制御することにより，摂下部－交感神経系を介した二つの機構によって，ヒラメ

食抑制作用と代謝調節作用を引き起こすと考えられる。

筋など赤筋での AMP キナーゼを活性化する。活性化しおそらくAMPキナーゼは視床下部において，神経活動（おた AMP キナーゼは，acetyl-CoA carboxylase をリン酸化しそらくイオンチャネル）や遺伝子発現への調節作用を通てその活性を抑制し，その産生物である malonyl-CoA 量

して，レプチンの作用を制御するのであろう。今後，AMPを低下させる結果，ミトコンドリア酵素 CPT1 に対するキナーゼに調節作用を及ぼすレプチンのシグナル伝達機

malonyl-CoA の強い阻害作用を解除してミトコンドリア

構，並びにAMPキナーゼの標的分子を明かにすることににおける脂肪酸酸化を促進する。

よって，レプチンの作用発現機構だけでなく，さらには

さらに私どもは，レプチンが視床下部のAMPキナーゼにも調節作用を及ぼすことを見いだした。驚いたことにレプチンは，骨格筋への作用とは逆に，視床下部室傍核

視床下部におけるエネルギー代謝調節機構を解明する糸口になると思われる。
（担当：伊佐 正）377

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

25. エンドソームでの選別輸送とコレステロール生合成：哺乳動物変異株細胞を用いた解析大橋

正人（統合バイオナノ形態）(2003.9.17)

エンドサイトーシス経路の後期エンドソームでの選別

ロールの後期生合成酵素は，小胞体に一様に存在するとは，シグナル伝達受容体などの細胞内膜系分子がリソソ考えられてきた。しかし，われわれは，Nsdhlが，細胞内ームへ運ばれて分解されるか，それとも再利用されるかの脂肪滴 (lipid droplets) の表面に局在していることを見の運命を決定する最終ステップとして重要である。我々いだした。そして，このNsdhlの局在が，コレステロールが樹立したCHO 変異株細胞群の一つであるLEX2 変異株の生合成において機能的意味を持っていることを示唆すは，インスリン様成長因子 2/マンノース 6-リン酸受容体

るデータを得た。興味深いことに，後期エンドソームで(IGF2/MPR) の後期エンドソーム多胞体 (MVB) からゴルの，IGF2/MPR の選別機能タンパク質であることが知ら

ジ体方向への選別に異常があり，IGF2/MPRが，肥大したれている TIP47 が，Nsdhl と脂肪滴上に共存した。脂肪MVB の内部小胞に蓄積する。レトロウイルスベクターを

滴は，従来考えられてきたような単なる余剰脂質の貯蔵用いた発現クローニングにより，この LEX2 の異常が，庫でなく，その表面が様々な機能ドメインとして働いて細胞内のコレステロール生合成系の後期酵素である

いるのではないかと最近注目を集めている。我々は，上NAD(P)H ステロイド脱水素酵素様蛋白質 (Nsdhl) の発記の結果より，脂肪滴表面が，コレステロール生合成系

現によって修正された。こうした結果より，コレステロと受容体分子の後期エンドソームでの選別輸送制御のイールが，後期エンドソームMVB でのIGF2/MPR の選別輸

ンターフェース機能ドメインとして働いているという仮送に必要とされることがわかった。これまで，コレステ説を提唱する。
（担当：坪川 宏）

26. 視床下部 GABA ニューロンによるゴナドトロピン分泌の調節美津島大（横浜市立大学大学院医学研究科神経内分泌学講師）(2003.9.17)（担当：伊佐正）27. 発達期における神経回路機能の再編成
鍋倉淳一（九州大学大学院医学研究院細胞システム生理学

助教授）(2003.9.17)（担当：伊佐正）28. 概日リズム形成における哺乳類の時計遺伝子 Period1 の昨日
程肇（東京大学医科学研究所ヒトゲノム解析センター

助教授）(2003.9.17)（担当：伊佐378

正）セミナー報告29. ヒト脳におけるカウンティングの神経基盤
神作

憲司 (NINDS/NIH,Bethesda,USA)(2003.9.24)

数は最も普遍的な概念の一つであり，カウンティング

されても容易にカウントすることが出来る。本研究では，は最も単純な数的情報処理と考えられる。しかしながら，神経画像の手法を用いて，特に複数の感覚モダリティー

カウンティングの神経基盤は未だ良く分かっていない。

に共通な脳領域に注目し，ヒト脳におけるカウンティン

われわれは，時間的に連続した感覚刺激が，視覚，聴覚，

グの神経基盤について検討する。

体性感覚といった異なる感覚モダリティーによって呈示（担当：定藤規弘）

30. 中枢神経系における β-Synuclein の機能：相互作用する分子からの解析
平林敬浩（生理研高次神経機構）(2003.10.8)β-Synuclein は，当初新規の神経特異的リン酸化タンパ

法と in situ hybridization で調べた結果，中枢神経系では

ク質 PNP14 (Phosphoneuroprotein 14) として単離されたが，タンパク質，mRNA ともに大脳皮質，海馬，嗅球に多く

その後 PNP14 と高い相同性を有する Synuclein や乳ガン発現が認められた。また，β-Synuclein と相互作用する分において特異的に発現している遺伝子としてクローニン

子を Yeast Two-Hybrid 法などでスクリーニングしたとこグされた Breast cancer specific gene1 (BCSG1) などと共にろ，GAPDH，Metallothionein (MT) などの分子が得られた。

Synuclein フ ァ ミ リ ー と し て 分 類 さ れ ， 現 在 で は β-

最近，GAPDHは解糖系における酵素以外の機能として神Synuclein と呼ばれるようになった。同様に Synuclein，

経細胞死への関与が示唆されている。一方，MT はフリBCSG1 は，それぞれα-Synuclein，γ-Synuclein と呼ばれてーラジカルの除去を司る生体防御機能の他に，神経細胞いる。これらSynucleinファミリーのうちα-Synuclein につの成長に関わっているという報告がある。β-Synuclein といては，家族性パーキンソン病の原因遺伝子であること

相同性の高いα-Synuclein が神経変性疾患であるパーキや同疾患の患者の脳に特異的に認められる細胞内封入体

ンソン病に関与している可能性から，これらの分子とのである Lewy 小体の構成タンパク質であることが報告さ

相互作用はβ-Synuclein の機能を明らかにする上で非常にれ，世界的に注目を集めているが，他のSynucleinの機能

興味深いといえる。さらに，β-Synuclein の機能を個体レについては明らかになっていない点が多い。本セミナー

ベルで解析するために，部位特異的に同タンパク質を高では，β-Synuclein について我々がこれまでに行ってきた発現するトランスジェニックマウスを作製した。このマ解析の結果を紹介する。組織内分布を免疫組織化学的手ウスの解析結果についても紹介する。
（担当：坪川宏）

31. Sleep and Wakefulness Responses to Light are Shaped by Early Visual Experience
Professor Mary Behan (Department of Anatomy,Univ Wisconsin School of Veternary Medicine)(2003.10.8)
Light is the most important environmental regulator ofreciprocally-connected subcortical visual nuclei that include

behavior. Acute changes in lighting conditions influence

the pretectum, sup erior colliculus, lateral geniculate

behaviors such as sleep and wake fulness. Response tocomplex and suprachiasmatic nucleus. Manipulations of early

acute changes in light are mediated by a group ofenvironmental lighting conditions such as dark-rearing or379

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

light-rearing, influence sleep and wakefulness behaviors insleep and circadian systems.

rats in response to light, and may have long-lasting effects on（担当：伊佐正）

32. Element Mapping of DNA Chains by Energy - Filtering TEM
青山

一弘（日本 FEI 株式会社

アプリケーションラボラトリ）(2003.10.16)

DNA chains are detected by phosphorus mapping based on

are extremely thin. The thickness of supporting film, which is

EF-TEM. The three-window method and the image-merging

estimated less than 2 nm, is the most important factor in thissystem are used to make phosphorus-mapping images.

observation. The reason the quality of the mapping images

It is impossible to observe DNA chains without theis so sensitive to the thickness of the supporting films isimage-merging system because of the low signal levels of

the weakness of the signals. In the three-window method,

single images. It becomes easy to assign DNA molecules by

the calculation to remove the background absolutely

saving the typical super-structure of plasmids. To save theincludes a few errors because the precise spectrum is not

structure during specimen preparation, the rapid-freezing

observed. To obtain more high-quality mapping images,

method and the freeze-drying method are used. Mapping

several improvements in the hardware are suggested.

images can be obtained only when carbon-supporting films（担当：永山國昭）

33. How do neurons release glutamate?
高森茂雄 (Dept. of Neurobiology, Max-Planck Institute for Biophysical Chemistry)(2003.10.21)
In general, classical (non-peptide) neurotransmitters are

and DNPI in non-glutamate releasing cells/neurons cause

synthesized in presynaptic cytoplasm and are packaged into

glutamate, convincingly indicating that BNPI/DNPI function

synaptic vesicles by means of vesicular transporters specificas a vesicular glutamate transporter (now renamed asfor each neurotransmitter. Although transporters responsible

VGLUT1/VGLUT2) in mammalian CNS and their expression

for monoamines, acetylcholine and GABA had been cloned

in neurons suffices to define a glutamate-releasing property

and characterized at molecular levels in decades, a protein

in neurons. Despite the similarity on biochemical andresponsible for glutamate uptake into synaptic vesicle has

neurophysiologicaleluded detection. In recent years, we have shown that

DNP, their regional distribution is largely complimentary

two proteins named BNPI and DNPI, both of which

throughout the brain, indicating their differential contribution

were originally proposed to be associated with inorganic

to glutamatergic synaptic transmission. In addition, more

phosphate transport across the plasma membrane, indeed

recently we have cloned a gene that exhibits structuralfunction as vesicular glutamate transporters. All properties

similarity to BNPI and DNPI (now termed as VGLUT3).

of glutamate uptake into secretory vesicles by BNPI and

These three isoforms of VGLUT may cover all glutamatergic

DNPI appeared to be similar to those previously observed

signal pathways in mammalian central nervous system.

by intact synaptic vesicles purified from mammalian brains.
We have further demonstrated that the expression of BNPI

characteristics

between

BNPI

andAs is an informal seminar, I would like to present someother topics currently under investigations.
（担当：重本隆一）

380

セミナー報告

34. Activity-inducible protein Homer1a suppresses excitatory synaptic transmission
and diminishes dendritic spine Number and size
二井健介 (RIKEN-MIT Neuroscience Research Center)(2003.10.31)
Homer family of proteins are concentrated in the

NMDA receptor mediated-EPSCs with untransfected nearby

postsynaptic density of excitatory synapse. Theyexist in twocontrols, recorded simultaneously. The overexpressionof

forms, long- and short-forms. Long forms of Homer havean

Homer1a strongly suppressed both AMPA and NMDA

EVH1 domain that recognizes a PPXXF motif (found inreceptor mediated-EPSCs while Homer1aW24A, a mutant ofvarious postsynaptic proteins such as mGluR1/5, IP3 receptor,

the ligand binding pocket of the EVH1 domain, had no effect.

and Shank) and a coiled-coil domain that mediates

Paired-pulse facilitation, an indication of presynaptic releasehomomeric dimerization. This structure enables long-Homer

probability, did not change by postsynaptic expression of

to serve as a postsynaptic scaffolding protein. In contrast, theHomer1A. Analysis of miniature EPSC revealed areduction in

short form, Homer1a, is generated by alternative splicing thatsize and frequency of miniature EPSCs. Consistent withtheseselectively occurs under strong synaptic activity. It contains

results, Homer1A overexpression reduced thenumber and size

the single EVH1 domain but lacks the coiled-coil domain.

ofdendritic spines as well as the abundacne of various

This predicts that Homer1a might function as a natural

postsynaptic proteins, including AMPA and NMDA receptors.

dominant negative for the constitutively expressed long forms

We speculate that Homer1A plays a role in the homeostaticof Homer. Toinvestigate the functional role of Homer1a, wemechanisms that maintain the global activity level of neurons

overexpressed Homer1a in rat hippocampal CA1 pyramidal

within a normal range.

cells in organotypic slice cultures, andcompared AMPA and（担当：重本隆一）

35. ホヤ神経分化における細胞間・細胞内シグナル伝達機構の解析
大塚幸雄（（独）産業技術総合研究所脳神経情報研究部門）(2003.11.6)
ホヤは固着性の海産無脊椎動物であるが，発生初期のける細胞分化を解析するよい研究材料としてしばしば用

オタマジャクシ幼生期に脊索をもつことから，脊椎動物

いられてきた。我々は，このホヤをモデル系として，神と同じ脊索動物門に分類される。脊椎動物のプロトタイ

経の分化及び機能発達について研究している。今回，ホプと位置づけられるホヤ幼生の体制は単純であり，また

ヤ神経分化における細胞間相互作用及びカルシウムチャ

ホヤ卵がモザイク的発生を行い，発生の初期段階で将来ネルの役割について紹介する。

の幼生の予定領域が識別できることから，初期発生にお（担当：岡村 康司）

36. NEUROSPIN:From Physics to the Human Brain
Denis Le Bihan M.D.,PH.D. (Federative Research Institute on Functional Neuroimaging)(2003.11.6)
The aim of NeuroSpin will be to push as far as possible themice to humans. Benefiting from French Atomic Energy

current limits of Nuclear Magnetic Resonance imaging (MRI)

Commission know-how in the conception of magnets andand spectroscopy to study the central nervous system, from

NMR technology, this technical platform will be equipped381

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

with outstanding MRI/MRS equipment and related tools andimaging, functional genomics,...).

an advanced computer platform. At this stage a feasibility

Large office spaces will be provided to accommodate

study is underway for an ensemble of four MRI/MRS systems

external teams. Indeed, beside resident researcher teams,

including a 3T and a 11.7T wide bore MR scanners fortechnicians and support teams, NeuroSpin has been conceived

clinical studies, a 11.7T system for anaesthetized and awake

as an open, shared facility designed to welcome internationalmonkey studies, a 17T small bore system for rodent studies.

teams of researchers on a temporary basis (weeks to months) ,NeuroSpin will house a fully equipped clinical suitgiving them the opportunity to carry out their own studies.

with beds and test/examination rooms (neuropsychology,

This concept, which has been in use for years in the physics

electrophysiology, pharmacology) to accommodate protocols

community (accelerators, synchrotrons,....) , has proven very

involving normal volunteers and patients. The center will also

successful, allowing teams to share expensive or rare

be equipped with an animal care facility designed for rodents

equipment they could not afford on an individual basis.

(transgenic mice) and trained primates, as well as several
laboratories (electronics, chemistry, biology, histology,...) .

Projects will be aimed either at methodologicaldevelopments (MRI/MRS physics, instrumentation, image

Located in Saint-Aubin near Paris, this imaging platform

processing, neuronal modeling, molecular imaging,....) or

will be unique in Europe. It will offer exceptional resources

neuroscience applications (normal human volunteers or

to the international scientific community with a strong

patients, animal models involving non human primates ormultidisciplinary environment (mathematics, physics, computerrodents, neural modeling, biological effects of magnetic

sciences, signal and image processing, neurosciences,fields,...) .

neuropsychology, neurology, brain development, molecular（担当：定藤 規弘）

37. フリーズフラクチャーレプリカ免疫標識法による小脳 AMPA 受容体の定量的解析
馬杉（時田）美和子（生理研

脳形態解析）(2003.11.21)

小脳 Purkinje 細胞 (PC) は平行線維 (PF) と登上線維

方 CF-PC シナプスにおいては AMPAR の密度は比較的一(CF) の二つの興奮性入力を受ける。これらのシナプス伝定であった (CV = 0.14)。また CF-PC シナプスにおける達は主に AMPA 型グルタミン酸受容体 (AMPAR) を介し

AMPAR のシナプスあたりの数は PF-PC の 3.3 倍であり，て行われている。そこで，AMPAR のシナプスあたりの平均密度は PF-PCの 4.5倍であった。興味深いことに PF-

数，密度および局在を SDS-digested Freeze Fracture Replica

PCシナプスにおけるAMPAR はシナプス内でいくつかのLabeling (SDS-FRL) 法によって解析した。SDS-FRL 法はクラスターを形成していることが観察されたが，CF-PC

フリーズフラクチャーの標本を金標識でラベルする方法

シナプスでは AMPAR は一様にラベルされていた。
PF-PCであり，定量性および感度が非常に高いという利点を持に特異的に発現しているグルタミン酸受容体 GluRδ2 のつ。また従来の免疫電子顕微鏡法では受容体をシナプス

シナプス間での密度は一定しており (CV = 0.24) ，シナプとの位置関係において解析するためには，連続超薄切片

ス内のラベリングも一様であった。以上の結果は従来法で膜表面を再構築することが必須であったが，SDS-FRL

である post-embedding 法でも確認できた。これらの結果

法では膜上分子の分布を一気に 2 次元的に観察することは小脳における学習・発達の過程での，シナプス特異的ができる。

な AMPAR の発現調節を示唆するものであると考えられ成獣ラットの PF-PC シナプスにおける AMPAR の密度
はシナプスによって大きく異なっていた (CV = 0.67) 。一

382

る。
（担当：坪川 宏）

セミナー報告38. Hyperpolarization-activated cation current and its modification of dendritic spike initiationin projection neurons of the rat superficial superior colliculus.
遠藤利朗（生理研認知行動発達機構）(2003.12.18)

上丘の浅層は，視覚定位行動や空間視に関わるとされ状突起において開始されることが示唆された。Ih を抑制る，いわゆる膝状体外視覚系の中枢である。上丘浅層にすることによって，入力線維の電気刺激に対して発火すは形態的，電気的性質の異なる様々なニューロンが存在る確率の減少，発火までの潜時の延長，発火の閾膜電位している。その中で，主要な出力ニューロンである Wideの上昇が認められた。このことから，WFV cell の樹状突

field vertical (WFV) cell と呼ばれるニューロンには，樹状起に発現している HCN1 は，樹状突起における活動電位

突起が浅層の視覚地図上で広い範囲にわたって広がっての生成あるいは細胞体への伝導に重要な役割を果たして

おり，hyperpolarization-activated cation nonselective (HCN)いることが示唆された。

current (Ih) を顕著に示すという特徴が知られている。

樹状突起において活動電位が生成され，かつ HCN

今回我々は，Ih の活性化キネティクスの解析と免疫組

channel が発現していることにより，WFV cell は樹状突起

織化学的染色を行い，WFV cell においては HCN channelの遠位部分への入力に対しても短潜時で確実に応答するのサブタイプのうち HCN1 が主要な成分を構成し，主とことができると考えられる。このような特性は，WFV cell

して樹状突起に発現していることを示唆する結果を得た。

が視覚入力に対して鋭敏に反応するためには重要である

一方で，WFV cell は入力線維の電気刺激に応答して，細胞と考えられ，またWFV cell が受容野の中を動く視覚刺激

体の膜電位に関係なく活動電位を生成することから，活に対して応答しやすいという性質にも寄与していると考

動電位は電気緊張的に細胞体から遠い部位，すなわち樹えられる。
（担当：坪川宏）

39. Functional implication of the parietal and frontal cortex
in selective visual attention in the macaque monkey.
Jean-Rene Duhamel (CNRS, France)(2004.1.9)
Selective visual attention is required for visual processingfor LIP and FEF, even in the absence of eye movements. The

and behavioral guidance. It is generally considered that thisdeficits induced are similar to some neglect patientsfunction is mediated by a cerebral network. We have studied

symptoms. FEF inactivation, in addition, produced saccadic

two cortical areas in the macaque monkey: the lateral

deficits. Our results suggest that LIP is not involved in

intraparietal area (LIP) and the frontal eye field (FEF), whose

saccadic eye movements but in the top-down control ofactivity is correlated to eye movements and are thus thought

attention. The FEF could be involved in both saccades andto be part of the saccadic network. We have used a reversible

shifts of the attentional locus.

inactivation method and obtained different attentional deficits（担当：小松英彦）

383

第 25 巻（Dec,2004）

生理学研究年報

40. 経頭蓋磁気刺激の神経メカニズム－計算論的視点からのアプローチ
宮脇陽一（理化学研究所脳科学総合研究センター

基礎科学特別研究員）(2004.1.21)

経頭蓋磁気刺激 (TMS) による神経活動干渉のメカニ考えられる。また，TMS が生み出す磁場の空間的広がりズムを提案する。TMS は，ヒト脳内の非侵襲かつ高時間

からも，コイル下の神経細胞が無作為な一斉刺激を受け，分解能を持った刺激法として幅広く用いられている。しそれらの相互作用の結果，機能的な意味での抑制効果がかしながら，TMS が一体どのようなメカニズムで刺激効発現すると考えるのは自然な仮説であろう。そこで本研果を生むのか，その理論的説明は十分になされていない。

究では，神経細胞単体の解析に加え，神経回路網レベル

従来の計算論的アプローチは，外部磁場を印加した際ので TMS のメカニズムを検証する。ここでは特に， (1) 単

神経細胞単体の挙動を解析したものがほとんどであり，

一神経細胞レベルでのスパイク抑制，(2) 側抑制型シナプ

運動野印加時に観察される末梢筋電の消失期間と類似しス結合を持った皮質神経回路網レベルでの活動抑制，(3)たスパイク抑制が観察されることなどから，神経細胞自二連発刺激における閾下重畳効果の三つのトピックを計

体の活動抑制の重要性が示唆されることがあった。しか算論的に検証し，TMS によって引き起こされる抑制効果

しながら，GABA 作動薬投与下や過呼吸環境においてにおいては，神経細胞それ自体が陽に抑制される必要は

TMS の効果が変調を受けることを考えれば，抑制効果のなく，むしろ神経細胞間での相互抑制効果が重要である発現過程はシナプスを介したものである可能性が高いとことを示す。
（担当：本田学）

41. 受精時および卵成熟時の Ca2+オシレーション
毛利達磨(2004.1.28)

受精時には実に様々な変化が起こる。精子が卵に近づしていることが報告された。また，その Ca2+ オシレーシ

いて来るときに起こる先体反応，精子と卵の融合後に起ョンの機構についても未だに不明である。卵母細胞は受2+こる細胞内 Ca 増加，その増加によって引き起こされる精能を獲得するために様々なホルモンの制御を受けて卵表層粒崩壊，表層粒崩壊による透明帯やジェリー層の変巣内で成熟する。卵母細胞の成熟や卵胞の発達は卵胞刺2+化，そして，繰り返しの Ca 変化による CAMK，PKA，

激ホルモンや黄体形成ホルモンの制御によりなされるが，PKCや細胞周期を動かす様々な酵素群の活性化があり，詳しい機構についてはまだ不明な点も多い。例えば，エその反応はダイナミックな発生過程へとつながっていく。

ストロゲンの濃度の増加は排卵の引き金である黄体形成

特に哺乳類の成熟卵は受精時に繰り返しの細胞内 Ca

2+2+の増加（Ca オシレーション）をすることが知られてい2+ホルモンの一過性分泌を引き起こすが，どのように卵母細胞の発達に関係しているのかまだはっきりしていない。

る。Ca オシレーションはその後の発生に必要な様々な

私たちはこれまで Ca2+オシレーション機構を解明する

卵内の反応を引き起こすために不可欠で重要な現象であためにマウス成熟卵を用いて受精時の細胞内Ca2+ の時間る。受精時の Ca2+ オシレーションの役割についてはサイ

空間的変化について研究してきた。本セミナーでは受精

クリンB の分解とcdc2 を不活性化することにより細胞周時の Ca2+オシレーションについて，これまで明らかにな期を再開するためであると考えられている。しかしそのったことについて概観するとともに，最近行っている未詳しい機構についてはまだ不明である。

成熟卵母細胞のCa2+ オシレーションの研究についても述

一方未成熟卵母細胞（以下単に卵母細胞と呼ぶ）もそ

べる。

2+

のパターンは異なるが，自発的 Ca オシレーションを示（担当：坪川384宏）

セミナー報告42. 単純な脊索動物の尻尾 ～オタマボヤ尾部の細胞構築～
西野敦雄（東京大学大学院新領域創成科学研究科先端生命科学専攻）(2004.2.10)
我々脊椎動物は，頭索類（ナメクジウオの仲間）と尾索

オタマボヤは洗練された運動様式を示すのにもかかわ類（ホヤ，ウミタル，オタマボヤなどの仲間）とともに脊らず，その尻尾はきわめて単純な細胞構成により成り立索動物門を構成します。ホヤはオタマジャクシ型の幼生っていることが明らかになりました。今後“もっとも単期を経て，尻尾を失い固着性の成体になるのに対して，純な脊索動物”としてのオタマボヤを，特に尻尾の細胞

オタマボヤは終生その尻尾を失わないままプランクトン

構築の発生学的変遷に注目して明らかにする予定です。
（担当：岡村 康司）

生活を送ります。

43. 視覚ニューロンにおける側抑制のメカニズム：
pH をメディエーターとする網膜水平細胞から錐体視細胞へのフィードバック
金子章道（星城大学

リハビリテーション学部教授，慶應義塾大学名誉教授）(2004.2.13)

感覚神経系において受容野周辺からの側抑制は受けた

ら錐体視細胞へのフィードバックの本態ではないかとの刺激の輪郭を際立たせ，像や物体の形の認識の上で極め結論に至った。錐体視細胞が照射されると過分極性の視て重要なメカニズムである。網膜における側抑制はすで細胞応答が起こり，グルタミン酸の放出が減少する。一に視細胞レベルで観察されており，従来から水平細胞が方，周辺部光照射では水平細胞が過分極する結果，陥入GABA を伝達物質とするフィードバック機構によって錐型シナプスにおけるシナプス間隙の pH が上がり，錐体視

体視細胞の周辺受容野形成に関与していると考えられて細胞の終末部にある L 型カルシウムチャネルが活性化さいた。しかし，GABA仮説を批判した報告もあった。イモれてグルタミン酸の放出が増える。これが 2 次ニューロ

リ網膜スライス標本を用いて実験したところ，水平細胞ンの双極細胞に中心－周辺型の応答を引き起こす。

の膜電位によってもたらされた pH の変化が水平細胞か（担当：岡田 泰伸・伊佐 正）

44. マッカロー効果を用いたヒト色感覚に関わる神経機構の解明
守田知代（京都大学教育学研究科教育認知心理学講座）(2004.2.17)
われわれは，色彩豊かな世界に暮らしている。目に届成分をもち，補色関係にある縞模様刺激（誘導刺激）

くのは，ある波長成分を持つ光であるが，そこから特定（例：緑色の水平縞，マゼンダ色の垂直縞）を交互に数の色の内的な経験（色感覚）を生み出しているのは，われ秒ずつ合計数分間呈示すると，その後，白黒の縞が方向

われの脳である。実際の色を見ているときに，紡錘状回・によって誘導時の補色に薄く色づいて見える現象である

舌状回を含む腹側後頭葉領域の賦活を伴うことはよく知（例の場合，水平方向にマゼンダ色，垂直方向に緑色）。

られているが，これらの領域が色感覚と直接関わるのか

本実験では，誘導刺激呈示の前後に，白黒からなる縞模

どうかはまだ明らかにされていない。

様のテスト刺激を呈示するセッションを設け，そのテス

本研究では，刺激を一定に保ったまま，異なる色感覚

ト刺激を見ている時の被験者の脳活動を機能的核磁気共をつくりだすために，マッカロー効果と呼ばれる錯覚現

鳴画像法 (fMRI) を用いて測定し比較した。ここで，2 つ象を用いた。マッカロー効果とは，互いに直交する方向のグループを用意した。誘導後のセッション中，色に注385

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

意を向けるようにあらかじめ教示したINFORMEDグルー

色刺激に対して有意な活動を示した両側の腹側後頭葉のプと，特になにも教示しない UNINFORMEDグループの中で，左側V4a に相当するV4 の前方領域は，MR スキャ

2 つである。実験の結果，マッカロー効果が被験者全員

ン中に錯覚の色に気づいていたグループでは活動が見らにほぼ同程度誘導されていたことは実験終了後に確認でれたものの，気づかなかったグループでは活動が見られきたにも関わらず，UNINFORMED グループの約半数のなかった。これらの結果より，色特異領域とされていた被験者は fMRI 実験の最中に色がついて見えることに気V4 の中でも，前方領域が特に色感覚に関与していることづいていたが，残り半数は気づいていなかった。実際のが示唆された。
（担当：定藤規弘）

45. 高分子量 GTP 結合タンパク質 mOPA1 によるミトコンドリア形態の変化
三坂

巧（生理研

神経化学）
(2004.2.19)

GTP 結合タンパク質（G タンパク質）を介したシグナ

複数のタンパク質の存在やそれらの機能が明らかにされル伝達は細胞内において重要な役割を果たすことが知らてきており，ミトコンドリアの形態が細胞内においてダれている。その中で Dynamin に代表される高分子量 Gタ

イナミックに制御されているというモデルの正当性が実

ンパク質ファミリー（分子量約 100kDa）に属するメンバ

証されてきている。mOPA1タンパク質もその形態制御・ーのいくつかは，エンドサイトーシスやゴルジ体からの調節因子の一つになりうると考えられる。

小胞形成が起きる際に脂質二重膜を直接断ち切る役割を

最近このタンパク質のヒトにおける ortholog が，常染
色体性優性の遺伝病であり網膜神経節細胞の萎縮ならび担っていることが示されてきている。
我々が先にマウス脳の神経細胞において高発現していに視神経細胞の脱落，失明の症状が発症する 1 型視神経

ることを明らかにした新規高分子量 G タンパク質萎縮症 (Optic atrophy type 1) の原因遺伝子としてポジシ(mOPA1) は GTP 結合部位近辺のみが Dynamin に類似し，

ョナルクローニングにより同定された。これまでに多くそれ以外の部分は既知のタンパク質とほとんど類似性をのグループが家族性疾患変異の探索を行ってきており，示さない。N 末端にはミトコンドリア移行シグナルを有30 種以上にもおよぶ変異が同定された。我々は，疾患変しており，mOPA1を強制発現させたCOS-7細胞において異として同定されたアミノ酸点変異をマウスクローンに

mOPA1がミトコンドリアに局在し，ミトコンドリアを断導入した変異体を作製し，COS-7 細胞に強制発現させた。

片化すること，すなわち形状を tube 状から vesicle 状へとその結果，作製した疾患変異体のほとんどにおいて，ミ劇的に変化させることを見い出した。またmOPA1のミト

トコンドリア断片化能が野生型と異なるという結果を得

コンドリア断片化能はGTP結合やGTP水解能を失うようた。これより OPA1 のミトコンドリア形態に与える機能な点変異により変化が生ずることより，少なくともこのの変化が，遺伝性視神経萎縮症発症の原因の一部となっ断片化にはGTP に依存する反応が含まれることが示唆さていることが推察された。

れている。近年，ミトコンドリアの分裂・融合に関わる（担当：坪川 宏）

46. Functional stoichiometry and local enrichment of calmodulin interacting with Ca2+ channels
森 誠之 博士 (Johns Hopkins University School of Medicine, Department of Biomedical Engineering)(2004.3.4)
カルモジュリン (CaM) は Ca2+ チャネルに直接的に作用することでチャネル自身の制御と，Ca

386

2+

influx による転写因子誘導の両方に関与している。これらの機能を明らかにする上で，チャネル制御に関与するCaM分子数及セミナー報告

びチャネル近傍の CaM 分子数はCa2+ signalling の重要な

ノドメインに存在しているCaMの分子数を調べるセンサ

パラメーターと考えられる。

ーとして用いることで，CaM のナノドメインにおける

2+

そこで今回，我々はCa チャネルと CaM のキメラ分子

local enrichment の存在を見出した。このことから CaM はを使ってチャネル制御に関与する stoichiometry について

チャネル近傍に密に存在することで，様々な情報伝達を2+調べた。更にこのキメラ分子を Ca チャネルの近傍－ナ

増強しているのではないかと考えらる。
（担当：井本敬二）

47. イオンチャネル膜電位センサーの動的構造変化“Structure Meets Function: Conformational Rearrangements of Voltage-Gated Ion Channels”
Dr. Chris Gandhi (University of California Berkeley, USA)
(2004.3.4)
膜電位依存性チャネルの膜電位感知機構は，極めて精緻な興味深いものである。昨年バクテリアの膜電位依存

analysis, FRET analysis 等を用いて得た最新の成果を含めて紹介する。

+

性 K チャネルの膜電位センサー部を含む結晶構造解析［参考文献］の結果が発表されたが，その知見は他のアプローチによGandhi et al. Neuron(2003) 40, 515-525

るものと非常に異なっており，膜電位感知機構の実態はGandhi et al. J. Gen. Physiol.(2002) 120, 455-463

明らかになったとはいえない。本セミナーでは，膜電位

Gandhi et al. Neuron(2000) 27, 585-595

センサーの動的構造変化について，我々が，accessibility（担当：久保義弘）

48. Shape representation in ventral pathway visual cortex
Dr.Charles Connor (Johns Hopkins University)(2004.3.10)
Shape recognition is one of our most critical andvariations (size, position, orientation, illumination, partial

astounding mental abilities. The primate visual system must

occlusion, plastic deformation). Our studies of ventral

somehow reduce the enormous dimensionality of the retinal

pathway visual cortex suggest that shapes are represented in

input image to a tractable level where shape information isterms of their component parts, which are signaled by local

represented explicitly. The final representation must be

peaks in a population of neurons with basis function-likeefficient enough to encode the virtual infinity of possible

tuning for contour-related dimensions (orientation, curvature,shapes and robust enough to generalize across image

and relative position).
（担当：小松英彦）

49. 神経誘導・パターン形成の細胞・分子機構
岡本治正（産業技術総合研究所

脳神経情報研究部門）(2004.3.22)

脳神経系，特に脊椎動物における中枢神経系について，惹きつけてきた。既に半世紀以上前から，脊椎動物の脳

その形成過程や機能発現の複雑さは多くの人々の興味を神経系は胚発生の初期（嚢胚期）に背側の中胚葉（オーガ387生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

ナイザーと呼ばれる）から分泌される神経誘導因子の作

次に問題となるのは，FGF シグナリングが外胚葉細胞用でオーガナイザーに隣接する背側外胚葉部分から分化

内で，どのような機構によりシグナルの強度差に応じたし始めるとされてきた。また特に中枢神経系で顕著とな形で，前頭部から後尾部に至る部域特異的な神経マーカ

る，前，中，後脳から脊髄に至る頭尾軸に沿ったパター

ー遺伝子の差次的発現をもたらすのかという点であった。

ン化も，オーガナイザーから引き続き分泌される形態形

最も単純な仮説は，各神経マーカーのエンハンサー領域

成因子の作用に基づくとされてきた。しかし最近に至るにFGF シグナリングの強度差に差次的に応答する配列エまで，これら因子の本体は不明であった。

レメント (FGF response element ; FRE) があるとするもの

私共は，アフリカツメガエル嚢胚細胞のミクロ培養系である。実際私共は最近，後部神経系で発現する Xcad3を開発し，これを用いて従来，線維芽細胞増殖因子と呼ばれる遺伝子について解析を進め，この仮説を支持(Fibroblast Growth Factor : FGF) と呼ばれていた分子量約する結果を得ている。すなわち，Xcad3 の第1 イントロン

20,000 のタンパク質が生理的濃度でオーガナイザー細胞には FRE が複数個存在し高濃度の FGF に応答すること，の両作用を代行して，外胚葉細胞から直接神経細胞の分またその配列に変異を導入すると Xcad3 の FGF に対する化を誘導し，その濃度勾配 (5-250pM) により単独で神経応答性が失われることを明らかにした。また興味深いこ系頭尾軸パターン化をも引き起こしうることを示したとに BMP, Wnt 他の 2 種のシグナリングがこの FRE 上で（低濃度ほどより頭部の，高濃度ほどより尾部の神経マ

FGF シグナリングと統合されることも示すことができた。

ーカー遺伝子の発現を誘導する）。さらに，FGF 受容体

今後は Xcad3 の他に，より前方で発現する神経マーカーが神経誘導・形態形成の時期に外胚葉細胞に存在するこ遺伝子群についても同様なエンハンサー解析を進め，ことを明らかにするとともに，その dominant negative 変異

れら前方遺伝子群にもFRE が存在するのか，またそれぞ型を利用して，FGF シグナリングが実際に生体内におけれに固有な濃度レンジで FGF に応答するのか等の問題

る神経系の誘導，パターン化に必須であることを明らかを解明していくことが重要な課題となるものと考えられにすることができた。

る。
（担当：岡村康司）

50. Single cell genetics: a novel approach to study experience-dependent plasticity in vivo
Pavel Osten (Max Plank Institute, Heidelberg)(2004.3.25)
The rodent somatosensory barrel cortex, with its precise

recombinase-based gene knock-out. Importantly, after theformation of whisker-matched Receptive Fields (RFs) andcellular phenotype of the genetic manipulations is assessed inlarge-scale

trimming

vitro in acute cortical slices, the RF properties of the alteredwhiskers, is a well-established system for the study ofneurons are examined in vivo by 2-photon microscopy

experience-dependent plasticity. In order to be able totargeted whole-cell recordings. The main advantages of thisexamine the underlying molecular and cellular mechanisms,

approach lie in the ease of its application and in the

we have established a method, based on stereotaxic delivery

temporal and spatial control of the genetic manipulations.

of lentiviral infectious particles, which allows us to study

Currently, we are focusing on the role of dendritic action

individual, genetically altered cortical neurons in vivo.

potential backpropagation in establishing the RF properties of

Our lentiviral vectors can be used for neurospecificlayer2/3 barrel cortex neurons.

functional

plasticity

inducedbytransgenic expression, siRNA-based gene silencing, and Cre388（担当：重本隆一）

セミナー報告51. Driving action: The balance between reward and work.
Behavioral, physiological and molecular studies in monkeys
Dr. Barry J. Richmond, M.D. (NIH)(2004.3.31)
Animals and humans adjust their behavior based on their

dopamine, a neurotransmitter associated with reward behavior.

assessment of whether a goal or reward is worth the work

More that 60% of neurons in ventral striatum, perirhinal

needed to obtain it. The accuracy and intensity of the work

cortex, anterior cingulate, orbitofrontal cortex, basolateraldepends on the value of the reward and the amount andamygdala, anterior insula, and dopamine neurons are selective

difficulty of the work (workload) needed. To make these(in different ways in each area) to aspects of these work

behavioral adjustments, both the work needed and the reward

schedules. In studies investigating how monkeys learn tomust be predicted. Normal animals, including humans,

associate visual cues with predictions of the work schedules

quickly learn to use visual cues to make such predictions. The

we found that rhinal cortex ablations prevent them fromnormal balance between reward value and predictions of work

learning to associate visual cues with work schedules. Using a

is disturbed in many psychiatric disorders such as depression

new technique based molecular biology we have been able to(hopelessness, rewards not worth pursuing and work to obtainshow that the downregulating the D2 receptor in adultthem too burdensome), mania (do any amount of workmonkeys mimics the rhinal cortex lesions, and that the normal

regardless of utility), and drug abuse (environmental cues

plasticity that is in perirhinal neuronal responses while

induce craving and drug seeking). We model this behavior inlearning cues does not occur. Thus, learning to associatemonkeys by exposing them to visual cues, each of which isvisual cues with reward schedules depends on the D2 receptor

related to the the amount of work, i.e., the workload, yet to bein the rhinal cortex.

completed before reward delivery. For normal monkeys, theIt appears that the activity of a large number of integrative

number of errors is directly related to the number of trials

dopamine-rich brain regions are sensitive to this balanceremaining before reward, with the fewest errors in the

between work and reward, and that D2 receptors are criticalrewarded trial. We have studied this behavior by manipulating

for learning associations between visual cues and predictions

both work and reward.

of work schedules.

For single neuron recordings we targeted structures rich in（担当：小松英彦）

389

【山手イブニング
セ

ミ

ナ

ー

】

山手イブニングセミナー

山手イブニングセミナー
１. 演題：脊椎動物の分節性をつかさどる分子メカニズム
日時：2003 年 7 月 15 日
演者：川村哲規（高田研究室）

２. 演題：Amplification of receptor signaling by Ca2+ entry-mediated translocation and activation of PLCg2 in Blymphocytes
日時：2003 年 7 月 15 日
演者：西田基宏（統合バイオ細胞生理）

３. 演題：哺乳類の歩行運動に関与する脊髄内神経回路の発達
日時：2003 年 11 月 5 日
演者：中山

希世美（統合バイオ

神経分化）

４. 演題：神経幹細胞の発生・維持・分化の分子機構
日時：2003 年 11 月 5 日
演者：等誠司（分子神経生理）

５. 演題：Mechanically-driven ATP synthesis by G1-ATPase
日時：2003 年 12 月 1 日
演者：伊藤博康（統合バイオ分子生理）６. 演題：エンドソームでの選別輸送とコレステロール生合成：哺乳動物変異株細胞を用いた解析
日時：2003 年 11 月 5 日
演者：大橋正人（統合バイオナノ形態生理）393

【大学院特別講義】

大学院特別講義

大学院特別講義
１. 第 57 回（2003.4.23）
演者：水野

昇

所長

演題：隋意運動制御系の形態学序説

２. 第 58 回（2003.5.13）
演者：細胞器官研究系・能動輸送研究部門客員教授
月田承一郎

京都大学大学院医学研究科・分子細胞情報学教授

演題：バリアーの分子生物学

クローディン研究の最近の進歩

３. 第 59 回（2003.6.11）
演者：統合バイオサイエンスセンター・時系列生命現象研究領域（神経分化）

久木田

文夫

助手

演題：グリセリンと生理学

４. 第 60 回（2003.7.16）
演者：発達生理学研究系・認知行動発達機構

伊佐

正

教授

演題：動系の出力機構と損傷時の機能代償について

５. 第 61 回（2003.10.15）
演者：生体情報研究系・感覚認知情報

小松

英彦

教授

演題：脳内色情報処理

６. 第 62 回（2003.11.12）
演者：細胞器官研究系・機能協関

岡田

泰伸

教授

演題：アポトーシス及びネクローシス性細胞死の誘導に関与するアニオンチャネル- Anion Channels Involved in Apoptotic and Necrotic Cell Death ７. 第 63 回（2003.12.10）
演者：細胞器官研究系・生体膜部門

河西

春郎

教授

演題：シナプスとグルタミン酸受容体の動態と機能

８. 第 64 回（2004.1.13）
演者：細胞内代謝部門・名古屋大学大学院医学研究科・細胞科学

祖我部

正博

教授

演題：細胞のメカノトランスダクションとシグナリング

９. 第 65 回（2004.2.18）
演者：生理研大脳神経回路論部門教授

川口

泰雄

教授

演題：大脳皮質回路の構造と特性397

生理学研究年報

第 25 巻（Dec,2004）

10. 第 66 回（2004.3.10）
演者：生理研・心理生理学研究部門教授
演題：機能的 MRI による高次脳機能解析

398

定藤

規弘

教授

生理学研究所年報
発
行
編 集 者
発 行 者

2005 年 3 月１日
井 本 敬 二自然科学研究機構生理〒444-8585

印刷製本

第２５巻

学

研

究

所

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