第 38巻

２０１７（２０１６年 度 業 務 報 告 書 ）はじめに生理学研究所年報第38巻をここに刊行し，2016（平成28）年度における大学共同利用機関としての生理学研究所の事業活動，研究成果を報告させていただきます。
生理学研究所は，1977年5月に開設され，2004年4月の法人化により大学共同利用機関法人自然科学研究機構を構成する研究機関となり現在に至っています。その間，生理学研究所はいくつかの組織改編を行いながら，「人体基礎生理学の研究と研究者育成のための大学共同利用機関」としての役割を果してきました。2016年度におきましても，コミュニティ研究者の皆様のご協力と，所員一同の努力によって，多数（166
件；法人化以前の約2倍）の共同研究・共同利用実験を行いつつ大きな成果をあげることができたものと思います。今後とも研究レベルの向上と大学共同利用機関としての更なる機能強化に努力していく所存であり，関係者各位の評価を仰ぐ次第であります。
生理学研究所の第１の使命は，人のからだと脳の働き，そしてそれらの仕組みについて，世界トップレ
ベルの研究を進めることです。2015 年度は論文数が減少していましたが，2016 年度はほぼ例年並みの 143
編の原著論文・英文総説を発表することができました。その内，およそ 3 割がインパクトファクター値 5.0以上を持つ雑誌に掲載されています。第２の使命は，このような世界トップレベルの研究を基礎にして，全国の研究者コミュニティの方々との共同利用実験・共同研究を進め，わが国の大学の研究力強化に貢献するということです。2016 年度は，「一般共同研究」39 件，「計画共同研究」62 件，超高圧電子顕微鏡，
機能的磁気共鳴画像装置（fMRI），脳磁計（MEG）を供しての「共同利用実験」31 件，「研究会」20 件，「国際シンポジウム」1 件，「国際研究集会」2 件の事業を進め，国内外から多数の研究者の方々にご参加いただくことができました。また自動切削装置内蔵型走査型電子顕微鏡（3D-SEM）の共同利用や遺伝子導入用ウイルスベクターの供給など，研究者コミュニティの要望に応える研究手法・研究リソースの提供
を共同利用・共同研究として実施いたしました。本研究所の第３の使命は，若手研究者を育成することにあります。総合研究大学院大学（総研大）の基盤機関として大学院生の指導にあたると共に，全国からの多数の大学院生を受託する形で指導もしています。更には，生理科学実験技術トレーニングコースを開催
し，全国から 100 名以上の若手研究者・院生・学生を受け入れて教育すると共に，分野をまたぐ若手脳科学研究者の育成のための異分野連携的脳科学に関する「生理学研究所 異分野融合脳科学トレーニング＆レクチャー」を開催しました。加えて，「せいりけん市民講座」開催や出前授業やその他講演会 10 回の開催など，多種の情報発信活動も研究力強化戦略室が中心となって行ってまいりました。
所員一同「生体を対象に分子，細胞，器官，個体レベルの研究を推進し，究極において人体の機能を総合的に解明することを目標とする」という創設来の基本姿勢を堅持しながら，主として脳の働きと生体恒常性の仕組みについての世界トップレベルの研究を推進し続けることができるよう，引き続き努力を重ねてまいりたいと考えております。皆様方のご支援・ご鞭撻を心よりお願い申しあげます。
2017 年 8 月
生理学研究所 所長 井本敬二

生理学研究所年報
〔

目

次

〕

職 員（2016 年度）......................................................................... ⅰ
研究活動報告分子細胞生理研究領域 .................................................................... 11
生体機能調節研究領域 .................................................................... 22
基盤神経科学研究領域 .................................................................... 30
システム脳科学研究領域 .................................................................. 38
個 別 研 究 ............................................................................. 57
研究連携センター ........................................................................ 60
脳機能計測・支援センター ................................................................ 63
行動・代謝分子解析センター ............................................................... 68
岡崎統合バイオサイエンスセンター ......................................................... 74
動物実験センター ........................................................................ 76
技術

課 ............................................................................. 80

研究発表
ａ．発 表 論 文 ......................................................................... 99
ｂ．学 会 発 表 ........................................................................ 117
一般共同研究報告 .......................................................................... 149
計画共同研究報告 ......................................................................... 177
超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告 ......................................................... 221
生体機能イメージング共同利用実験報告 ..................................................... 233
研究会報告 ............................................................................... 257
国際研究集会 ............................................................................. 461
行 動 様 式 ............................................................................... 501
特別プロジェクト ......................................................................... 509
各種シンポジウム
2016(平成 28)年度生理研国際シンポジウム ................................................... 513
トレーニングコース
第 27 回生理科学実験技術トレーニングコース .................................................. 519

セミナー報告 .............................................................................. 523
大学院特別講義 ............................................................................ 553

職員

職員（2016年度）
所

長

井

本

啓

二

神経発達・再生機構研究部門
客員教授

澤

本

和

延（2016.4.1～）【分子細胞生理研究領域】【生体機能調節研究領域】

神経機能素子研究部門
授

久

保

義

弘

細胞構造研究部門

授

立

山

充

博

教

教

下

村

拓

史

准

特任助教

陳

以

珊

助

教
准

教

助

教

授

古

授

泉

教

大

瀬

幹

夫

裕

士

谷

哲

久

NIPS リサーチフェロー 粂慎一郎（2016.10.1～）

特任助教

菅

原

太

一

大学院生

慎一郎（～2016.9.30）

技術支援員

渡

邉

美

香

ANDRIANI, Rizki Tsari

〃

古

瀬

京

子

内

〃

鈴

木

則

子（2016.5.1～）

〃

今

井

篤

子（2016.10.1～）

授

富

永

真

琴

授

曽我部

隆

彰（2017.3.1～）

〃
技術支援員

粂

藤

知津江

分子神経生理研究部門
授

池

中

一

裕

細胞生理研究部門

特任准教教

大

野

伸

彦（2016.4.1～）

教

助

清

水

健

史

准

吉

村

武（～2016.11.30）

特任准教授

岡

田

俊

昭

NIPS リサーチフェロー 長

内

康

幸

助

鈴

木

喜

郎

澤

和 生
（2016.12.16～2017.3.31）

〃

齋

藤

教

教
〃

〃

國

教

教

茂

〃

内

田

邦

敏（～2016.6.30）

半田（鳴海）麻衣

特任助教

高

山

靖

規

〃

國

和 生
（2016.4.1～2016.12.15）

NIPS リサーチフェロー DEROUICHE, Sandra
生理研研究員

橘

大学院生

李

佳

益

研

孫

菊地原

沙

織（～2017.3.31）〃

ISLAM, Md. Rafiqul

技術支援員

田

口

理

恵

〃

齋

〃

赤

坂

英里子

〃

事務支援員

田

中

真由美

GUPTA, Rupali（2016.10.1～2017.3.31）

生理研研究員〃

澤生体膜研究部門
教

究

員

大学院生

髙

藤

裕

貴（～2017.1.31）

武平（～2016.9.30）

くれあ

GUPTA, Rupali（～2016.9.30）

授

深

田

正

紀

〃

KURGANOV, Erkin（～2017.3.31）

授

深

田

優

子

〃

山野井

教

横

井

紀

彦

〃

李

天

邦

大学院生

宮

崎

裕

理

〃

馮

暁

娜（2016.10.1～）

技術支援員

鈴

木

由

美

特別共同利用研究員 藤山雄

一（～2016.8.31）

〃

渡

邊

聖

愛

技術支援員

福

岡

慶

子

〃

古

川

佐千子（2016.11.1～）

〃

重

本

久

実

事務支援員

伊

藤

嘉

美

基

宏

准

教

助

神経細胞構築研究部門
客員教授

瀬

藤

光

利

遊

心循環シグナル研究部門
教

授

西

田

i

生理学研究所年報

助

第 38 巻（Dec,2017）

研

教

冨

田

拓

郎

特任助教

西

村

明

幸

NIPS リサーチフェロー 伊藤智哉（～2016.8.31）

特別共同利用研究員 島内司（～2017.3.31）

大学院生

小

田

紗矢香（2016.4.1～）

技術支援員

藤

森

仁

〃

下

田

美
翔
（2016.4.1～2017.3.31）

究

員

畠
孫

〃

ALSAYED, Alsayed Abdelhamid
Mohamed （2017.1.1～2017.3.31）〃

AGAHARI, Fransiscus Adrian（2016.12.1～）
任

技術支援員

犬

生殖・内分泌系発達機構研究部門

〃

北

教

授

箕

越

靖

彦

〃

服

助

教

岡

本

士

毅（～2016.12.31）〃

NIPS リサーチフェロー 横田繁

史（～2017.3.31）

研

藤

達 也
（2016.4.1～2016.12.31）

研

究
究

員
生

大学院生

中

佐

西

綾

乃

MOUSA, Abdelazeem Abuelwafa
Shimaa （2016.6.1～2016.12.31）

林めぐみ【基盤神経科学研究領域】
教

授

古

江

秀

教

佐

竹

伸一郎

山

肩

葉

子

特別共同利用研究員 山田彬博（～2017.3.31）
貴（2016.5.1～2017.3.31）

助
〃

昌

〃

中

川

達

共同研究員

御

領

憲 治
（2016.5.23～2017.2.22）

技術支援員

田

中

美

〃

中

村

亜由美

准

教

助
〃

穂

授

川

口

泰

雄

授

窪

田

芳

之

教

大

塚

岳

森

島

美絵子

NIPS リサーチフェロー 孫

在隣（2016.5.1～2017.3.31）

生理研研究員（外国人研究職員）
ALSAYED, Alsayed Abdelhamid
Mohamed（2016.6.27～2016.12.28）

ii

塚

壎（2016.4.1～）

小百合
啓

子

部

宣

子（～2017.3.31）

兵

藤

智栄美

〃

渡

邉

晴

子

〃

江

川

尚

美

一

教

授

鍋

倉

淳

教

授（兼任） 和

氣

弘

助

教

江

藤

特任助教

稲

田

NIPS リサーチフェロー 堀

内

研

宮

本

愛喜子（～2016.8.31）

竹

田

育

子（2016.4.1～）

加

藤

大

輔
（2016.4.1～2017.3.31）

日本学術振興会特別研究員
中 畑

義

久（～2017.3.31）

大学院生

中

村

佳

代（～2017.3.31）

〃

穐

吉

亮

平（～2017.3.31）

〃

戸

田

拓

弥（～2017.3.31）

〃

春

若

航一路

技術支援員

大

場

多津子

〃

市

橋

結

貴

〃

石

田

順

子

〃

小

林

知

子

〃

戸

山

彩

〃

蜂須賀

由香里

小

林

文

究

員

〃
特別協力研究員

大脳神経回路論研究部門
教翔隣（2016.4.1～2016.4.30）

生体恒常性発達研究部門

神経シグナル研究部門
准在

MOHAMED ASGAR, Nur Farehan（～2016.9.30）

技術支援員

由美子（～2017.3.31）

〃

大学院生

事務支援員

中

事務支援員

明
（2016.4.1～2017.3.31）
圭（2016.4.1～）

浩

之
浩

絵

視覚情報処理研究部門
教

授

吉

村

由美子

助

教

石

川

理

子

特任助教

宮

下

俊

雄

〃

木

村

梨

絵

職員

NIPS リサーチフェロー 山

浦

大学院生

山

本

真理子

〃

唐

木

智

技術支援員

石

神

久美子

教

授

南

部

事務支援員

比

賀

昌

助

教

畑

中

伸

彦

〃

知

見

聡

美

〃

佐

野

裕

美（2016.4.1～）

特任助教

近

藤

秀

樹

洋（～2017.3.31）

充

子

技術支援員

山

崎

瞳

子（～2016.6.30）

〃

桑

原

寿

江（～2016.6.30）

生体システム研究部門【システム脳科学研究領域】
感覚認知情報研究部門

篤

教

授

小

松

英

彦

NIPS リサーチフェロー 金子

将也（～2016.4.30）

助

教

郷

田

直

一

研

纈

大

輔（2016.4.1～）

〃

横

井

特任助教

眞

田

尚

研

西

尾

亜希子

〃

馬

場

美

技術支援員

太

田

〃

庭

木

〃

澤

究

員

究

員

纐

功

〃

長谷川

久

〃

DARBIN, Olivier Eric
（2016.5.6～2016.12.30）

香〃

WANG, Tsui-Chin（～2017.3.31）

知

宏

〃

DWI WAHYU, Indriani（2016.4.1～）

由

紀

大学院生

栄

恵

〃

WONGMASSANG, Woranan〃

POLYAKOVA, Zlata（2016.10.1～）

認知行動発達機構研究部門

若

林

拓

正

浩

昌

岐

技術支援員

磯

谷

ひとみ

康

広

〃

後

藤

美

穂

田

正

俊

〃

鈴

木

規

子

二

宮

太

平（2016.8.1～）

統合生理研究部門

山根

到（～2016.6.30）

教

授

柿

木

隆

介

〃

加

藤

利佳子（～2016.6.30）

准

授

乾

幸

二（～2016.12.1）

〃

笠

井

昌

俊（～2016.6.30）

〃

岡

本

秀

彦（～2017.3.31）

〃

石

野

誠

也（～2016.6.30）

特任准教授

木

田

哲

夫

〃

高

桑

徳

宏（～2016.6.30）

助教（併任）坂本

貴和子（2016.4.1～）

特任助教（併任）坂本

貴和子（～2016.3.31）

VEALE, Richard Edmund（～2016.6.30）

NIPS リサーチフェロー 小林

恵（2016.10.1～）

特別訪問研究員

本多

結城子

MATROV, Denis（～2016.6.30）

技術支援員

廣

岡

裕

子

大学院生

鈴

木

迪

諒

心理生理学研究部門

〃

西

原

陽

子

教

〃

辻

本

憲

吾

准

〃

St.CLAIR, Griffin Thomas

〃

山

本

勇

特任専門員

伊

佐

〃

柴

〃

教

授

磯

特任准教授

郷

助

吉

教
〃

研

究

員

田

日本学術振興会外国人特別研究員

〃

教

授

定

藤

規

弘

授

福

永

雅

喜

客員准教授

廣

谷

昌

かおる（～2016.6.30）

助

教

北

田

田

あゆみ

特任助教

原

田

宗

子（～2016.11.30）

嶋

田

ゆ

う（～2016.9.30）

〃

小

池

耕

彦

技術支援員

高

田

和

子

當

山

峰

道（2016.4.1～）

〃

山

西

ユ

ミ

〃

山

本

哲

也（2016.4.1～）

〃

高

橋

伸

明（～2016.6.30）

〃

宮

田

紘

平（2016.4.16～）

教

祐

研

究

員

子
（2016.4.1～2016.8.31）
亮（～2016.12.31）

iii

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

流動連携研究室

日本学術振興会特別研究員

国際連携研究室間野陽子（2016.10.1～）

大学院生

濱

野

友

希

〃

青

木

直

哉（～2017.3.31）【脳機能計測・支援センター】

〃

角

谷

基

文（～2017.3.31）

センター長（併任） 定

〃

吉

本

隆

明

形態情報解析室

〃

川

部

恭

〃

西

東

倫太朗（2016.4.1～）

〃

谷

川

特任専門員

木

村

玲

子

技術支援員

竹

中

邦

子

〃

岩

瀬

恵

裕
（2016.4.1～2017.3.31）

翼（2016.4.1～2017.3.31）【個 別 研 究】
教

授

特別協力研究員

教

教

准

教

授

村

田

和

義

研

究

員

永

谷

幸

則

〃

富

田

雅

人

〃

ソ

ン

チホン

大学院生

角

田

技術支援員

山

田

幸

〃

加

藤

三津子

〃

加

藤

勝

己（～2017.3.31）

事務支援員

河

口

美

江

授（併任） 鍋倉淳

一潤（2016.4.1～）
子

教

上

政

隆（～2017.3.31）

准

授

村

越

秀

治

古

家

園

子（～2017.3.31）

博士研究員

柴

田

明

裕

技術支援員

恩

田

麻

紀

正

人

〃

佐

藤

愛

子

達

磨

授（併任） 古

瀬

幹

夫

教

授（併任） 村

田

和

義

〃

（併任） 窪

田

芳

之

齋

藤

大

橋

個別研究（毛利研究室）
助

弘

村

個別研究（大橋研究室）
助

規

多光子顕微鏡室

個別研究（村上研究室）
准

藤

毛

利

電子顕微鏡室教准【研究連携センター】
センター長（併任） 久

教

保

義

弘（2016.4.1～）

共同利用研究推進室

特任助教

成（2016.9.1～）

生体機能情報解析室

教授（併任） 久保義弘（2016.4.1～）

教

助教（併任） 坂本

貴和子（2016.4.1～）

准教授（併任） 定

藤

規

弘

授

添

淳

一（2016.4.1～）

近学術研究支援室
客員教授

高

田

昌

彦（2016.4.1～）【行動・代謝分子解析センター】

〃

狩

野

方

伸（2016.4.1～）

センター長（併任） 池特任准教授（併任） 丸山めぐみ（2017.1.1～）

特任専門員

林

事務支援員

土

〃

中

一

裕

ウイルスベクター開発室

愛（2016.4.1～）

教授（併任）

南部

井優（2016.4.16～）

准

授

小

林

憲

太

太

田

美穂子（2016.10.16～）

技術支援員

影

山

梨

衣

教

授（併任） 伊佐正（～2017.3.31）

准

授

平

林

真

澄

教

授（併任） 南

部

篤

特任助教

足

澤

悦

子（～2017.3.31）

徳

研

後

藤

哲

平（2016.4.1～）到（～2017.3.31）

特別共同利用研究員 余郷享子（2016.4.1～2017.3.31）

NBR事業推進室

遺伝子改変動物作製室

特任助教

東

濃

研

員

山

根

事務支援員

岡

本

iv

究

教

篤

篤

友

紀

教

究

員

職員

事務支援員

安

井

亜

紀

技術支援員

山

内

恵

子

〃

道

木

美

香（～2017.3.31）

〃

橋

本

恵
（2016.4.1～2017.3.31）

宮

川剛（～2017.3.31）

細胞生理研究部門（兼務）

授（兼任） 高雄啓三（～2017.3.31）（ i 頁の細胞生理研究部門を参照）

行動様式解析室
客員教授
教

岡崎共通研究施設（生理学研究所関連）【岡崎統合バイオサイエンスセンター】
バイオセンシング研究領域

特任専門員

腰

高

由美恵（～2017.3.31）

大学院生

村

野

友

幸（～2017.3.31）

特任准教授

佐

藤

幸

技術支援員

今

井

篤

子（～2016.9.30）

技術支援員

住

田

明日香

〃

古

川

佐千子（～2016.10.31）

〃

兵

藤

美

事務支援員

高

松

教

授（併任） 箕

越

靖

彦

助

教（併任） 鈴木喜郎

生体制御シグナル研究部門

生命時空間設計研究領域

和（～2016.11.30）

心循環シグナル研究部門（兼務）

香（～2017.3.31）（ i 頁の心循環シグナル研究部門を参照）

代謝生理解析室

生命動秩序形成研究領域【動物実験センター】
センター長（併任） 箕越【情報処理発信センター】

特 任 教 授（併任） 浦

野

センター長（併任） 柿

助

木

隆

介（～2017.3.31）

上

政

隆

永

真

琴（2016.4.1～）

川恵理（2016.4.1～2017.3.31）

アーカイブ室准教授（併任） 村授（併任） 富特任助教

中授（併任） 深

田

正

彦
徹

王

特任専門員

山

中

技術支援員

水

野

みどり

〃

松

永

ゆう子

〃

不

退

久

恵

〃

小

林

明

子

〃

亀

岡

一

乃

〃

山

中

緑（～2016.10.31）

〃

山

本

忍（～2016.12.25）

〃

本

多

【安全衛生管理室】教

靖教

医学生理学教育開発室
教治紀（2016.4.1～2017.3.31）

振吉緑（2016.11.1～）

千佳【動物実験コーディネータ室】【研究力強化戦略室】

特任教授

佐

藤

浩（～2017.3.31）

授（併任） 鍋

倉

淳

一

研

員

山

根

到（2016.7.1～）〃（併任） 柿

木

隆

介

事務支援員

鈴

木

〃

（併任） 吉村由美子〃（併任） 箕

越

靖

彦

【技

術

〃

（併任） 久

保

義

弘

課

長

特任教授

浦

野

徹

研究領域技術班

〃

鹿

川

哲

史

班

特任准教授

丸

山

めぐみ

分子細胞生理研究系 技術係

助

教

坂

本

貴和子（2016.4.1～）

係

長

佐

治

俊

幸（2016.4.1～）

特任専門員

内

山

千保美

主

任

山

本

友

美（2016.4.1～）

〃

岡

安

友

係

員

稲

橋

宏

樹（2016.4.1～）

教

美

究

長

邦

子

課】
大河原

戸

川

浩

森

雄（2016.4.1～）v

生理学研究所年報係

第 38 巻（Dec,2017）

員

加

納

雄一朗（2016.4.1～）

生体機能調節研究領域 技術係

技術支援員・事務支援員
技術支援員

加

藤

治（2016.4.1～）

〃

市

川

勝

己（～2017.3.31）

係

長

永

田

主

任

福

田

直

美（2016.4.1～）

〃

粟

村

香奈子

係

員

石

原

博

美（2016.4.1～）

〃

石

神

久美子

基盤神経科学研究領域 技術係

〃

磯

谷

ひとみ

係

長

山

口

登（2016.4.1～）

〃

犬

塚

小百合

主

任

髙

木

正

浩（2016.4.1～）

〃

岩

瀬

恵

吉

友

美

樹（2016.4.1～）

〃

大

西

皆

システム脳科学研究領域 技術係

〃

大

場

多津子

係

長

竹

島

康

行（2016.4.1～）

〃

加

藤

三津子

主

任

佐

藤

茂

基（2016.4.1～）

〃

亀

岡

一

乃

係

員

髙

橋

直

樹（2016.4.1～）

〃

小

林

明

子

〃

澤

栄

恵

〃

鈴

木

規

子

〃

鈴

木

由

美

〃

高

田

和

子

〃

田

口

理

恵
穂

〃

研究施設技術班課長補佐（班長）

小原

正裕（～2017.3.31）

研究連携 技術係
係

長

前

橋

寛
（2016.4.1～2017.3.31）

脳機能計測･支援 技術係
係

長

伊

藤

係

員

山

田

情報処理･発信嘉修（2016.4.1～）

子

〃

田

中

美

邦（2016.4.1～）

〃

内

藤

千津江

元

〃

新

関

奈央子

技術係

〃

林

係

長

吉

村

伸

明

〃

廣

岡

裕

子

係

員

村

田

安

永

〃

福

岡

慶

子

〃

藤

森

仁

美

伊

藤

昭

光（～2016.6.30）

〃

不

退

久

恵

廣

江

猛（2016.7.1～）

〃

本

多

千

佳

猛（～2016.6.30）

動物実験 技術係
係

長
〃

めぐみ

主

任

廣

江

〃

松

永

ゆう子

係

員

神

谷

絵

美

〃

水

野

みどり

〃

窪

田

美津子

〃

矢

田

特任専門員

山

中

〃

山

田

緑（2016.11.1～）

行動･代謝分子解析 技術係

徹（～2017.3.31）
幸

子

〃

山

中

緑（～2016.10.31）

係

長

齊

藤

久美子

〃

山

本

忍（～2016.12.25）

主

任

三

寳

誠

〃

渡

邊

美

香

特任専門員

腰

高

由美恵（～2017.3.31）

事務支援員

浅

井

明

代（～2017.3.31）

〃

浦

川

裕

乃

藤

昭

光（2016.7.1～）

研究基盤 技術係
係

長

伊

〃

小

澤

祐

子

主

任

森

将

浩（2016.7.1～）

〃

小

林

文

絵

係

員

森

将

浩（～2016.6.30）

〃

坂

本

研究力強化戦略室

愛

〃

佐

藤

明

子

特任専門員

内

山

千保美

〃

柴

田

利

江

〃

岡

安

友

〃

芝

村

賞

子

vi

美

職員

事務支援員

杉

山

〃

高

松

〃

長

尾

朋

美（2016.4.1～）
香

法

事務支援員

橋

谷

久

美（～2017.3.31）

〃

安

井

亜

紀

子（～2017.3.31）

vii

研究活動報告

研究活動報告〔目

次〕分子細胞生理研究領域
神経機能素子研究部門 ············································································· 11
概要
Prrt3 の機能解明に向けた，大脳興奮性神経細胞特異的遺伝子破壊ホモマウスの網羅的行動解析（山本友美，陳 以珊，久保義弘，周 麗，夏目里恵，崎村建司，高雄啓三，宮川剛）

抗寄生虫剤 Ivermectin による GIRK チャネルの活性化機構の解明（陳 以珊，久保義弘，上杉志成）
代謝型プリン受容体 P2Y1R の電位依存性に関する研究（立山充博，久保義弘）
Two-pore Na+ channel 3（TPC3）における 2 つの S4 ヘリックスによる膜電位依存性制御機構の解析（下村拓史，久保義弘）
hERG チャネルの脱活性化の速度調節に関わる C 末端細胞内ドメインの解析（粂 慎一郎，久保義弘）
ATP 受容体チャネル P2X2 の膜電位と ATP に依存する構造変化の光学的手法による検出（Rizki Tsari Andriani，久保義弘）
原索動物ホヤのグルタミン酸受容体チャネルの発生期における機能の解析（平井志伸，岡戸晴生，堀田耕司，西野敦雄，岡部繁男，岡村康司，久保義弘）
線虫の温度走性に関わる Ca2+ および電位依存性 K+ チャネル（Slo-2）の機能解析（青木真一，森 郁恵，立山充博，下村拓史，久保義弘）

分子神経生理研究部門 ············································································· 15
概要
オリゴデンドロサイトの機能と病態（清水健史，長内康幸，國澤和生，李佳益，池中一裕）

アストロサイトの機能（菊地原沙織，池中一裕）
脊髄神経発生における硫酸化プロテオグリカンの役割（橋本弘和，江 文，吉村 武，池中一裕）
糖鎖の構造決定と機能解析（吉村 武，半田（鳴海）麻衣，加納雄一朗，池中一裕）

生体膜研究部門 ··················································································· 17
概要
シナプス足場タンパク質 PSD-95 の脱パルミトイル化酵素の同定と性状解析（深田優子，横井紀彦，関谷敦志，村上達郎，小林憲太，深田正紀）
パルミトイル化修飾の化学量論的解析法の構築（横井紀彦，関谷敦志，深田優子，深田正紀）
てんかん関連リガンド LGI1 の分子病態機構の解明（横井紀彦，宮崎裕理，深田優子，深田正紀）
LGI1−ADAM22 結合の分子基盤の解明（宮崎裕理，横井紀彦，深田優子，深田正紀）
ヒトにおける ADAM22 の compound heterozygous 変異の解析（深田優子，深田正紀，Lehesjoki AE）

神経細胞構築研究部門 ············································································· 19
概要
末梢神経損傷時の脊髄のおけるリン脂質分布の質量顕微鏡解析（徐冬闽，瀬藤光利）

統合失調症患者脳におけるリン脂質分布の質量顕微鏡解析（松本純弥，瀬藤光利）
アルツハイマー病患者脳における修飾チュブリン分布の解析

3

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（Vu Thi Hang，瀬藤光利）

神経発達・再生機構研究部門 ······································································· 20
概要
成体脳内における新生ニューロンの高速移動を制御する超微細構造の解析（松本真実，澤田雅人，金子奈穂子，澤本和延）
多光子顕微鏡を用いた嗅球ニューロンのターンオーバーを制御する微小環境の可視化解析（荻野 崇，澤田雅人，澤本和延）

生体機能調節研究領域
細胞構造研究部門 ················································································· 22
概要
上皮極性形成におけるタイトジャンクションの役割の解析（大谷哲久，古瀬幹夫）
上皮バリアのホメオスタシスにおける細胞競合の役割の解析（大谷哲久，古瀬幹夫）
トリセルラータイトジャンクション形成における膜タンパク質アンギュリンの機能の解析（菅原太一，古瀬幹夫）
タイトジャンクション欠損培養上皮細胞樹立の試み（古瀬幹夫，大谷哲久，菅原太一）
ショウジョウバエの腸管バリア機能を規定する細胞間接着装置の分子構築の解析（泉 裕士，古瀬幹夫）
Vangl2 がその結合タンパクを制御する仕組み（永岡唯宏，古瀬幹夫，岸 将史）

細胞生理研究部門 ················································································· 24
概要
マウス褐色細胞での TRPV2 の機能（Wuping Sun，内田邦敏，富永真琴
進化におけるカエルの温度感受性変化と TRPV1 の熱感受性の変化（齋藤 茂，富永真琴）
阻害剤 HC-030031 のヒト TRPA1 への結合部位の同定（Rupali Gupta，齋藤 茂，富永真琴）
TRPV1, TRPM8 の阻害剤効果の相互関係（高石雅之，内田邦敏，鈴木喜郎，富永真琴）

心循環シグナル研究部門 ··········································································· 26
概要
免疫Ｂ細胞における TRPC3-PKCβ 複合体形成を介した ERK 活性化機構（冨田拓郎，西田基宏）
心臓の硬化（線維化）における TRPC3-Nox2 複合体形成の役割（北島直幸，冨田拓郎，西村明幸，西田基宏）
P2Y6R によるアンジオテンシン II 誘発性高血圧発症の分子機構（西村明幸，Caroline Sunggip，西田基宏）
β2 アドレナリン受容体シグナル活性化による心筋インスリン抵抗性発症のメカニズム（Supachoke Mangmool，島内 司，西田基宏）

生殖・内分泌系発達機構研究部門 ··································································· 27
概要
社会的ストレス誘導性炭水化物食選択行動に及ぼす神経ペプチド NPY の作用（佐藤達也，岡本士毅，箕越靖彦）
AgRP の長期摂食促進作用に及ぼす Dmbx1 の効果（Eun Young Lee，三木隆司，廣野誠一郎，佐伯直勝，福田隆浩，岩永敏彦，箕越靖彦）
レプチンシグナルは高脂肪食摂取によって引き起こされる萎縮性胃炎の発症に関与する（稲垣匡子，松本 敏，堀 徹治，片岡寛章，岡本士毅，高木一代，齊藤久美子，唐4

麗君，箕越靖彦）

研究活動報告

基盤神経科学研究領域
神経シグナル研究部門 ············································································· 30
概要
覚醒下前帯状回における感覚応答の修飾機構（古江秀昌，山田彬博，中川達貴，井本敬二）
カンナビノイド CB1 受容体が仲介する逆行性脱興奮における Cav2 チャネルの役割：サブタイプ間相補的作用の存在（佐竹伸一郎，井本敬二）
海馬依存性記憶とカルモジュリンキナーゼ II 活性（山肩葉子，柳川右千夫，井本敬二）

大脳神経回路論研究部門 ··········································································· 31
概要
ATUMtome ための新規テープの開発（窪田芳之，畑田小百合，孫在隣，川口泰雄）

運動学習における皮質サブネットワークの機能的役割（大塚 岳，川口泰雄）
前頭皮質 5 層の錐体細胞サブタイプから抑制性 LTS 細胞への結合様式（森島美絵子，川口泰雄）
大脳皮質興奮性細胞の分類とその細胞系譜（畠中由美子，服部宣子，川口泰雄）
前頭皮質のレイヤー・ニューロンタイプ・表面領域に依存した視床入力形成（川口泰雄，重松直樹）

生体恒常性発達研究部門 ··········································································· 33
概要In Vivo 多光子顕微鏡を用いたミクログリアによる大脳皮質神経回路再編機構の解析（堀内 浩，和氣弘明，宮本愛喜子，穐吉亮平，春若航一路，鍋倉淳一）
In Vivo 多光子顕微鏡を用いた慢性疼痛形成期における大脳皮質体性感覚野神経回路再編（江藤 圭，竹田育子，金 善光，鍋倉淳一）
細胞内 Cl- 制御分子 KCC2 の発現制御と生体機能（戸田拓弥，中村佳代，Andrew Moorhouse，鍋倉淳一）
伝達物質のスイッチングのメカニズム細胞応答（中畑義久，鍋倉淳一）

視覚情報処理研究部門 ············································································· 36
概要
視覚野における同期発火の刺激特徴依存性は層により異なる（石川理子，吉村由美子）
ラット一次視覚野の 5 層錐体細胞における神経結合特性（唐木智充，吉村由美子，尾藤晴彦）
二光子励起顕微鏡を用いた，機能的な一次視覚野神経回路の形成メカニズム（宮下俊雄，吉村由美子，三宝 誠，平林真澄，八木 健）
視知覚・運動連関に関する一次視覚野の神経活動（木村梨絵，吉村由美子）

システム脳科学研究領域
感覚認知情報研究部門 ············································································· 38
概要
サル下側頭皮質微小電気刺激による，光沢識別行動への影響（馬場美香，西尾亜希子，小松英彦）
物体の材質を表現する視覚特徴（郷田直一，小松英彦）
素材画像刺激に対するマカクザル下側頭葉皮質ニューロンの反応（横井 功，小松英彦）
プロジェクションマッピング刺激に対するサルの行動反応と生理反応（横井 功，小松英彦，岩井大輔）

5

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

液体粘性知覚の神経メカニズムの解明（眞田尚久，小松英彦）

認知行動発達機構研究部門 ········································································· 40
概要
ヒト発達障害・精神疾患解明のためのシステム神経生理学と認知ゲノミクスの融合（吉田今日子，斉藤延人，入來篤史，郷 康広，久島 周，尾崎紀夫，豊田
今井啓雄，磯田昌岐）

敦，藤山秋佐夫，

マカクザルを用いた半側空間無視動物モデルの確立（吉田正俊，辻本憲吾，澤田真寛，福永雅喜）
統合失調症患者の静止画自由視時の視線計測データのサリエンシー計算論モデルによる解析（吉田正俊，三浦健一郎，橋本亮太）
マーモセットの静止画自由視時の視線データの計測（吉田正俊，デニス・マトロフ，伊佐正，三浦健一郎，南本敬史，須原哲也）

社会的コンテキストにおける報酬情報処理の神経機構（則武 厚，二宮太平，磯田昌岐）
社会的コンテキストにおける動作情報処理の神経機構（二宮太平，磯田昌岐）

生体システム研究部門 ············································································· 43
概要
パーキンソン病モデルマーモセットにおける視床の神経活動（若林正浩，畑中伸彦，南部 篤）
大脳基底核における上肢運動ストップ課題遂行中の活動調節（Zlata Polyakova，畑中伸彦，南部 篤）
大脳基底核による視床－大脳皮質投射の活動制御機構（知見聡美，佐野裕美，小林憲太，川口泰雄，木村

實，南部

篤）

運動課題遂行中のサルにおける淡蒼球ニューロンの相互相関（Waranan Wongmassang，知見聡美，長谷川 拓，Olivier Darbin，南部
大脳皮質−線条体路による大脳基底核の制御機構の解析（佐野裕美，小林憲太，加藤成樹，小林和人，南部篤）

篤）

線条体投射ニューロンによる大脳基底核の制御機構の解析（佐野裕美，田中謙二，南部 篤）
ジストニア様症状を示す変異マウスの病態生理学的解析（佐野裕美，堀江正男，知見聡美，竹林浩秀，南部篤）

マーモセットの運動関連大脳皮質と大脳基底核，大脳皮質，視床間の解剖学的結合（近藤秀樹，畑中伸彦，南部 篤）
マーモセット大脳皮質の神経生理学的マッピング（纐纈大輔，南部 篤）
マカクザル視床下核の化学遺伝学的抑制による不随意運動の誘発（長谷川 拓，知見聡美，小林憲太，南部 篤）
Mechanism Underlying L-dopa Induced Dyskinesia in Hemiparkinsonian Model Mice
（Dwi Wahyu Indriani, Sano H, Chiken S, Nambu A）

統合生理研究部門 ················································································· 48
概要
突発性難聴に対する神経リハビリテーションを用いた治療法（関谷健一，福嶋宗久，タイスマン・ヘンニング，ラーゲマン・ロター，パンテフ・クリスト，
柿木隆介，岡本秀彦）
メニエール病に対するバゾプレッシン分泌抑制療法：予備研究（北原 糺，岡本秀彦，福嶋宗久，阪上雅治，伊藤妙子，山下哲範，太田一郎，山中敏彰）
ヒト聴覚野での抑制
（乾

幸二，中川

慧，西原真理，元村英史，柿木隆介）

聴覚変化関連脳活動と性格傾向（棚橋めぐみ，元村英史，大山慶子，西原真理，乾幸二，柿木隆介）

何故表皮内電気刺激法は小径線維を選択的に刺激するのか：シミュレーション研究（根木 潤，Ilkka Laakso，平田晃正，村垣善浩，乾 幸二）

6

研究活動報告自閉症スペクトラム障害者における自己顔認知に伴う恥ずかしさ情動（守田知代，小坂浩隆，齋藤大輔，藤井 猛，石飛 信，棟居敏夫，猪原敬介，岡沢秀彦，柿木隆介，
定藤規弘）
非侵襲的大脳皮質刺激により痒み知覚が抑制される～経頭蓋直流電気刺激法(tDCS)を用いた検討～（中川 慧，望月秀紀，小山総市朗，田中悟志，定藤規弘，柿木隆介）
顔処理が成人顔に特化するのは文化普遍の現象である：注視行動および脳機能計測による検討（小林 恵，Macchi Cassia, Viola，金沢 創，山口真美，柿木隆介）

心理生理学研究部門 ··············································································· 51
概要
7 テスラ MR による高度脳計測基盤技術の開発（福永雅喜，菅原 翔，山本哲也，定藤規弘，Lana G. Kaiser，川口浩和，Gerald B.Matson）
統合失調症と脳皮質下構造変化の横断的検討 -多施設 MRI 研究（福永雅喜，岡田直大，越山太輔，橋本亮太）
Neural basis for goal-oriented conversation（Masako Hirotani，Takahiko Koike，Shuntaro Okazaki，Motofumi Sumiya，Maho Hashiguchi，Douglas Roland，Norihiro Sadato）
触覚による物体の柔らかさ知覚に関する神経基盤（北田 亮，谷川 翼，中川恵理，土斐崎龍一，Jinhwan Kwon，梶本裕之，坂本真樹，定藤規弘）
リアルタイムでのアイコンタクトの神経基盤：Dual fMRI を用いた研究（小池耕彦，中川恵里，角谷基文，定藤規弘）
共同注意の神経基盤の解明：Dual fMRI を用いた研究（小池耕彦，田邊宏樹，定藤規弘）
聞き手の承認反応が第二言語学習に及ぼす効果とその神経基盤の解明（中川恵理，角谷基文，小池耕彦，定藤規弘）
7T 機能的核磁気共鳴撮影を用いた脊髄損傷後の回復過程における大脳機能連関の解析（當山峰道，福永雅喜，山本哲也，伊佐 正，中川 浩）
新たな MRI データ解析プラットフォーム“HCP Pipelines”の 7 テスラ MRI への導入
（山本哲也，菅原 翔，福永雅喜，定藤規弘）
表情模倣に関与する神経基盤の検討（宮田紘平，小池耕彦，中川恵理，原田宗子，角谷基文，定藤規弘）
親子間および夫婦間における共感に関連する心理・神経メカニズムの解明（間野陽子，板倉昭二，定藤規弘）
手指の系列運動学習による記憶の神経基盤：機能的 MRI を用いた研究（濱野友希，菅原 翔，吉本隆明，定藤規弘）
助詞処理の神経基盤：日本語母語者および非母語者の比較（角谷基文，笠井千勢，小池耕彦，吉本隆明，青木直哉，定藤規弘）
内部状態依存および非依存の食品の表象（吉本隆明，近添淳一，岡崎俊太郎，角谷基文，高橋晴香，中川恵理，小池耕彦，北田
小阪浩隆，中田正範，矢田俊彦，定藤規弘）

亮，岡本士毅，

注意効果と報酬期待効果による一次運動野準備賦活説の検証（西東倫太朗，菅原 翔，山本哲也，濱野友希，福永雅喜，定藤規弘）

個別研究
個別研究（村上研究室） ··········································································· 57
概要
ラット顎下腺水分分泌における傍細胞輸送の関与（村上政隆，橋本貞充，成田貴則）

個別研究（大橋研究室） ··········································································· 58
概要
細胞内膜系の選別輸送のメカニズムと発生シグナル制御（大橋正人，木下典行）

個別研究（毛利研究室） ··········································································· 58
概要
ウニ類卵受精時のカルシウム遊離機構と活性電流の研究（毛利達磨）

7

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

イトマキヒトデ卵母細胞成熟過程におけるカルシウム遊離機構と活性電流の研究（毛利達磨，経塚敬一郎）

研究連携センター ················································································· 60
概要

共同利用研究推進室 ··············································································· 60
概要

学術研究支援室 ··················································································· 61
概要

NBR 事業推進室 ··················································································· 61
概要
サルレトロウイルス５型（SRV5）の高感度検出系の作製（東濃篤徳，南部 篤）

脳機能計測・支援センター
形態情報解析室 ··················································································· 63
概要
染色体に似た構造をシアノバクテリアの一種で発見し 低温超高圧電子顕微鏡を用いて解明（村田和義，金子康子）
マウスノロウイルスのタンパク質感染受容体を発見し，そのウイルス粒子への結合部位を推定（村田和義，芳賀 慧，藤本 陽，戸高玲子，村上耕介，横山 勝，片山和彦）
隣から伸びてきた構造体が細胞分裂の方向を決めることをホヤの卵で発見（宮崎直幸，村田和義，根岸剛文，上野直人）

多光子顕微鏡室 ··················································································· 65
概要
無蛍光赤色蛍光タンパク質によるアストロサイト内分子活性化イメージング（中畑義久，鍋倉淳一，村越秀治）
光応答性 CaMKII 阻害分子の開発とシナプス可塑性研究への応用（村越秀治，柴田明裕，安田涼平）
光応答性 CaMKII 分子の開発とシナプス可塑性研究への応用（柴田明裕，村越秀治）
分子間相互作用検出のための“無蛍光”黄色蛍光タンパク質の開発（村越秀治，柴田明裕）

生体機能情報解析室 ··············································································· 66
概要
味覚の神経基盤（近添淳一，Daniel Lee，Nikolaus Kriegeskorte，Adam K. Anderson）

行動・代謝分子解析センター
ウイルスベクター開発室 ··········································································· 68
概要
脳機能解析に有用なウイルスベクターの開発・提供と共同研究の推進（小林憲太）
皮質線条体ニューロンの生存における Rho シグナル伝達系の機能解析（小林憲太，佐野裕美，加藤成樹，黒田啓介，中牟田信一，伊佐正，南部

線条体-黒質投射ニューロンに制御される運動機能のメカニズム解析（小林憲太，佐野裕美，黒田啓介，中牟田信一，貝淵弘三，南部篤）

篤，貝淵弘三，小林和人）

遺伝子改変動物作製室 ············································································· 69
概要
ドナー核注入後に時間をおいてレシピエント核を除く手法で作製したラットクローン胚盤胞（原 弘真，平林真澄）

8

研究活動報告CRISPR/Cas9 法の適用により作出した FoxN1 遺伝子ノックアウトラットの解析（後藤哲平，平林真澄）

行動様式解析室 ··················································································· 70
概要
精神疾患の中間表現型「未成熟脳」のメカニズム解明と制御法の探索（高雄啓三，宮川 剛）
マウスを用いた脳表現型データベースの開発と応用（高雄啓三，宮川 剛）

代謝生理解析室 ··················································································· 71
概要
活性イオウ生成酵素の心循環機能制御（赤池孝章，下田 翔，西村明幸，西田基宏）
薬剤誘発性心筋症における TRPC3 チャネルの役割解析（島内 司，松金良祐，冨田拓郎，西田基宏）
褐色脂肪細胞における TRP チャネルの役割（若林繁夫，岩田裕子，河田照雄，後藤高山靖規，富永真琴）

剛，金

珉智，孫

武平，内田邦敏，鈴木喜郎，周一鳴，

脳損傷時の冷却における TRP チャネル
（藤山雄一，鈴木倫保，内田邦敏，富永真琴）
運動異常症の病態生理の解析（竹林浩秀，堀江正男，佐野裕美，知見聡美，南部篤）

岡崎統合バイオサイエンスセンター
オリオンプロジェクト

生体制御シグナル研究部門 ··················································· 74

匂い認識における嗅粘液の役割の解明（佐藤幸治）
幹細胞から誘導される腸管オルガノイドのイメージング法の確立（佐藤幸治）

動物実験センター ················································································· 76
概要
管理運営
研究
教育
社会貢献

技術課

·························································································· 80
概要
施設の運営状況①システム脳科学研究領域（1）生体磁気計測装置（竹島康行）（2）磁気共鳴装置（伊藤嘉邦）②脳機能計測･支援センター（1）形態情報解析室（小原正裕，山田元，斎藤善平）（2）電子顕微鏡室（生理研・基生研共通施設）（小原正裕，山田 元）（3）機器研究試作室（生理研・基生研共通施設）（佐治俊幸）

9

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）③情報処理･発信センター（1）ネットワーク管理室（吉村伸明，村田安永）④岡崎共通研究施設（1）動物実験センター（伊藤昭光，廣江10

猛，窪田美津子，神谷絵美）

研究活動報告／分子細胞生理研究領域

分子細胞生理研究領域
神経機能素子研究部門【概要】
イオンチャネル，受容体，G タンパク質等の膜関連タン酸の導入等を進め，卵母細胞，HEK293 細胞等の遺伝子発パク質は，神経細胞の興奮性とその調節に重要な役割を果

現系における機能発現の再構成を行った。また，2 電極膜

たし，脳機能を支えている。本研究部門では，これらの神電位固定法，パッチクランプ等の電気生理学的手法，細胞

経機能素子を対象として，生物物理学的興味から「その精内 Ca2+イメージング・全反射照明下での FRET 計測・一妙な分子機能のメカニズムと動的構造機能連関について

分子イメージング・膜電位固定下蛍光変化測定等の光生理の研究」に取り組み，また，神経科学的興味から「各素子学的手法，細胞生物学的研究手法により，その分子機能調の持つ特性の脳神経系における機能的意義を知るための

節と構造機能連関の解析を行った。また，生理研内外の研個体・スライスレベルでの研究」を進めている。

究室との共同研究により，遺伝子改変マウスの作成と行動

今年度，これまでに引き続き，神経機能素子の遺伝子の解析，免疫組織化学的解析，赤外分光による膜タンパク質

単離，変異体やキメラ分子の作成，タンデムリピートコンの構造変化の解析等も進めている。以下に，今年度実施しストラクトの高効率作成，tag の付加，非天然蛍光アミノ

た研究課題とその内容の要約を記す。

Prrt3 の機能解明に向けた，大脳興奮性神経細胞特異的遺伝子破壊ホモマウスの網羅的行動解析
山本友美，陳周

以珊，久保義弘麗，夏目里恵，崎村建司（新潟大学脳研究所細胞神経生物学分野）
高雄啓三，宮川剛（生理研行動様式解析室）

我々は，代謝型グルタミン酸受容体や GABAB 受容体

マウスの交配により得られた，大脳興奮性神経細胞特異と同じく，大きな N 末細胞外領域と 7 回膜貫通部位を持的 KO ホモマウスを用いた網羅的行動解析を行った。そつ，Family C に属するオーファン代謝型受容体（Prrt3）の結果，Barnes maze 試験において，空間記憶の長期保の機能の解析に取り組んでいる。機能に関する手がかり

持には異常はみられなかったが，恐怖条件付け記憶の長を得るために，過去に，Prrt3 遺伝子破壊 (KO) マウスを期保持が野生型に比して有意に低下していることを観作成した。しかし，KO ホモマウスは 1 週間以内に高率察した。予想に反して，大脳興奮性神経細胞特異的 KOに死亡したため，やむを得ず KO ヘテロマウスを用いてホモマウスの異常が全 KO ヘテロマウスより軽微であっ

網羅的行動解析を行い，空間記憶の長期保持および恐怖た。その理由として，抑制性神経細胞や大脳以外の部域

条件付け記憶の長期保持が低下していることを明らかに発現する Prrt3 が機能的役割を担っていることが等がにした。今年度，Prrt3 遺伝子の flox マウスと Emx1-Cre

想定される。

11

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

抗寄生虫剤 Ivermectin による GIRK チャネルの活性化機構の解明
陳以珊，久保義弘

上杉志成（京都大学化学研究所ケミカルバイオロジー･京都大学 iCeMS）
オーファン代謝型受容体 Prrt3 のリガンドの同定を目

また PIP2 に依存することが明らかとなった。Ivermectin

的として，ツメガエル卵母細胞に Prrt3 と GIRK チャネル

は GIRK4 より GIRK 2 を強く活性化するため，GIRK2 とを共発現させ，GIRK チャネル電流を指標とした小分子

GIRK4 のキメラ及び変異体の機能解析による Ivermectin

ライブラリーのスクリーニングを行った。その過程で，作用部位の同定を試みた。その結果，GIRK2 チャネルの抗寄生虫剤に属する Ivermectin の投与が GIRK 電流を増

第 1 膜貫通領域 (TM1) と N 末端細胞内領域をつなぐ

加させることを見出したが，その効果は Prrt3 の共発現

Slide helix 上に位置する Ile82 が Ivermectin による活性化無しでも見られた。よって，Ivermectin が Prrt3 のリガンに重要であることがわかった。さらに，Ile82 近傍に存在

ドとして機能しているわけではなく，GIRK チャネルをする TM1 直前の Trp91，TM2 直後の Ile195 も Ivermectin

直接活性化することが明らかとなった。その活性化機構

による GIRK チャネル活性化を制御していることが明らの解明に向けた実験を行い，Ivermectin による GIRK チかとなった。

ャネル電流増加作用は G タンパク質に依存しないこと，

代謝型プリン受容体 P2Y1R の電位依存性に関する研究
立山充博，久保義弘

G タンパク質共役型受容体の中には，膜電位により異の消失が認められた。また，P2Y1R に YFP を付加したなるリガンド感受性を示すものがあることが知られてコンストラクトと Gq タンパク質に CFP を付加したコンいる。我々は，Gq 共役型受容体の KCNK13 チャネル電ストラクトの FRET 解析を異なる膜電位下で行ったとこ

流増加作用の解析から，代謝型プリン受容体 P2Y1R が膜

ろ，野生型の P2Y1R では 40 mV に膜電位を保持したと電位を脱分極に保持した時の方が過分極に保持した時

きの EC50 が -80 mV に保持した時の EC50 に比して，約 2より高い作用薬感受性を示すという，膜電位依存性を有倍小さいことが明らかとなった。一方，D320N 変異体ですることを見出した。この膜電位依存性に関わる部位のはこのような変化はみられなかった。以上の結果から，同定を目的として，膜貫通部位の荷電性アミノ酸残基にP2Y1R が膜電位依存性を示すこと，膜電位依存性に D320

アラニン変異を導入したところ，アスパラギン酸残基が重要な役割を担うことが明らかとなった。

（D97，D320）のアラニン変異体において膜電位依存性

Two-pore Na+ channel 3（TPC3）における 2 つの S4 ヘリックスによる膜電位依存性制御機構の解析
下村拓史，久保義弘

膜電位依存性カチオンチャネルファミリーは 4 番目のる。この 2 つの S4 の膜電位感知における役割の違いを明

ヘリックス（S4）に複数の正の荷電残基を持ち，この残らかにするため，TPC ファミリー3（TPC3）を対象として，基により膜電位変化を感知する。Two-pore Na+ channel

ツメガエル卵母細胞を発現系とした電流測定および膜電（TPC）は 2 つの異なる S4 を持つ特徴的なチャネルであ

位固定下蛍光測定法（VCF）による実験を行った。まず，

12

研究活動報告／分子細胞生理研究領域

各 S4 のそれぞれにおいて，正電荷を持つアルギニン残基は，2 つの S4 の一方のみを蛍光ラベルした TPC3 を解析

をグルタミンに置換した変異体の影響を解析した。その結することで，個々の S4 の動的構造変化を分離して検出す

果，1 番目の S4 への変異導入（Arg167Gln，Arg170Gln）

ることを狙った。これまでのところ，2 番目の S4 の細胞は電位依存性に対して大きな影響を与えなかったのに対外側に位置する残基にシステイン変異を導入し，システイ

し，2 番目への変異導入（Arg517Gln，Arg523Gln）は活性

ン修飾性の蛍光試薬によりラベルすることで，膜電位変化化により高い膜電位が必要になるように大きく電位依存に依存した蛍光強度変化を検出することに成功した。現在，性が変化した。この結果は，TPC3 においては 1 番目よりより強い蛍光強度変化を再現よく検出するため，蛍光性非も 2 番目の S4 がチャネル全体の電位依存性に大きく貢献

天然アミノ酸導入法の適用など測定条件の最適化を進めしていることを示唆している。VCF による測定についてている。

hERG チャネルの脱活性化の速度調節に関わる C 末端細胞内ドメインの解析粂慎一郎，久保義弘

電位作動性 K+チャネル（Kv）の hERG チャネルは，間には対になるように帯電したアミノ酸同士の相互作用

他の Kv と比較して極めて遅い脱活性化が特徴であり，が 2 つ存在し，遅い脱活性化の制御に重要であることを示

この制御機構には細胞内ドメインの関与が示唆されてす結果を得ている。本研究では，4 量体形成時のこれら 2いる。C 末端側の細胞内領域には環状ヌクレオチド結合

つの相互作用に焦点を当て，これらがサブユニット間また相同ドメイン（CNBHD）が存在し，C リンカードメイン

は内のどちらの相互作用様式をとるか，また，その機能の（CLD）を介してチャネルゲートに繋がっており，これ維持に必要な相互作用の個数はいくつかについて，タンデらのドメインも遅い脱活性化の制御に重要であること

ムコンストラクトを使用した解析を行った。その結果，こが報告されている。しかし，その詳細な制御機構は未だれら 2 つの相互作用は，いずれも同一のサブユニット内で不明であるため，その解明を目指し，C 末端細胞内ドメの相互作用であることを見出した。また，相互作用の個数

インに関する研究を行った。

と脱活性化の速度の変化には相関があることを示唆する

これまでの研究から，
hERG チャネルの CLD と CNBHD

結果を得た。

ATP 受容体チャネル P2X2 の膜電位と ATP に依存する構造変化の光学的手法による検出
Rizki Tsari Andriani，久保義弘
ATP 受容体チャネル P2X2 は，膜電位依存性チャネル

る Thr339 に Anap を導入することにより，膜電位依存性にみられるような典型的な膜電位センサードメインがの蛍光強度の変化が観察された。また，第 1 膜貫通部位

存在しないにも関わらず，膜電位依存的ゲーティングをの細胞外側よりの疎水性アミノ酸残基 Tyr43, Tyr47 等や，示すことをこれまでに観察した。次のステップとして，その近傍に位置する第 2 膜貫通部位の細胞外側よりの膜電位と ATP に依存する動的構造変化を蛍光強度の変Ile328, Val343 等に Anap を導入すると膜電位依存性のゲ化として捉えることを目指した。蛍光非天然蛍光アミノーティングが失われることから，この部域の膜電位依存酸 (Anap) を P2X2 中に取り込ませる手法を用いること

性ゲーティングへの寄与が想定された。さらに，Lys53,

により，特異的に，高効率に，かつ膜貫通部位や細胞内Ser54, Ala335 に Anap を導入したコンストラクトにおい領域等も含め P2X2 中の様々な部域に蛍光ラベルを導入て，ATP 投与後，電流増加，すなわちチャネルポアの開した。網羅的解析の結果，イオンチャネルポアに位置す

口よりも顕著に遅い時間経過の蛍光強度の変化が観察

13

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）された。この遅い変化は，ポア開口に続くポア拡大現象

能性として想定される。

等の 2 次的な構造変化を反映していることがひとつの可原索動物ホヤのグルタミン酸受容体チャネルの発生期における機能の解析
平井志伸，岡戸晴生（東京都医学総合研究所・神経細胞分化プロジェクト）
堀田耕司（慶応大学理工学部），西野敦雄（弘前大学農学生命科学部），
岡部繁男（東京大学大学院医学系研究科），岡村康司（大阪大学医学系研究科），
久保義弘

これまでに AMPA 型グルタミン酸受容体の機能は，哺哺乳類の松果体に相当する光受容感覚器形成に必須で乳類の成体の脳で興奮性シナプス伝達の担い手として，あること，さらに，変態という，多数の生物がもつ成体

学習・記憶に重要な役割を担っていることが知られてきへの変化を起こす現象にも必須であることを明らかにた。AMPA 受容体は，胎児期の早期より発現がみられるした。久保研究室では，アミノ酸配列からホヤの AMPA

が，発生期における役割は明らかとなっていなかった。

受容体と想定されるタンパク質が，確かにグルタミン酸

本研究では，脊椎動物の祖先として知られる原索動物ホ受容体チャネルとしての機能を有すること，Ca2+透過性

ヤを用いて解析した。ホヤは AMPA 受容体が１つのみで，を有することを，アフリカツメガエル卵母細胞の発現系

さらに受精から成体になるまでの発生の過程が観察しを用いた電気生理学的実験で示した。

やすいという点を活用した。その結果，AMPA 受容体が，線虫の温度走性に関わる Ca2+ および電位依存性 K+ チャネル（Slo-2）の機能解析
青木真一，森郁恵（名古屋大学大学院理学研究科生命理学専攻

分子神経生物学グループ）

立山充博，下村拓史，久保義弘

線虫は，飼育環境から異なる環境へ移動させた場合，条件下では脱分極刺激を与えてもカリウム電流は増加

飼育環境温度に近い環境へ移行するという温度走性をせず，[Ca2+]i が高濃度（> 20 μM）の条件下では脱分極示すことが知られている。我々は，温度走性に異常を示

刺激により電流が増加するという[Ca2+]i 依存性を示し

2+す線虫のゲノム解析から，Ca+および電位依存性 K チ

た。一方，[Ca2+]i が低濃度（0.2 μM）の条件下では，変ャネル（Slo-2）のコード領域にミスセンス変異を認めた。

異体チャネルのみが脱分極刺激による電流増加を示し

そこで，野生型および変異体 Slo-2 チャネルを HEK293Tた。以上の結果から，Slo-2 チャネル変異体は細胞内カル細胞に発現させ，whole cell patch clamp 法により膜電流

シウム濃度への感受性を亢進させることにより，線虫のを記録し，機能解析を行った。野生型および変異体チャ

温度走性に異常をもたらすことが示唆された。

ネルは，細胞内液カルシウム濃度（[Ca2+]i ）が 0 μM の14

研究活動報告／分子細胞生理研究領域

分子神経生理研究部門【概要】
2）神経幹細胞からどのようにして全く機能の異なる

分子神経生理部門では以下に示す３つのテーマに関して研究している。

細胞種（神経細胞，アストロサイト，オリゴデンドロサ

1）グリア細胞の機能とその病態解明。

イトなど）が分化してくるのか，について研究を進めて

2）哺乳類神経系の発生・分化。

いる。特に，プロテオグリカンがモルフォゲンの分布を

3）脳神経機能発現における糖鎖の役割。

制御することにより神経発生を調節している可能性に

1）グリア細胞は神経回路同様にネットワークを作っ

ついて検討している。

ているが,その情報伝達様式は神経伝達と全く異なって

3）糖蛋白質糖鎖解析法を開発し極めて微量な試料からおり，しかも神経回路とは独立している。このネットワの構造解析が可能となった。脳神経系において，新しい糖ークがどのように脳機能を制御しているのか研究する。

鎖構造を発見し，その生理学的意義について検討している。

オリゴデンドロサイトの機能と病態
清水健史，長内康幸，國澤和生，李オリゴデンドロサイト（以下 OL）は，ミエリン形成後

佳益，池中一裕

スを保持している。

もニューロンの活動電位の伝導速度を調節していること

今年度はマウス脳内の内包領域の paranodal junction 破が明らかとなり，また一つの OL は複数の軸索に対してミ綻を誘導した後，大脳皮質の運動野を刺激した際のマウス

エリンを形成することから，OL がニューロン間の情報伝

前肢筋電図計測を行った。その結果，内包領域の paranodal達を仲介し，ひいては脳高次機能の発現に寄与している可junction 破綻により筋電図計測の伝導速度に遅延が認めら能性が考えられる。我々はすでに OL―ニューロン間相互れた。この結果から，脳内の限局した領域の paranodal

作用をマウス生体内で可視化する新しい技術の開発に成junction の崩壊のみでも脳高次機能へ影響を及ぼす可能性功している。今年度は,活動電位を抑制する遺伝子 Kir2.1が示唆された。さらに脱髄性疾患の病態解明に取り組むたと,活動電位を亢進させる遺伝子 Nachbac を用いてニューめ，我々は髄鞘巣のミクログリア，および好中球で特異的ロンの活動を人為的に変化させることができるマウス実に発現するシスタチン F の発現を制御する分子機構と,そ験系を確立した。このマウスに対して前述の技術を適応し，の機能解析を行っている。それと並行して,脱髄誘導時に現在,ニューロンの活動とミエリン形成との相関を調べてミクログリア依存的に活性化される non-canonical Wnt シ

い る 。 ま た 我 々は OL ― ニ ュ ー ロ ン 間 に 形 成さ れるグナルにより神経変性が引き起こされることを明らかに

paranodal junction の破綻を誘導できるノックアウトマウ

した（Shimizu et al., Mol Cell Biol, 2016）。

アストロサイトの機能
菊地原沙織，池中一裕

脳の可塑性には，神経細胞間のシナプスの形成・刈り詳細を解明することが必要となっている。我々は，シナ込み・維持の一連の過程（シナプスの精緻化）が強く関

プスの精緻化におけるアストロサイトの役割を調べる係している。近年，グリア細胞がシナプスの精緻化に積ために，Mlc1 の過剰発現マウスが有用なモデルであるこ

極的に関わっている可能性が示唆されてきており，そのとを見出した。なお,Mlc1 とは白質脳症 MLC 病の原因遺15生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

疫組織化学的解析の結果，Mlc1 過剰発現マウスでは CF伝子である。
Mlc1 過剰発現マウスでは,小脳特異的なアストロサイト

シナプスの刈り込みと PC 樹状突起への移行が大幅に阻害（バーグマングリア。以下，BG）の位置が異常になってされていた。電気生理学的解析から，複数本の CF 間でのいる。大多数の BG の細胞体は,プルキンエ細胞層から分活動依存的な選択に異常が起きていることがわかった。刈子層へと移動する。本年度は,プルキンエ細胞層で BG のり込みの前半の時期（5,6 本から 3,4 本への選択）はほぼ

存在の有無が，シナプスの精緻化に与える影響を調べた。

正常だった一方,後半の時期（3,4 本から 1 本への選択）が下オリーブ核ニューロンの軸索終末（登上線維，以下 CF）

著しく阻害されていることがわかった（東京大学狩野方伸-プルキンエ細胞（以下 PC）間のシナプスに着目した。免教授,渡邉貴樹特任助教との共同研究）。

脊髄神経発生における硫酸化プロテオグリカンの役割
橋本弘和，江文，吉村武，池中一裕胎生期の脊髄では Wnt，BMP や Shh といったモルフォ

変異マウス（Bromi マウス）において Shh の分泌源となるゲンが分泌される。これら分泌性因子は濃度勾配を形成

底板が消失しており，Shh シグナリングレポーター遺伝子し，その濃度に応じて様々な細胞応答を引き起こすことの発現についても確認したところ Patched1 のシグナルはが知られている。しかしながら，モルフォゲンの濃度勾残っていたが Gli1 の発現は消失していた。分化に関して配形成機構についてはいまだ不明な点が多い。

は胎生 12.5 日 Bromi マウスにおいてオリゴデンドロサイ

本研究室では新しいモルフォゲンの濃度勾配形成機構

ト前駆細胞の産生が著しく遅れており，代わりに運動神経として硫酸化糖鎖による制御について提唱している。これ

細胞の産生が増加していた。また，ヘパラン硫酸脱硫酸化までにコンドロイチン硫酸，へパラン硫酸，ケラタン硫酸酵素の発現パターンにも変化を与えていることが明らか

といった糖鎖に着目し，細胞の分化異常や Shh シグナリとなった。この表現系はこれまでに解析を行ったプロテオ

ングの異常を明らかにしている。本年度も昨年に引き続きグリカン異常マウスのものと類似している。以上のことか

Shh シグナリング変異マウスを用い胎生期脊髄の発生へ

ら硫酸化糖鎖−Shh の相互作用が腹側脊髄の発生に関与しの影響や硫酸化糖鎖の分布を解析した。Shh シグナリングていることが考えられる。

糖鎖の構造決定と機能解析
吉村

糖鎖を有する分子は細胞表面や細胞外に存在し，細胞間相互作用やシグナル伝達に深く関わる。これまでに我々は武，半田（鳴海）麻衣，加納雄一朗，池中一裕

構造（6-sialyl Lewis C）が神経細胞のシナプスに集積していることを見出した。

糖鎖解析手法を改良し，神経系に発現している糖鎖構造お末梢神経系の髄鞘には硫酸化Ｎ結合型糖鎖が豊富に存

よび糖鎖生合成過程に関わる遺伝子発現を網羅的に解析

在し，硫酸転移酵素 GlcNAc6ST-1 がＮ結合型糖鎖の硫酸してきた。これまでに，ケラタン硫酸と呼ばれる糖鎖が神化を独占的に担っていることを突き止めた。硫酸転移酵素

経 発生 に 関 与 す るこ と を 報 告 した （ Hashimoto et al.,ノックアウトマウスでは髄鞘構造の異常や軸索変性が観Neurochem Res, 2016）。本年度は，ヘパラン硫酸脱硫酸酵察された。故に,末梢神経系において硫酸化糖鎖が髄鞘形

素 Sulf2 がマウス脊髄において細胞の運命決定を制御する成を制御していることが明らかとなった（Yoshimura et al.,

ことを見出した（Jiang et al., Dev Neurosci, 2017）。脳発達

Sci Rep, 2017）。

期に発現レベルが上昇する新規シアル酸化Ｎ結合型糖鎖16研究活動報告／分子細胞生理研究領域

生体膜研究部門【概要】
本研究部門では，脳高次機能の基本機能単位であるシの同定も達成した。そして，パルミトイル化酵素ライブ

ナプス伝達を制御する中心的分子機構，さらには脳病態

ラリースクリーニング法やパルミトイル化修飾の定量におけるその破綻機構について明らかにすることを目的解析法，パルミトイル化蛋白質の可視化プローブなど指している。具体的には，記憶や学習の分子基盤をなす

新しい実験手法を開発し，超解像顕微鏡イメージング，と考えられている AMPA 型グルタミン酸受容体（AMPA

マウス遺伝学，電気生理学などを組み合わせて，これら受容体）の制御機構に着目している。我々はこれまでに，

AMPA 受容体制御分子の生理機能と脳病態（てんかんや特異性と定量性を重視した生化学的手法に基づいて，２

自己免疫性脳炎）における機能破綻のメカニズムの一端

種類の AMPA 受容体制御分子（パルミトイル化脂質修飾を先導的に明らかにしてきた。現在，これら AMPA 受容酵素 DHHC 蛋白質と，てんかん関連リガンド・受容体で体制御分子がいかにしてシナプス伝達の可塑的側面，さある LGI1・ADAM22）を独自に発見した。さらに最近，

らにはマウス・ヒトの記憶，学習，認知機能を制御する

長年未知であった，PSD-95 の脱パルミトイル化修飾酵素のかを明らかにするため研究を展開している。

シナプス足場タンパク質 PSD-95 の脱パルミトイル化酵素の同定と性状解析
深田優子，横井紀彦，関谷敦志，村上達郎，小林憲太（ウイルスベクター開発室），深田正紀

AMPA 受容体は外部からの刺激に応じて，シナプス後過剰発現系で PSD-95 に対して，ABHD17 ファミリー蛋

肥厚部（PSD）に輸送され，その PSD における AMPA

白質が脱パルミトイル化活性を示すことを見出した。さ受容体の数の変化がシナプス可塑性に重要と考えられらに，これら酵素を海馬神経細胞でノックダウンするこている。PSD-95 は PSD における主要な足場蛋白質で，とで，PSD-95 の脱パルミトイル化反応が特異的に抑制さ附属サブユニットを介して，AMPA 受容体と結合する。

れることを見いだした。このようにして，PSD-95 のパル

我々はこれまでに，PSD-95 パルミトイル化酵素を同定し，ミトイル化サイクルの全容を明らかにし，AMPA 受容体

PSD-95 のパルミトイル化レベルが外部刺激によってダを介したシナプス伝達の制御機構の一端を解明しよう

イナミックに変化し，AMPA 受容体の局在を制御することしている。

とを見出した。今回，PSD-95 の脱パルミトイル酵素を同Yokoi N, Fukata Y et al (2016) J Neurosci. 36:6431-6444

定するため，セリン加水分解酵素に着目した。そして，

パルミトイル化修飾の化学量論的解析法の構築
横井紀彦，関谷敦志，深田優子，深田正紀

パルミトイル化修飾は他の脂質修飾（プレニル化やミるか）については解析手法が無かった。今回，我々は蛋リストイル化）と異なる可逆的な翻訳後修飾で，蛋白質

白質上のパルミトイル基を高分子化合物 Polyethyleneの局在や機能を制御している。これまで多くのパルミト

glycol（PEG）に置換し，パルミトイル化蛋白質と非パルイル化修飾部位が放射性同位体標識法等によって同定

ミトイル化蛋白質を電気泳動上の移動度の違いで分離されてきたが，その化学量論（ある蛋白質のシステイン

し，それらのウェスタンブロットでの検出強度を比較す

残基がどの程度の割合でパルミトイル化修飾されていることによって，パルミトイル化修飾の化学量論を同定

17

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）する方法（acyl-PEGyl exchange gel shift (APEGS) method）に速いこと，シナプスの成熟によってその速度が変化すを開発した。この手法により，パルミトイル化/脱パルミ

ることが分かり，パルミトイル化反応が蛋白質ごとに精トイル化サイクルの動的制御に関する詳細な解析が可密に制御されている事が明らかとなってきた。さらに，能になり，パルミトイル化修飾の総合的な理解に関して

新たなパルミトイル化蛋白質として，mGluR5 と vGluT1

大きな役割を果たすと考えられる。実際に，シナプス蛋を発見した。

白質の中で PSD-95 のパルミトイル化サイクルが特異的

Yokoi N, Fukata Y et al (2016) J Neurosci. 36:6431-6444

てんかん関連リガンド LGI1 の分子病態機構の解明
横井紀彦，宮崎裕理，深田優子，深田正紀

近年の我々を含む研究から，神経分泌蛋白質 LGI1 のの異常がてんかんを引き起こす事を報告してきた。一方，機能障害が，遺伝性側頭葉てんかんや，記憶障害やけい

最近，我々はヒトで報告されている LGI1 の変異体のうれんを主訴とする辺縁系脳炎を引き起こすことが明ら

ち，in vitro で ADAM22 と結合する変異体があることをかになってきた。すなわち，LGI1 はヒトの脳の興奮性制見出した。そこで，今回この変異体を発現するてんかん

御や記憶形成に重要な役割を担っていると考えられる。

モデルマウスを作製し，解析を行った。その結果，このこれまでに我々は LGI1 とその受容体である ADAM22 とマウスは LGI1 ノックアウトマウスと同様にてんかん症の複合体が AMPA 受容体を介したシナプス伝達を制御状を示し，この LGI1 変異がてんかん原因変異であるこすること，そして，LGI1 を欠損させたノックアウトマウとを明らかとした。また，このマウス脳での LGI1 結合

スでは，シナプス伝達異常により，生後 2-3 週間で致死蛋白質を調べた結果，LGI1-ADAM22 結合に重要な差は性てんかんを必発することを報告してきた。さらに，家見られなかった。以上より，LGI1-ADAM22 結合以外の族性てんかん患者における LGI1 変異の解析によって，分子病態が推測され，現在解析を進めている。

その分子病態の解明を試みており，LGI1-ADAM22 結合

LGI1-ADAM22 結合の分子基盤の解明
宮崎裕理，横井紀彦，深田優子，深田正紀

近年の我々の家族性てんかん患者における LGI1 変異

らかにする事を試みた。その結果，LGI1-ADAM22 結合の解析から，LGI1-ADAM22 結合が正常な脳機能，すなに重要な複数の疎水性アミノ酸残基を見出した。興味深

わち安定な脳興奮状態の維持に必須であることが示さいことに，これら変異の部位は，ヒトで痙攣を引き起これた。しかし，その LGI1-ADAM22 結合の構造的知見はす ADAM22 の変異との関連性が見られた。これらの結明らかでは無い。今回，LGI1，または ADAM22 の表面

果は，LGI1 や ADAM22 の変異と病態との関連について

アミノ酸のアラニンへの置換が LGI1-ADAM22 結合へ及知見を与えるものである。

ぼす影響を調べて，LGI1-ADAM22 の相互作用部位を明18

研究活動報告／分子細胞生理研究領域

ヒトにおける ADAM22 の compound heterozygous 変異の解析
深田優子，深田正紀，Lehesjoki AE（ヘルシンキ大学）
我々は，ヘルシンキ大学の Lehesjoki 博士との共同研究

ことを明らかにした。本結果はヒトにおいて ADAM22 のにて，進行性の脳萎縮と痙攣，知的障害を呈する患者にお変異と脳疾患との関連を初めて示した点で重要であり，まいて，ADAM22 の compound heterozygous 変異（すなわちた LGI1 と ADAM22 の結合不全が脳の形態形成や高次機異なる２つの変異を一人の患者が有する）を見出した。そ能獲得にも重要であることを示した点で意味深いと言えして，一つの変異が LGI1 との結合能を欠損し，もう一方る。

の変異が PSD-95 および LGI1 との結合能を欠損している

Muona M et al (2016) Neurology Genetics 2: e46

神経細胞構築研究部門【概要】
本研究部門では神経細胞極性や微小領域特性の構築

せ，新しい視点で研究に挑戦している。これらにくわえ，や脱構築を支配する分子基盤解明を目指して研究を進

質量顕微鏡などのイメージング技術で発見したユニーめている。独自に開発した質量顕微鏡法を駆使して，極クな局在を示す物質の中で，特に脂質に焦点を絞り，そ性決定や微小領域確立，更には神経変性疾患に見られるれらの局在を人為的に操作することで神経細胞極性をそれらの破綻に寄与する物質，特に脂質や翻訳後修飾のコントロールする挑戦的な研究を展開している。とりわ

特異的局在情報の蓄積を進めている。多次元データを元

け，光刺激で脂質の局在を時間・空間的に自由自在に操に統計学的手法とバイオインフォマティクスを融合さ作する「オプトリピドミクス」に力を入れている。

末梢神経損傷時の脊髄のおけるリン脂質分布の質量顕微鏡解析
徐冬闽（浜松医大），瀬藤光利

末梢神経の損傷に対する中枢神経におけるリン脂質

PC(18:0/20:4) やドコサヘキサエン酸（DHA）含有 PC の分布の変化を質量顕微鏡で解析した。坐骨神経の切断にPC(16:0/22:6)，PC(18:0/22:6)，PC(18:1/22:6) などは変化

より，神経線維に対応する脊髄の前角および後角においしなかった。PC(16:0/20:4) の増加は坐骨神経切断後 4 週て，アラキドン酸（AA）を含有する特定のホスファチジでも観察され，Iba1 陽性のミクログリアおよび GFAP 陽

ルコリン（PC）分子種，PC(16:0/20:4) の有意な増加が観性のアストロサイトの増加が随伴した（文献 1）。

察された。他の AA 含有 PC である PC(18:1/20:4)，

1. Xu et al. Sci Rep (2016) 6: 26427.

統合失調症患者脳におけるリン脂質分布の質量顕微鏡解析
松本純弥（福島県立医大），瀬藤光利

統合失調症患者の死後脳におけるリン脂質分布の変前頭前野の灰白質において，アラキドン酸（AA）を含有化を質量顕微鏡で解析した。統合失調症の前頭葉，特にする特定のホスファチジルイノシトール（PI）分子種，

19

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

PI(16:0/20:4)の有意な減少が観察された。また，ドコサヘ

ら PI(16:0/20:4)，PS(18:0/22:6)の減少は白質では観察されキサエン酸（DHA）を含有する特定のホスファチジルセ

なかった（文献 2）。

リン（PS）分子種，PS(18:0/22:6)も減少していた．これ

2. Matsumoto et al. Sci Rep (2017) 7: 45050.

アルツハイマー病患者脳における修飾チュブリン分布の解析
Vu Thi Hang（浜松医大），瀬藤光利
アルツハイマー病患者の死後脳における微小管チュ

び苔状線維において，グルタミル化された Δ2 型 α チュ

ブリンの修飾状態の変化を解析した。アルツハイマー病

ブリンが増加していた（文献 3）。

患者の海馬，特に CA3 領域の錐体細胞先端樹状突起およ3. Vu et al. Sci Rep (2017) 7: 40205.

神経発達・再生機構研究部門【概要】
生後の脳においても，神経幹細胞から継続的にニュー上で，生理学研究所の他の研究部門と共同で，二光子顕

ロンやグリア細胞が産生されており，脳の発達や恒常性微鏡を用いた新生ニューロンの生体イメージングや連の維持に関与している。一方で，脳外傷や脳梗塞のよう続ブロック表面走査型電子顕微鏡を用いた新生ニューに脳が傷害を受けると，このメカニズムが活性化し，傷ロンの微細形態解析，行動バッテリーを用いた病態モデ害によって失われたニューロンの一部を再生させるこルの表現形解析にも取り組んでいる。さらに，ゼブラフ

とも明らかになってきた。本研究部門では，生後の脳にィッシュ，コモンマーモセットなど他のモデル動物におおける新生ニューロンやグリア細胞の移動・成熟メカニ

けるニューロン新生を比較することで，その制御機構のズムについて研究をおこなっている。また，正常脳で得共通性，多様性を解析している。これらの研究を通じて，られた知見を応用することで，脳傷害後のニューロン・

本研究部門では，生後脳におけるニューロンやグリア細グリア細胞の再生および脳機能回復を賦活する操作技

胞の新生メカニズムとその意義を解明し，様々な脳疾患術の開発にも取り組んでいる。これらの研究を遂行するに対する新しい治療法の開発に役立てることを目指す。

成体脳内における新生ニューロンの高速移動を制御する超微細構造の解析
松本真実，澤田雅人，金子奈穂子，澤本和延（名古屋市立大学）

脳室下帯で産生された新生ニューロンは，お互いに接部門との計画共同研究により，連続ブロック表面走査型

着して鎖状の構造を形成し，脳内を高速で移動する。こ電子顕微鏡を用いて，新生ニューロン間の接着構造およの移動形態は，傷害脳における新生ニューロンの傷害部

びその細胞内分布を 3 次元的に解析した。これらの解析

位への移動過程でも観察されることから，新生ニューロ

から，新生ニューロンが接着構造を適切に調節すること

ンの鎖状移動は，成体脳内を移動するための重要な移動で，効率の良い鎖状のニューロン移動を実現しているこ様式であると考えられる。しかし，その接着の詳細な構とが示唆された。

造および制御は不明である。本研究では，細胞構造研究

20

研究活動報告／分子細胞生理研究領域

多光子顕微鏡を用いた嗅球ニューロンのターンオーバーを制御する微小環境の可視化解析
荻野崇，澤田雅人，澤本和延（名古屋市立大学）

成体嗅球では，脳室下帯で産生された新生ニューロンがる。本研究では，ニューロンのターンオーバーを調節する

加わる一方，古い嗅球ニューロンは細胞死により除去され因子としてミクログリアと血流に着目し，多光子顕微鏡をており，ニューロンが常に入れ替わることで神経回路を維用いてミクログリアの動態および血流とニューロンのタ持している。我々はこれまでに，生体恒常性発達研究部門

ーンオーバーの関係を解析した。これらの知見は，ミクロとの計画共同研究により，多光子顕微鏡を用いた嗅球ニュ

グリアおよび血流がニューロンのターンオーバーを調節

ーロンの生体イメージング法を確立し，嗅覚入力による嗅する可能性を示唆している。

球ニューロンのターンオーバーの時空間的制御機構を報

1. Sawada et al., J Neurosci (2011) 31: 11587

１

告した 。しかし，その詳細な制御メカニズムは不明であ21

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

生体機能調節研究領域
細胞構造研究部門【概要】
上皮を横切る物質輸送は，細胞膜上の輸送タンパク質て 3 つの上皮細胞の角が接する部分に形成されるトリセおよび細胞質を介する経細胞輸送と，細胞間隙を介する

ルラータイトジャンクションで，これらの構成分子の機受動輸送である傍細胞輸送に分けられる。傍細胞輸送の能を培養上皮細胞，遺伝子改変マウスを用いて解析して特性は各器官の生理機能に応じて多様であり，経細胞輸いる。また，腸管バリア機能を担う細胞間接着装置のモ送と共役して上皮輸送全体を構成することから，その調デルとして，ショウジョウバエ腸管上皮のセプテートジ

節機構を解明することは上皮輸送研究における重要なャンクションの分子構築の解明と機能解析も進めてい課題の一つである。当研究部門は，傍細胞輸送を規定する。

る「閉塞結合」と総称される細胞間接着装置に着目し，2015 年に生理研で研究室をスタートさせてから開始

その構成分子・制御分子の同定と機能解析を通じて，上したプロジェクトが着実に進みつつある。ゲノム編集に

皮のバリア機能および透過性を制御する分子メカニズ

よる閉塞結合関連分子の機能喪失実験が培養上皮細胞ムの解明を目指している。主な研究対象としている閉塞においてきわめて有効に機能することがわかり，研究に結合は，タイトジャンクションと，その特殊な形態とし欠かせない技術となっている。

上皮極性形成におけるタイトジャンクションの役割の解析
大谷哲久，古瀬幹夫

タイトジャンクション（TJ）は上皮細胞の頂端部と側異常を見出した。今年度はこの細胞についてさらに解析

基底部の境界部に位置することから，古くから上皮細胞を進め，コラーゲン・ゲル中で三次元培養したところ，の極性を維持すると考えられてきたが，その役割についシスト形成能が異常が認められた。さらに，ZO-1 遺伝子ては未だ議論がある。我々は，培養上皮細胞として広くの再発現細胞を樹立し，TJ の形成不全，上皮極性の異常，用いられている MDCK 細胞において TJ の裏打ちタンパ

三次元培養下におけるシスト形成能の異常の表現型が

ク質である ZO-1 と ZO-2 遺伝子をゲノム編集法により破この細胞では抑制されることを確認した。これらのこと

壊した細胞株を樹立し，この細胞における TJ の形成不から，MDCK 細胞においては ZO-1, ZO-2 が TJ 形成と上全を確認するとともに，側基底部に本来局在する膜タン

皮極性の形成・維持に必要であることが明らかになった。

パク質が頂端部に異所的に局在するという上皮極性の上皮バリアのホメオスタシスにおける細胞競合の役割の解析
大谷哲久，古瀬幹夫

タイトジャンクション（TJ）は上皮バリア形成においてレスはしばしば上皮バリアの破綻をもたらすことが知ら

重要な役割を果たす。上皮組織は体表に存在し，様々な化れているが，上皮バリアのホメオスタシスを保証する仕組

学ストレスや物理ストレスに常に晒される。これらのスト

みはほとんど明らかとされていない。我々は，モデル上皮

22

研究活動報告／生体機能調節研究領域細胞である MDCK 細胞において TJ の裏打ちタンパク質でが破綻した細胞に選択的に細胞死が誘導され除去されるある ZO-1 と ZO-2 遺伝子を破壊することにより，上皮バ

ことによって上皮バリアが修復されることを見出した。こリアが破綻した細胞株を樹立した。上皮組織が局所的な上のことは，細胞競合によって上皮バリアのホメオスタシス

皮バリアの破綻にどのように応答するかを検討するためが保証されていることを示唆しており，この現象の分子メに，この細胞と正常細胞を共培養したところ，上皮バリア

カニズムの解明に着手した。

トリセルラータイトジャンクション形成における膜タンパク質アンギュリンの機能の解析
菅原太一，古瀬幹夫

上皮細胞のすき間からの物質の漏れを防ぐしくみとし

MDCK 細胞において，電子顕微鏡観察で報告されているて，2 つ細胞の接着部位に形成されるタイトジャンクショ

tTJ の細長い構造の特徴を簡便に観察できることを見出しン(TJ)と，3 つ細胞が接する領域に形成されるトリセルラ

た。この方法を用いて，tTJ には TJ を構成する膜タンパクーTJ(tTJ)がある。tTJ が電子顕微鏡で稀にしか観察できな質，裏打ちタンパク質も含まれていることを明らかにした。

い構造であることから，その形成機構の詳細に関する研究

さらに，MDCK 細胞で tTJ 構成分子の 1 つであるアンギはほとんど進んでいない。今回，様々な培養上皮細胞を用

ュリン-1 をゲノム編集技術によりノックアウトすると上いて tTJ 構成分子の局在を共焦点レーザー顕微鏡で詳細に記の特徴が消失したことから，アンギュリン-1 が tTJ 形成

解析した結果，フィルター上に培養したイヌ腎臓上皮由来に必要であることが示唆された。

タイトジャンクション欠損培養上皮細胞樹立の試み
古瀬幹夫，大谷哲久，菅原太一

生理機能に応じて各上皮の傍細胞輸送の特性が異な在性クローディンサブタイプが共発現している。そこで，る主要な理由は，タイトジャンクション（TJ)を構成する

典型的な培養上皮細胞の 1 つである MDCK 細胞を用い膜タンパク質クローディンファミリーのサブタイプのて，内在性クローディンの発現をゲノム編集により全て組合せの違うことにある。したがって，生理学的測定が欠失させた TJ を持たない細胞を樹立し，この細胞に任困難な個体内の上皮の傍細胞輸送の特性を知るために

意のサブタイプを導入して TJ を再構成する計画を実行

は，その上皮に発現するクローディンサブタイプの組合に移した。MDCK 細胞では少なくとも 11 サブタイプのせを培養上皮細胞で再現して生理学的測定を実施する

発現が RT-PCR により確認されたが，そのうちの 5 つをことが有効である。ところが培養上皮細胞には多数の内欠失する細胞を樹立することに成功した。

ショウジョウバエの腸管バリア機能を規定する細胞間接着装置の分子構築の解析
泉裕士，古瀬幹夫

スムースセプテートジャンクション (sSJ)は節足動物のタンパク質 Ssk，Mesh，Tsp2A が知られている。さらに sSJ

内胚葉上皮における細胞間隙の透過障壁として働く細胞間の形成機構を解明する目的で，sSJ の形成異常を指標に実施接着装置である。その構成分子としては我々が同定した膜したショウジョウバエの遺伝学的スクリーニングにより同

23

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

定した新規の膜貫通型タンパク質 CG13704 について解析

より CG13704 の変異系統の作出を試みた結果，CG13704を進めた。CG13704 は腸管上皮細胞の sSJ への特異的な局遺伝子に塩基欠損を含む系統を得ることに成功した。この

在を示し，新規の sSJ 構成分子であることが明らかになっ変異系統は幼虫期に致死であることから，CG13704 が生存た。CG13704 の機能を解明するために，CRISPR/CAS9 法にに必須な分子であることが明らかになった。

Vangl2 がその結合タンパクを制御する仕組み
永岡唯宏，古瀬幹夫，岸将史

平面内細胞極性の制御因子 Vangl2 は哺乳類の神経系深めるための解析を行った。具体的には Vangl2 の過剰発において不可欠な役割を担っている。我々は，これまで

現が Prickle2 の発現量を低下させる際に，Drosophila のに神経シナプスにおいて Vangl2 が細胞接着分子 N カド

系で Vang が Prickle を減少させるのと同様，タンパク質

ヘリンと結合し，その動態を制御することを示した。前のユビキチン化が働いていることを明らかにした。今後年度に同様の制御機構が神経管の閉鎖にも重要であるは，このメカニズムが実際に in vivo で働いているのかどことを見出したが，今年度はその分子レベルでの理解をうか解析して行く予定である。

細胞生理研究部門【概要】
細胞は，それを取り巻く環境の大きな変化の中で，そこれらの細胞環境情報センサーの分子システム連関をの環境情報を他のシグナルに変換し，細胞質・核や周囲解明していくことは，個体適応の理解のための基本単位の細胞に伝達することによって環境変化にダイナミッである「細胞の生存応答」を解明するうえで極めて重要

クに対応しながら生存応答を行っている。細胞が存在すである。この細胞外環境情報を感知するイオンチャネル

る臓器・組織によって細胞が受け取る環境情報は異なり，型のセンサー蛋白質の構造機能解析，活性化制御機構の従って細胞が持っている環境情報を受信する機能も異解析を通して細胞感覚の分子メカニズムの解明を目指なる。それらセンサー蛋白質は環境の変化に応じてダイしている。特に，侵害刺激，温度刺激，機械刺激の受容ナミックに感受性や発現等を変化させてセンシング機機構について TRP チャネルに焦点をあてて解析を進め構の変化からよりよい生存応答を導く機能を有していている。また，センサーは進化の過程で環境変化に応じる。これらのセンサー蛋白質は種々の化学的，物理的情てその機能や発現を変化させて適応してきたと考えら

報を受容し，センサー間の相互作用を行い，多くは最終

れ，センサー蛋白質の進化解析によっていかに生物が環的に核への情報統合を行う。そして，それは細胞の，組境変化に適応してきたかも解析している。

織の，さらには個体の環境適応をもたらす。したがって，

マウス褐色細胞での TRPV2 の機能
Wuping Sun，内田邦敏，富永真琴
マウス褐色脂肪細胞に，他の温度感受性 TRP チャネル

とも強く発現することが分かった。マウス褐色脂肪細胞と比較して TRPV2 が遺伝子レベル，たんぱく質レベルの分化の進展に従って TRPV2 電流が大きくなることも24

研究活動報告／生体機能調節研究領域分かった。TRPV2 欠損マウスの褐色脂肪細胞では，UCP1受容体刺激による褐色脂肪での熱産生が著しく低下しを含む熱産生に関わる分子の発現が減弱しており，β 受ていた。TRPV2 は褐色脂肪細胞で活性化して，UCP1 の容体刺激による発現量増加も小さかった。TRPV2 欠損マ

発現増加から熱産生の促進もたらしていることが明ら

ウスの褐色脂肪細胞は大きく，脂肪蓄積が多かった。

かになった。さらに，マウス褐色脂肪細胞の分化初期に

TRPV2 欠損マウスでは，冷環境下で体温が維持できず，

おいては，TRPV2 活性はカルシニューリン経路を介して，冷刺激による UCP1 の発現増加も小さかった。また，βむしろ分化を抑制することも明らかになった。

進化におけるカエルの温度感受性変化と TRPV1 の熱感受性の変化
齋藤茂，富永真琴アフリカツメガエルと西ツメガエルはともにアフリ

TRPV1 は逆に感作して，その活性が次第に大きくなった。

カに生息するが，生息域の環境温度が異なり，アフリカ

アフリカツメがル TRPV1 と西ツメガエル TRPV1 のキメ

ツメガエルはより高温刺激への感受性が強い。アフリカ

ラ体解析および点変異体解析によって，この機能の違い

ツメガエル熱センサーTRPA1 の熱感受性は西ツメガエに関わるアンキリンリピートドメインの３つのアミノ

ル TRPA1 より強かった。今一つの熱センサーTRPV1 の酸残基を同定した。アフリカツメがル TRPV1 と西ツメ

熱感受性も２つのカエルで異なり，アフリカツメがル

ガエル TRPV1 では，カプサイシン感受性も異なり，そTRPV1 は繰り返し熱刺激で脱感作し，西ツメガエル

れに関わる１つのアミノ酸残基も同定した。

阻害剤 HC-030031 のヒト TRPA1 への結合部位の同定
Rupali Gupta，齋藤茂，富永真琴HC-030031 は，ヒト，マウス，ニワトリ，グリーンア

定した。カエル TRPA1 ではセリンであった。カエル

ノールトカゲの TRPA1 活性を阻害するがカエル TRPA1

TRPA1 に ア ス パ ラ ギ ン を 導 入 し た 点 変 異 体 はには効果がない。そこで，ヒト TRPA1 とカエル TRPA1

HC-030031 感受性であった。ゼブラフィッシュ TRPA1のキメラ体を作製して解析したところ，第２細胞内ルーも HC-030031 感受性がなく，同部位のアミノ酸はアルギ

プから第６膜貫通ドメインにかけての部位が関与するニンであった。ヒト TRPA1 の 855 番目のアスパラギン

ことが分かった。その領域でのヒト，マウス，ニワトリ，とカルボキシル末端が相乗的に HC-030031 感受性に関

グリーンアノールトカゲの TRPA1 で保存されていてカわることも分かった。分子動力学的解析によって，ヒトエル TRPA1 で異なるアミノ酸のヒト TRPA1 点変異体をTRPA1 の 855 番目のアスパラギンと HC-030031 の安定

スクリーニングして，ヒト TRPA の第２細胞内ループ（第的な結合が観察された。

４,５膜貫通ドメイン間）の 855 番目のアスパラギンを同

TRPV1, TRPM8 の阻害剤効果の相互関係
高石雅之，内田邦敏，鈴木喜郎，富永真琴

メントールは鎮痛薬・鎮痒薬として長く使われている

外のタンパク質に作用する可能性が指摘されている。カ

が，その分子メカニズムは明らかではなく，TRPM8 以

プサイシンや熱刺激によるヒト TRPV1 電流がメントー

25

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

ルによって濃度依存的に抑制されたが，熱による活性化

ぞれ TRPV1 のカプサイシン結合部位，TRPM8 のメント

温度閾値に変化はなかった。メントールによる TRPV1ール結合部位とは異なることが分かった。また，ヒトを活性阻害は Ca2+ imaging 法によっても確認された。同様

使った感覚の実験で，カプサイシン類似化合物の VBEに，メントールや冷刺激によるヒト TRPM8 活性の濃度による灼熱感がメントールの同時投与によって有意に依存的な抑制が，パッチクランプ法と Ca2+ imaging 法に減弱した。メントールの鎮痛作用のある部分は TRPV1

よって観察された。TRPV1 と TRPM8 の点変異体解析にの抑制によってもたらされていると考えられた。

よって，メントールとカプサイシンの作用部位は，それ心循環シグナル研究部門【概要】
全身の血液循環恒常性は，心筋・平滑筋・骨格筋など

受容体（P2Y6R）を見出してきた。これら創薬標的分子の筋肉細胞によって支えられている。筋肉が血行力学的のユニークな機能とその病態生理的役割を免疫Ｂ細胞

負荷に対して適応する機構または適応できずに機能不や心臓，血管平滑筋組織を用いて明らかにした。また，全に陥る機構に着目し，筋肉の形態構造変化を制御する

タイ Mahidol 大学との共同研究により，交感神経過敏に重要なシグナル伝達分子として，電位非依存性カルシウ

よる心筋のインスリン抵抗性発症の分子機構についてム 透 過 型 カ チ オ ン チ ャ ネ ル で あ る transient receptorも明らかにした。以下に各課題ごとの概要を示す。

potential canonical 3 /6 (TRPC3/6) やプリン作動性 P2Y6

免疫Ｂ細胞における TRPC3-PKCβ 複合体形成を介した ERK 活性化機構
冨田拓郎，西田基宏

免疫 B 細胞において，B 細胞受容体刺激に惹起される

急性期と持続層の 2 つに分けられ，TRPC3 チャネルの活

細胞内シグナル伝達はその増殖・分化・活性化に必須で性化がこの 2 層性 MAPK シグナルのスイッチ機構に重要ある。これまでに我々は，非選択的カチオンチャネルな役割を果たしていることを明らかにした。本研究は，TRPC3 が B 細胞受容体シグナルにおいてカルシウムシ

TRPC3 のようなカルシウム透過性イオンチャネルが形

グナルと MAPK シグナルを統合するための形質膜上の質膜上でのシグナル複合体形成という空間的制御だけ基盤であることを明らかにしてきた。本研究において，

でなく時間的なシグナルダイナミクスをも制御するこ

我々は B 細胞受容刺激に惹起される MAPK シグナルがとを明らかにした。

心臓の硬化（線維化）における TRPC3-Nox2 複合体形成の役割
北島直幸，冨田拓郎，西村明幸，西田基宏

組織の線維化は多くの疾患において機能不全を起こ

ウム透過性カチオンチャネルである transient receptor

した終末期における病態として認識される。心臓においpotential canonical 3 (TRPC3)が NADPH oxidase 2 (Nox2)ても，長期的な機械負荷刺激が間質の線維化を惹起すると安定複合体を形成し，機械的伸展誘発性の ROS 産生にことが知られている。本研究において，我々は，カルシ

寄与することを明らかにした。ラット単離心筋細胞にお26

研究活動報告／生体機能調節研究領域

いて，TRPC3 阻害剤 Pyr3 および siRNA 処置は，機械伸れなかったものの，心臓の酸化ストレスと線維化（硬化）展刺激に惹起される Nox2 の活性化を抑制した。TRPC3がほぼ完全に抑制されていた。以上のことからは Nox2 と複合体を形成することにより Nox2 タンパク質

TRPC3-Nox2 機能的連関は，圧負荷による心臓の硬度（線を安定化させた。TRPC3 欠損マウスを用いた結果，大動維化）を誘導する重要な創薬標的となりうることが示唆

脈狭窄による圧負荷で惹起される心肥大は全く抑制さされた。

P2Y6R によるアンジオテンシン II 誘発性高血圧発症の分子機構
西村明幸，Caroline Sunggip，西田基宏
P2Y6R は細胞外ヌクレオチドに応答する G タンパク

殖応答，成体由来の細胞においては肥大応答を引き起こ

質共役型受容体である。アンジオテンシン II (Ang II) にす。P2Y6R は発生に伴って発現が上昇し，Ang II によるよる血圧上昇と血管肥厚作用が，P2Y6R 欠損マウスで抑増殖応答から肥大応答への表現型転換に関与すること制されることを見出した。血管平滑筋細胞において，が明らかとなった。また，P2Y6R 阻害剤が AT1R-P2Y6R

P2Y6R は Ang II 受容体（AT1R）とヘテロ二量体を形成

ヘテロ二量体化を抑制することで Ang II 誘発性高血圧をすることで G タンパク質依存性の肥大応答を増強，逆に抑制することも明らかとなった。以上の結果より，加齢

β アレスチン依存性の増殖応答を減弱させることを見出に伴う P2Y6R の発現上昇が，アンジオテンシン II 誘発した。Ang II は胎児由来の血管平滑筋細胞においては増性高血圧症の発症リスクに関与することが示唆された。

β2 アドレナリン受容体シグナル活性化による心筋インスリン抵抗性発症のメカニズム
Supachoke Mangmool，島内司，西田基宏インスリン抵抗性はインスリンによる筋組織の糖取に見出した。また，心筋細胞の β2AR 持続的活性化が，り込み促進作用が起きなくなった状態である。交感神経

cAMP-PKA 経路を介してインスリン刺激による GLUT4の過剰興奮による心筋アドレナリン受容体の持続的活の膜移行も顕著に抑制することも見出した。さらに，プ性化は心機能低下とともに，インスリン抵抗性を発症す

ロプラノロールやメトプロロールのような β1/β2 blocker

る原因となる。ラット心臓において，交感神経系の過剰が心臓の交感神経刺激によるインスリン抵抗性発症をな活性化が β2 アドレナリン受容体（β2AR）を介してイ競合的に抑制することも明らかとなった。以上より，心ンスリン刺激によるグルコース輸送体（GLUT4）の発現

筋の β2AR-PKA 経路の持続的活性化がインスリン抵抗増加および糖取り込みを著しく低下させることを新た性の発症要因となる可能性が示された。

生殖・内分泌系発達機構研究部門【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によって生体エネルギーを一定に保つ重要な働きを担組織における代謝調節機構の解明を目指して研究を行う。しかし，近年，この調節機構の異常が肥満，糖尿病，っている。視床下部は，摂食行動（エネルギー摂取）と高血圧など，生活習慣病の発症と密接に関連することがエネルギー消費機構（栄養代謝）を巧みに調節すること明らかとなってきた。当部門では，視床下部における生27

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

体エネルギー代謝の調節機構を分子レベルで解明し，そレスが引き起こす炭水化物食選択行動に及ぼす神経ペの分子機構を通して生活習慣病など様々な疾患の原

プチド NPY の作用，２）AgRP の長期摂食促進作用に及因・治療法を明らかにしたいと考えている。本年度実施

ぼす Dmbx1 の効果，３）高脂肪食により引き起こされした主たる研究課題は次の通りである。１）社会的ストる胃炎に及ぼすレプチンシグナルの効果。

社会的ストレス誘導性炭水化物食選択行動に及ぼす神経ペプチド NPY の作用
佐藤達也，岡本士毅，箕越靖彦

AMPK (AMPK-acitavted protein kinase) は，代謝センサー

選択行動が抑制された。Norepinephrine 受容体の拮抗薬でとして知られており，視床下部においては摂食調節に関与は抑制されなかった。室傍核には視床下部弓状核と背内側する。私共は，これまでに，視床下部室傍核 CRH ニュー

核の NPY ニューロンが軸索を延ばしている。そこで，次ロンが AMPK を介して，社会的ストレス後の炭水化物選に，社会的ストレス後にこれらの神経核での NPY の発現

択行動を促進することを明らかにしてきた。炭水化物食のを調べたところ，背内側核において NPY の発現が増加し摂取を高める神経伝達物質として，norepinephrine と NPYていた。さらに，室傍核に NPY を選択的に投与すると，がある。そこで本研究では，norepinephrine と NPY が，社

炭水化物選択行動が促進すると同時に，室傍核 CRH ニュ

会的ストレス後の炭水化物選択行動にどのような調節作

ーロンの AMPK も活性化していた。以上の結果から，社用を及ぼすかを調べた。まず，norepinephrine と NPY の各

会的ストレスが，視床下部背内側核の NPY ニューロンを受容体拮抗薬を室傍核に投与して効果を調べた。その結果，活性化させ，それによって CRH ニューロンの AMPK を活NPY 受容体拮抗薬によって社会的ストレス後の炭水化物

性化，炭水化物選択行動を促進すると考えられる。

AgRP の長期摂食促進作用に及ぼす Dmbx1 の効果
Eun Young Lee，三木隆司（千葉大学大学院医学研究院代謝生理学）
廣野誠一郎，佐伯直勝（千葉大学大学医学部脳神経外科）
福田隆浩（東京慈恵医科大学料理学講座神経病理学）
岩永敏彦（北海道大学大学院医学研究科組織細胞学）
箕越靖彦

Dmbx1 は，脳特異的ホメオドメイン転写因子であり，したマウスでも AgRP による摂食促進作用が消失した。

ICR マウスにおいてこの遺伝子をノックアウトすると，

Dmbx1 は主に胎生期に発現することが知られているが，摂食促進ペプチド AgRP による長期に及ぶ摂食促進効果

このことから，AgRP による摂食促進作用は成熟後におが消失し，マウスはやせることが知られている。しかし，いても，Dmbx1 が必要であることが分かった。次に,どの時期にまたどの場所に発現する Dmbx1 が，AgRP に

Dmbx1 の発現場所を調べたところ，外側傍脚核(LBN)による摂食促進作用に及ぼすかは全く不明であった。本研

限局して発現することが分かった。さらに，AgRP を投

究は，Dmbx1 の調節作用を明らかにするために，Dmbx1

与すると LBN において cFos の発現が亢進していた。以成熟後にノックアウトして AgRP による摂食促進作用に上のことから，LBN に成熟後発現する Dmbx1 が AgRP

及ぼす効果を調べた。その結果，成熟後にノックアウト

による摂食促進作用に関与することを強く示唆する。

28

研究活動報告／生体機能調節研究領域

レプチンシグナルは高脂肪食摂取によって引き起こされる萎縮性胃炎の発症に関与する
稲垣匡子（県立広島大学生命科学科）
松本敏，堀徹治（ヤクルト中央研究所微生物研究所）

片岡寛章（宮崎大学医学部病理学講座腫瘍･再生･病態学分野）
岡本士毅，高木一代，齊藤久美子，唐麗君，箕越靖彦

萎縮性胃炎がしばしば肥満に伴うことは知られてい1 週間で，レプチン受容体，レプチン受容体の下流シグるが，そのメカニズムは不明である。レプチンは脂肪組ナルである STAT3, Akt，ERK が活性化していた。また，織だけでなく，胃からも分泌され胃癌と関連することがヒト腸管異形成において認められるように Muc2 及び明らかとなっている。本研究では，高脂肪食摂取によっCdx2 の発現も増加していた。これに対して，レプチン及て引き起こされる萎縮性胃炎に，レプチンシグナルイン

びレプチン受容体を欠損した ob/ob 及び db/db 肥満マウ

スリンがどうような調節作用を及ぼすかを調べた。そのスでは，Cdx2 の発現や萎縮性胃炎は起こっていなかった。

結果，同マウスに高脂肪食を与えると胃粘膜の増殖を引以上の実験結果から，高脂肪食摂取によって引き起こさき起こすと共に，レプチンの発現が増加することを見出れる萎縮性胃炎の発症に，レプチンシグナルインスリンした。胃粘膜の過形成では，Ki67 陽性の細胞が増加，炎が関与することが示唆される。

症を伴う胃腺の萎縮を伴っていた。高脂肪食を摂取して29

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

基盤神経科学研究領域
神経シグナル研究部門【概要】
痛みは，感情の変化を伴う体験であり，感覚的側面と下流において，Cav2.2 チャネルと Cav2.3 チャネルは機能情動的側面から構成される。情動的側面に関わる神経回

的に補完関係にあること（相補的作用）を発見した。ま路を解き明かすため，覚醒動物の前帯状回からニューロ

た当部門にて作製した，Ca2+/カルモジュリン依存性タンン活動を記録する方法を確立した。さらに光遺伝学の手

パク質キナーゼ IIα (CaMKIIα) のリン酸化機能不活性型法を取り入れるなど，引き続き新しい実験技術の開発を

ノックインマウスを用いて行動解析を実施し，海馬が担推進している。その他には，記憶・学習，運動制御など

う空間認識記憶が CaMKIIα のハプロ不全により著しく

多くの生理作用に関わると考えられている，内因性カン障害されることを見出した。タンパク質リン酸化酵素のナビノイドの作用機序を追究した。逆行性シナプス脱興

発現量－機能連関を追究する優れた実験モデルと考え，

奮をモデルに検討を行い，CB1 カンナビノイド受容体の系統的な検討を進めている。

覚醒下前帯状回における感覚応答の修飾機構
古江秀昌，山田彬博，中川達貴，井本敬二

痛みには組織傷害を感知する生体警告系としての感度の影響を受けた。そこで，覚醒下に前帯状回ニューロ

覚と，快・不快に加え感情や共感を含めた痛みの情動的ンから神経活動を記録する方法を開発した。行動実験で側面がある。感情や共感を含む痛みの情動的側面には前用いる von Frey 刺激を後肢に加えると，前帯状回ニュー

帯状回が関与すると考えられているが，その詳細は不明

ロンの神経発火増加の持続性の応答が見られるなど興なことが多い。そこで前年度から引き続き前帯状回から味深い応答が得られた。今後さらに，光や薬理遺伝学等の解析を遂行し，新たな記録法の開発などを行った。Inを用い前帯状回の活動が如何に修飾されるかをノルア

vivo 前帯状回ニューロンは皮膚への機械的刺激により発ドレナリン神経等をターゲットに詳細な解析を進める

火頻度を増加したが，その応答や自発性の活動は麻酔深予定である。

カンナビノイド CB1 受容体が仲介する逆行性脱興奮における Cav2 チャネルの役割：
サブタイプ間相補的作用の存在
佐竹伸一郎，井本敬二

小脳顆粒細胞－分子層介在ニューロン間のグルタミ

ネルサブタイプが CB1 受容体により仲介されるシナプ

ン酸 (Glu) 作動性シナプスでは，介在ニューロンの一過ス前抑制において担う役割を検討した。DSE は，Cav2.2

的な脱分極に伴い，内因性カンナビノイドと前シナプス（N 型）チャネル阻害薬 ω-conotoxin GVIA ならびに性 CB1 受容体に依存した逆行性脱興奮（即ち，Glu 入力

Cav2.3（R 型）チャネル阻害薬 SNX-482 の同時投与によの抑制；depolarization-induced suppression of excitation,

り完全に消失した。一方，各阻害薬の単独投与は DSE にDSE）が惹起される。薬理学的手法を用いて，Cav2 チャ

無効であった。また，両阻害薬が顆粒細胞－分子層介在30

研究活動報告／基盤神経科学研究領域

ニューロン間興奮性シナプス後電流 (EPSC) を減弱さ

容体の下流において，相補的な様式でシナプス前抑制にせる作用は閉塞的 (occlusive) であった。これらの結果は，関わっていることを示唆している。

Cav2.2 チャネルと Cav2.3 チャネルが，顆粒細胞 CB1 受

海馬依存性記憶とカルモジュリンキナーゼ II 活性
山肩葉子，柳川右千夫（群馬大学），井本敬二
Ca2+/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼ II は，我々は，カルモジュリンキナーゼ IIα 活性が野生型マウ

脳に多く存在し，学習・記憶の分子メカニズムに関わるスの半分となったヘテロ変異型のノックインマウスをことが知られている。中でも神経細胞に特異的に発現す用いて，学習・記憶テストを行った。その結果，ヘテロる α アイソフォームが重要で，実際，我々が作製したカマウスでは，水迷路学習において，海馬依存性の空間認

ルモジュリンキナーゼ IIα の不活性型のノックインマウ

識記憶が，ホモマウスと同じく障害されていた。この結スでは，海馬依存性の記憶が強く障害されている。しか果は，正常の半分のキナーゼ活性では記憶の形成に不十しながら，どのくらいの量のキナーゼ活性が，海馬依存分であることを示している。現在さらに週齢の異なるマ性の記憶の形成に必要なのかはわかっていない。そこでウスを用いて，詳しい解析を行っている。

大脳神経回路論研究部門【概要】
大脳皮質の局所情報処理の基本には，皮質領野間と視は皮質間投射にも関わり，サブタイプごとに皮質間投射

床からの入力相互作用と，出力的には多様な脳部位へのの領野・層選択性が異なる。これは皮質領野間結合と基並列性がある。私たちは前頭皮質が感覚系皮質と異なり，

底核視床ループが体系的に連携して機能することを示

情報処理の時定数が長いこと，大脳基底核と視床を介ししている。現在は，前頭皮質機能に本質的な基本構造（標た閉ループ結合（基底核視床ループ）を作ることから，

準回路）を抽出するために，以下の事を行っている。皮

固有の局所回路を持つと考え，その実体回路の結合ルー質領野投射系細胞の結合則と，視床入力のシナプス結合

ルとニューロン機能分化の解明を目標にしている。これ

選択性を解析する事で，皮質領野間結合と基底核視床ルまでに，GABA 細胞と皮質下構造へ投射する錐体細胞のープの局所回路を統合させる。前頭皮質 GABA 細胞サブ構成原理を明らかにした。その過程で，基底核投射細胞

タイプの錐体細胞サブタイプへの結合様式・作用を明らのサブタイプによって結合伝達特性・選択性が異なり，かにする。皮質シナプス結合のコネクトーム解析を行う

直接路・間接路からなる基底核の上流にも多様な機能経ために，大容量電子顕微鏡・三次元構造解析法を発展さ路があることを見つけた。さらに，基底核投射錐体細胞せる。

ATUMtome ための新規テープの開発
窪田芳之，畑田小百合，孫在隣，川口泰雄

ATUMtome は超薄切片をテープ上に自動回収するウ

電顕 (SEM)を使えば，テープ上の連続切片から電顕像をルトラミクロトームである。従来の手を使った方法に比効率的に撮影できる。しかし，現在使われているカーボ

べて，連続超薄切片を簡単かつ確実に回収できる。走査ンコート表面処理した Kapton テープは，導電性が低いた

31

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

めに，SEM 観察時に切片に電荷が蓄積し，画像撮影が困

プ上の連続超薄切片を SEM で撮影したところ，従来使難となることがあり，シナプス結合同定の障壁になってわれていたテープと異なり，シナプス微細構造を明瞭にいる。私たちは SEM を使った高解像度の電顕像を取得観察できた。CNT テープは ATUMtome-SEM を使った神するために，導電性が非常に高く，表面が均一で起伏が経系コネクトーム解析に最適なテープである。

ない carbon nanotube (CNT)テープを導入した。CNT テー

運動学習における皮質サブネットワークの機能的役割
大塚岳，川口泰雄運動学習形成における皮質サブネットワークの役割

また，アーケロドプシンを発現させ活動を抑制した結果，について検討した。回転カゴを用いた強制運動において，5 層 PT 細胞を操作した場合に学習形成が遅くなった。さカゴの足場バーの間隔を変え，バー間隔のパタン学習をらに，光操作によって誘発される神経活動をスライス標

ラットに行わせた。バーからの脱落回数は，トライアル

本を用いて検討した結果，2/3 層や 5 層 PT タイプの錐体ごとに減少し，学習形成がみられた。そこで，運動野の細胞を光刺激した時に 5 層 PT 細胞にオシレーション活2/3 層や 5 層錐体細胞サブタイプ選択的にチャネルロド

動が誘発されることがわかった。これらの結果は，5 層

プシンを子宮内電気穿孔法を用いて発現させ，学習中のPT 細胞によるオシレーション活動が学習形成に関与し神経活動を光操作した。その結果，2/3 層や 5 層 PT タイていることを示唆する。

プの錐体細胞を光刺激した時に学習形成が早くなった。

前頭皮質 5 層の錐体細胞サブタイプから抑制性 LTS 細胞への結合様式
森島美絵子，川口泰雄

前頭皮質 5 層には投射先が異なる 2 種類の錐体細胞，

スの短期可塑性は，特に高頻度刺激(40Hz)で，橋核投射

橋核投射細胞と対側線条体投射細胞がある。錐体細胞サ細胞からの入力強度が加速度的に上昇するのに対して，ブタイプ間では興奮性結合選択性とシナプス伝達特性

対側線条体投射細胞からの強度は一過性に上昇した後，が異なる。これら 2 種類の錐体細胞から GABA 作動性細減弱した。5 層では錐体細胞がサブタイプごとに，ソマ胞の主要なサブタイプであるパルブアルブミン陽性 FS

トスタチン LTS 細胞への興奮性結合様式・伝達特性を変細胞とソマトスタチン陽性 LTS 細胞への興奮性結合をえることで，その出力チャネル活動が選択的に抑制制御

調べたところ，LTS 細胞への結合様式は錐体細胞サブタされると考えられる。

イプによって異なっていた。LTS 細胞への興奮性シナプ

大脳皮質興奮性細胞の分類とその細胞系譜
畠中由美子，服部宣子，川口泰雄

大脳皮質興奮性神経細胞は，培養系において，幹細胞分化するものがあることが知られている。しかし，生体から直接分化するものと，増殖性神経前駆細胞を介して内において，これら分化様式が皮質神経細胞の多様性形

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研究活動報告／基盤神経科学研究領域

成にどのように寄与しているかは不明である。本研究でろ，1 つの前駆細胞からは初期投射と分子発現を共有す

は増殖性神経前駆細胞の寄与を解析するため，るペア神経細胞が生じることがわかった。その後生後 3

Neurogenin2-CreERT2 マウス（遺伝研平田先生より供与）週齢になると，形態は似ているが，樹状突起分岐や細胞を導入した。CreERT2 は幹細胞には発現せず幼若神経な体の位置が深さ方向で異なるペアが見られた。以上より，

らびに神経前駆細胞で発現していた。Cre 依存的に増殖

前駆細胞を介した分化も皮質神経細胞多様性形成に寄性細胞でレポーターを発現するマウスと交配したとこ与している可能性が示唆された。

前頭皮質のレイヤー・ニューロンタイプ・表面領域に依存した視床入力形成
川口泰雄，重松直樹（熊本大学）

前頭皮質への主要な興奮性入力の一つに，基底核や小の割合に応じてシナプスを作るのかどうかを調べた。そ脳出力を伝える複数の視床核からの視床皮質投射があの結果，視床入力形成は同じ局所でのニューロンサブタ

る。前頭皮質の視床終末は 3 層と 5 層下部（5b 層）で特イプや，その表面領域ごとに大きく異なり，同じ分子・に密度が高く，そこにある多様なニューロンタイプにシ発火特性を共有するサブタイプであっても，視床入力様

ナプスを作ると考えられる。そこで，視床細胞軸索が 3

式は 3 層と 5b 層で異なっていた。前頭皮質への視床軸層や 5b 層のニューロンタイプ，あるいは単一ニューロ

索シナプス形成がサブレイヤーとニューロンサブタイ

ン上の細胞表面部位ごとに選択的にシナプスを作るのプの両方に依存して組織化されていることが分かった。

か，あるいは局所での興奮性終末全体の中での視床終末

生体恒常性発達研究部門【概要】
当部門は，発達および障害回復の過程で一旦形成されている。一つは細胞内イオン環境の変化による GABA のた機能的神経回路に起こる再編成のメカニズムを回路

興奮性から抑制性へのスイッチとその制御機構についレベルで解明することを主な目標に研究をしている。そて細胞内 Cl イオンくみ出し分子 KCC2 の機能制御を中のため，3 つのサブテーマについて研究を進めている。

心に，神経栄養因子，環境／回路活動による制御を検討

1)フェムト秒パスルレーザーを用いた多光子励起法をしている。加えて，発達期における再編のメカニズムと利用して，マウス脳内微細構造の可視化技術の確立およ

して，シナプスレベルにおいて，GABA とグリシン間のび技術向上をおこなった。これらの技術を利用して，発伝達物質のスイッチングのメカニズムを観察している。

達期や障害における大脳皮質神経回路の変化を検討す人事として，広島大学神経内科講座から竹田育子研究るために，シナプスの長期変化の観察およびその制御機員が参画した。一方，宮本愛喜子研究員が神戸大学医学構の解明，特に各種グリア細胞の関与について検討を行部特命助教，中畑義久 JSPS 特別研究員が米国マックスっている。

プランク・フロリダ研究所に研究員，総研大大学院生の

2) 発達期や傷害後にダイナミックに変化する GABA
作動性回路の変化について，２つの観点から検討を加え中村佳代が豊橋創造大学助教，同穐吉亮平が帝京大学病院医師として移動した。

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生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

In Vivo 多光子顕微鏡を用いたミクログリアによる大脳皮質神経回路再編機構の解析
堀内浩，和氣弘明，宮本愛喜子，穐吉亮平，春若航一路，鍋倉淳一

発達期における神経回路構築・再編を観察する目的にった。これは覚醒下におけるシナプスとミクログリアのて，幼若期の大脳皮質錐体細胞とミクログリア細胞を 2接触を観察するという非常に高度な技術により観察可

光子顕微鏡法による同時可視化する技術を構築した。ミ能となった，今後は同期活動と運動学習の関連をミクロ

クログリアの樹状突起への接触によりフィロポディア

グリアの除去を行ったマウスを用いて観察する予定での形成が誘発されることを生体リアルタイムイメージある。

ング法を用いて観察した。さらに，ジフテリアトキシン

マウス大脳皮質薄切片法を用いて，パッチクランプ法

をミクログリアに発達時期特異的に発現させ，ミクログ

を用いて，大脳皮質錐体細胞に脱分極刺激を与え，けいリア細胞の大部分を生後１週目に死滅させると大脳皮れん様の過剰興奮を与えると，同細胞の軸索が膨張する。

質体性感覚野第２・３層錐体細胞におけるシナプス数の膨張すると，しばしば細胞の異常な脱分極が観察される。

減少が観察され，ミクログリアによるシナプス新生とい膨張した部位にミクログリアの突起の集積が観察され，う新たな機能を見出した。このミクログリアによるシナ

その後膜電位は静止膜状態に回復する。これは膨張部位

プス新生は未熟期に限定しておこり，成熟後の大脳皮質からＡＴＰ放出がミクログリアを誘引する。ミクログリ

第４層から２・３層への入力の構築にかかわっているこ

アの集積を薬理学的に阻害すると脱分極は持続し細胞とが判明した。このミクログリアによるシナプス新生は死が促進された。この結果から，ミクログリアは癲癇な

未熟期に限定して起こることから，発達期における脳内

どの過剰興奮による細胞死から保護している可能性が

免疫環境が成熟後の脳機能へ影響を与える可能性が示示唆される。
ミクログリアがシナプス構造への接触によりミクロ唆される。２）ミクログリアがシナプスに接触するとス
パイン内カルシウムイオン濃度が上昇することが判明

グリア内のシグナル伝達の解明を目指して，現在カルした。これにより接触される神経細胞活動の上昇を引き

シウム感受性蛍光蛋白質をミクログリアに発現する遺起こし，局所回路の同期活動を促進していることが分か

伝子改変マウスの作成を行っている。

In Vivo 多光子顕微鏡を用いた慢性疼痛形成期における大脳皮質体性感覚野神経回路再編
江藤圭，竹田育子，金善光（Kyung Hee Univeristy 韓国），鍋倉淳一

慢性疼痛時における大脳皮質神経回路の再編機構をである可能性が示唆される。さらに，大脳皮質神経回路

２光子顕微鏡や電気生理学的アプローチを駆使して行

再編時には，アストロサイトにおける５型代謝型グルタった。

ミン酸受容体の再発現によりその活動が亢進している

末梢感覚神経の部分傷害後に末梢感覚神経の過剰活ことが判明した。アストロサイトによるシナプス再編の動と痛覚過敏が持続する。痛覚過敏形成時に限定して，関与について検討を行い，アストロサイトから放出され大脳皮質錐体細胞のシナプスの新生・消失が更新し，そるトロンボスポンジンが痛覚過敏増悪期に限定したシの後ターンオーバー率は傷害前の値に戻るが感覚過敏

ナプス再編を惹起していることが判明した。また，障害は長期にわたり持続する。慢性疼痛時には，大脳皮質感

末梢側と同側大脳皮質においてもアストロサイト活動

覚野細胞の活動の増強が観察された。これらから，慢性が上昇していることが判明し，同部位におけるシナプス疼痛時における大脳皮質感覚野における回路再編によ

再編と障害末梢と対側末梢に発症するミラーペインとる過剰応答回路の形成が持続する慢性疼痛発症の一因の関連を検討している。

34

研究活動報告／基盤神経科学研究領域

細胞内 Cl- 制御分子 KCC2 の発現制御と生体機能
戸田拓弥，中村佳代，Andrew Moorhouse（University of New South Wales，オーストラリア），鍋倉淳一
未熟期および虚血や痙攣時に GABA は興奮性伝達物質

現在，運動神経細胞の軸索損傷後に同細胞におけるとしての作用を獲得する。GABAA 受容体の細胞応答はに

KCC2 発現が低下する機能的な意義について，同細胞に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

KCC2 を強制発現させたマウスの運動機能回復について，-イオン濃度によって GABA は興奮

軸索再生や脊髄前角内の回路機能回復について検討を行性／抑制性が決定される。この細胞内 Cl-イオン濃度は神っている。また，KCC2 過剰発現マウスの運動学習につい

K+-Cl-トランスポーターであるて，大脳皮質運動野のシナプス再編と対応させて観察してされるため，細胞内 Cl

経細胞特異的に発現する

KCC2 によって主に制御されている。ドキシサイクリンにいる。

より KCC2 発現をコントロール可能な tetO マウスを作成

オーストラリア国連邦 New South Wales 大学へ KCC2 過

し，CAMK2-TTA マウスと交配し，大脳皮質および海馬

剰発現マウスを送付し，慢性的な痙攣発症における GABA

錐体細胞，脊髄前核細胞における KCC2 の発現をコント

機能の低下との関連について共同研究を行っている。

ロール化の可能なマウスを作成した。

伝達物質のスイッチングのメカニズム細胞応答
中畑義久，鍋倉淳一

ラットおよびマウス聴覚中継路核である外側上オリ

かは，細胞質における伝達物質の濃度に依存するが，ーブ核に内側台形体核から入力する伝達物質自体が未GABA はグリシンよりシナプス小胞に取り込まれやすい

熟期の GABA から成熟期のグリシンに単一終末部内でことが判明した。一方，シナプス伝達にはシナプス直下

発達変化する。この伝達物質のスイッチングは脊髄などに存在する受容体も重要であるが，グリシン受容体拮抗

他の中枢神経系の部位でも報告されているが，単一神経薬のストリキニーネ存在下でニューロンを培養すると，終末部から GABA とグリシンのどちらが放出されるか

シナプス直下のグリシン受容体が著明に減少し，グリシなど，その制御機構は十分には明らかになっていない。

ン放出開始後には，グリシン受容体の側方移動によりシ

本研究課題では，脊髄および海馬の培養ニューロンを用

ナプス外からシナプス直下へ移動・集積することをグリ

いて，GABA およびグリシンを放出する機構を解明する

シン受容体動態をＱドットを用いた１分子イメージンことを目的としている。神経回路活動が上昇すると，共グ技術等を用いて明らかにした。その結果，グリシン応

放出シナプスにおける GABA 放出量が増加するが，グリ答の増大を引き起こすことが判明した。シナプス前神経

シン放出は減少することが明らかとなり，両伝達物質の終末部からの伝達物質の放出自体がシナプス後膜の受放出が神経回路活動に依存して変化することが示唆さ

容体の集合に重要であることが示唆された。そのメカニれた。

ズムとして，細胞内のＰＫＣ活性の関与が示唆され，そどちらの伝達物質がシナプス小胞内に取り込まれるのメカニズムや生理的意義について検討を進めている。

35

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

視覚情報処理研究部門【概要】
大脳皮質の機能は，生まれ育った環境に適応するため

また，視覚情報処理がどのような神経回路を基盤としてに，生後の経験や学習に依存して柔軟に発達する。この行われているかについての解析も進めている。具体的なような機能発達は，大脳皮質のシナプス・神経回路が可課題として，１）大脳皮質一次視覚野の特異的神経結合

塑的に調節されることにより成立すると考えられていによる微小神経回路網の形成メカニズムとその情報処る。本研究部門では，大脳皮質の機能と神経回路の発達

理における役割，２）神経結合および視覚反応の発達にメカニズムを明らかにすることを目指し，様々な発達段

おける視覚経験の役割，３）発達初期の遺伝的プログラ

階および生後の視覚体験を操作して飼育したラット・マ

ムに基づく視覚反応性獲得の分子メカニズム，４）視覚

ウスの視覚系を対象に，視覚機能および視覚野神経回路

誘発性の行動課題を担う神経活動の解析を実施していが可塑的に調節されるメカニズムの研究を行っている。

る。以下に本年度に行った研究内容の要約を記載する。

視覚野における同期発火の刺激特徴依存性は層により異なる
石川理子，吉村由美子

一次視覚野(V1)が投射先に視覚情報を伝達するには，層ごとに解析した。浅層では,類似した方位・空間周波

複数の細胞が同期して活動することが重要である。我々

数選択性を持つ神経細胞ペアが高い割合で同期発火しはこれまでに，V1 神経細胞の同期発火の発達機構は浅た。一方，深層細胞ペアの同期発火は空間周波数選択性

層(2-4 層)と深層(5/6 層)で異なることを見出している。

の類似度に依存したが，方位選択性には依存しなかった。

V1 神経細胞は特定の方位や空間周波数に選択的に応答

従って，浅層神経細胞の同期発火は，視覚対象の方位とするので，本年度は視覚反応選択性と同期発火の関係を

空間周波数情報をその投射先である高次視覚野に伝達精査した。麻酔したラットの V1 から様々な方位・空間

し，深層の同期発火は方位情報よりも空間周波数情報を周波数特徴をもつ視覚刺激に対する神経活動を記録し，皮質下に伝達すると考えられる。

ラット一次視覚野の 5 層錐体細胞における神経結合特性
唐木智充，吉村由美子
尾藤晴彦（東京大学医学部神経生化学教室）

大脳皮質一次視覚野における神経結合の層特異的な標本を作製し，2/3 層あるいは 5 層内の Venus 陽性ペア

特性を明らかにする目的で，ラット一次視覚野の 2/3 層

および Venus 陽性・陰性ペアから同時ホールセル記録をおよび 5 層錐体細胞間の神経結合を，視覚反応と対応付行い，神経結合の有無を調べた。その結果，視覚野 2/3

けて調べた。神経活動依存的な人工プロモーター

層および 5 層において最適方位が類似する錐体細胞は選（E-SARE）の制御下で蛍光蛋白 Venus を発現する遺伝

択的に神経結合していた。さらに 5 層では同じタイプの子をアデノ随伴ウイルスベクターにより一次視覚野に錐体細胞が高い確率で結合していた。以上の結果は 5 層

導入後，覚醒状態で縦縞の視覚刺激を提示し，それに応内興奮性神経結合は，視覚反応選択性と細胞タイプの両答した細胞に Venus を発現させた。この視覚野より切片方に依存して形成されることを示唆する。

36

研究活動報告／基盤神経科学研究領域

二光子励起顕微鏡を用いた，機能的な一次視覚野神経回路の形成メカニズム
宮下俊雄，吉村由美子
三宝八木誠，平林真澄（遺伝子改変動物作製室）

本研究では，胎生期に発現する DNA メチル基転移酵

健（大阪大学大学院生命機能研究科）

により記録した。

素 Dnmt3b が生後の視覚野神経細胞の視覚反応形成に関

Dnmt3b KO 細胞と野生型細胞の視覚刺激に対する応

与するかを調べた。胎生致死である Dnmt3b ノックアウ

答強度には差がなかった。KO 細胞の空間周波数選択性

ト(KO)マウスより iPS 細胞を樹立し，その iPS 細胞を野

は野生型細胞と同程度であったが，方位に関しては最適

生型胚に移植してキメラマウスを作成した。このキメラ

刺激以外の刺激に対する応答が高く，その結果として方マウスに様々な方位と空間周波数よりなる縞刺激を呈位選択性が野生型細胞群に比べて低かった。以上の結果

示し，同一個体の一次視覚野にある KO 型並びに野生型

は，胎生期のゲノムメチル化が神経細胞の反応特性に影細胞の視覚応答を，二光子励起カルシウムイメージング

響を与える可能性を示唆する。

視知覚・運動連関に関する一次視覚野の神経活動
木村梨絵，吉村由美子

動物は，外部の刺激を知覚・認知して，特定の運動出

その結果，一次視覚野の興奮性・抑制性細胞の中で，力をする。外部の刺激が多少あやふやでも，同一の運動

高コントラストよりも低コントラストで強く応答する

出力が可能であることから，柔軟な情報処理機構が存在細胞が課題遂行中に観察された。この低コントラスト選すると考えられる。

択性の細胞は，麻酔下では，ほとんど観察されなかった

縦縞／横縞の提示により，それぞれレバーを押す／引く

ため，トップダウン入力が関与している可能性が示唆さという視覚弁別誘発性の運動課題をラットに学習させれた。また，この細胞は，低コントラストを用いた弁別

た後，視覚刺激のコントラストを下げ，弁別が困難な課

課題の正解時に強く応答する傾向があったことから，曖題を実施した。この課題遂行中に一次視覚野深層の発火

昧な刺激を弁別するのに貢献すると考えられる。

活動をマルチユニット記録した。

37

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

システム脳科学研究領域
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間で整合性のある理解が生み出される仕組みがあると構を研究対象としている。我々の視覚神経系は階層的に考えらえる。視知覚に関するこれらの問題を解明するた

構築された複雑な並列分散システムである。そこでは低めに，大脳皮質を中心とするニューロンの刺激選択性と次領域で検出された比較的単純な特徴が高次領野で統

特定の視覚情報の脳内分布様式および行動との関係を合されて，生体にとって意味のある情報が取り出されて調べている。具体的な課題として（１）物体表面質感の行動に利用される精巧な仕組みがあると考えられる。ま重要な要素である光沢知覚に関係する脳内機構，（２）素た視覚系で取り出された情報は，体性感覚や聴覚など他

材知覚の神経機構と特徴抽出の研究，および（３）液体のの感覚情報と統合されて外界の事物についての多感覚

質感知覚に関わる神経メカニズムの研究を行った。

サル下側頭皮質微小電気刺激による，光沢識別行動への影響
馬場美香，西尾亜希子，小松英彦

これまで我々は，特定の光沢に選択性を持つ細胞が，その結果，電気刺激を与えて強制的に神経細胞を発火さ

サル下側頭皮質上側頭溝下壁に限局して存在しているせた際に，光沢識別課題のパフォーマンスが変化する領事を明らかにしてきた。そこで，これらのニューロン群域が存在する事が分かった。これは，電気刺激を行ったの活動と光沢知覚との因果関係を直接的に明らかにす周辺の脳領域が光沢知覚に影響を与えていることを示るために，サルに光沢識別課題を訓練し，課題遂行中の唆している。また，このように電気刺激によって影響をサルの神経細胞群に微小な電気刺激を加えた時，識別課

うける領域が脳内でどのような分布になっているかを

題のパフォーマンスがどのように変化するかを調べた。

調べるために，３次元的なマッピングを行っている。

物体の材質を表現する視覚特徴
郷田直一，小松英彦

我々は様々な物体を見て，金属・木材などその材質の感（材質特性の視覚印象）との対応について調べた。そ種類や，表面の手触りや硬さ・重さなどの特性を瞬時にの結果，一般に CNN 高次畳み込み層/プーリング層の特認識する。このような材質の種類や特性の認識はどのよ

徴表現が材質感とよく対応することが見出された。また，

うな画像特徴を手掛かりにしているのか，また，その画

硬さ，重さなどの非視覚的な材質特性については，光沢像特徴の抽出には，どのような神経機構が関わっている等の視覚的特性に比べてより高次の層の特徴表現と対のかは未だ十分に明らかでない。本研究では，材質認識

応する傾向が見られた。非視覚的な材質特性の認識にはに関わる画像特徴の候補として深層畳み込みニューラ

より複雑/大域的な画像特徴が関係していることが示唆

ルネットワーク（CNN）特徴をとりあげ，これらと材質

される。

38

研究活動報告／システム脳科学研究領域

素材画像刺激に対するマカクザル下側頭葉皮質ニューロンの反応
横井功，小松英彦

素材知覚の神経メカニズムを明らかにするために，９示した。一方，少数のニューロンは数種類の素材画像に種類の素材カテゴリー（金属，ガラスなど）からなる素対してのみ強く反応し，鋭い選択性を示した。これらの材画像刺激（計３６画像：９カテゴリー×各４サンプル）

選択的反応は２頭のサルで共通に見られ，IT 野には様々を注視課題遂行中のサルに呈示し，単一細胞外電位記録

な素材を選択的に表現するニューロンが多く存在する法を用いて下側頭皮質（IT 野）のニューロンから視覚応ことが明らかになった。これらの結果は，IT 野のニュー答を記録した。多くのニューロンは一種類または数種類

ロンが素材知覚の元となる神経表現に関与している可の素材カテゴリーに属する複数の刺激に対して強く反能性を示唆する。

応し，素材カテゴリーに対してある程度選択的な反応をプロジェクションマッピング刺激に対するサルの行動反応と生理反応
横井功，小松英彦，岩井大輔（大阪大学）

プロジェクションマッピング（ＰＭ）技術の脳科学実するために，把持課題を遂行中のサルから複数の生理反験への応用の可能性を探るため，さまざまな素材（金属，

応（顔の表面温度，心拍数，瞳孔サイズ）を記録した。

布など）の実物刺激とそれを模擬したＰＭ刺激に対して

心拍数と瞳孔サイズについては素材間での明らかな差

２頭のニホンザルに把持課題を行わせ行動を比較した。

を示さなかった。顔の表面温度（特に鼻周辺）は，実物

ＰＭ刺激は，実物刺激を呈示したときにサルが触れるこ

刺激とＰＭ刺激のいずれにおいても，毛の刺激を呈示しとを避けた素材（布と毛）に対して反応時間の延長を示たときに他の刺激よりも低いことが明らかになった。こした。実物刺激とＰＭ刺激でみられた触れることを避けれらの結果は，ＰＭ刺激が実物に近いリアルな質感を表る（または躊躇する）行動は負の情動によって引き起こ現していることと，サルが毛の刺激を避ける行動は負のされていると推測される。このことを実験的に明らかに情動によって生じていたことを示唆する。

液体粘性知覚の神経メカニズムの解明
眞田尚久，小松英彦

近年，
素材や光沢感など物体の質感の脳内表現が調べら生成に用いることで，液体粘性知覚が質感関連領野(IT 野)

れるようになってきている。腹側経路 V4 野や IT 野におと視覚運動領野 (MT/MST 野) の両方から入力を受けていて，素材やテクスチャ，光沢感など，静的な物体の質感

いる，高次視覚領野 FST 野で表現されているかどうかをに対する応答特性報告されたが (Okazawa et al. 2014,

調べ，その応答が MT 野とどのように違うのかを実験的にNishio et al. 2011, 2014)，液体粘性知覚などの，運動を伴う調べている。MT 野の神経細胞から記録を行った結果，一

質感情報処理についての生理学的知見は乏しい。

様運動に相関した活動は示したが，高次運動統計量には選

近年人の心理物理研究から，液体粘性の知覚判断と相関する高次運動統計量が報告された (Kawabe et al. 2015)。本

択的に応答しないことが分かった。今後 FST 野での記録を行い，領野間で比較をする予定である。

研究では，この高次運動統計量を電気生理実験の視覚刺激39

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

認知行動発達機構研究部門【概要】
伊佐正教授が京都大学大学院医学研究科へ異動した

始した。

ことに伴い，平成 28 年 4 月 1 日より後任として磯田昌

主な研究成果としては，東京大学大学院医学系研究科

岐が着任した。実際には，伊佐教授は京都大学の研究室の大学院生（当時）であった吉田今日子氏と郷康広特任が整備される平成 28 年 7 月まで，生理学研究所におい准教授が中心となって行った，ヒトの自閉スペクトラムて従来どおり研究活動を継続したため，磯田は前任地の症に類似した行動特性を示すニホンザルの行動解析，神関西医科大学と生理学研究所の間を行き来して，生理学

経活動解析，ゲノム解析に関する論文が Science Advances

研究所での業務をこなした。平成 28 年 8 月 1 日には，誌に発表された。本研究成果は多くの注目を浴び，主要

二宮太平が助教として着任した。その後，伊佐研究室が全国紙を含む 18 紙で報道された。

京都大学へ実質的に移動したことに伴い，研究室の本格

その他，磯田が第 31 回塚原仲晃記念賞を受賞した。

的な整備と実験機器および実験動物（サル）の移動を開ヒト発達障害・精神疾患解明のためのシステム神経生理学と認知ゲノミクスの融合
吉田今日子（東京大学大学院医学系研究科，湯河原病院），斉藤延人（東京大学大学院医学系研究科）
入來篤史（理化学研究所脳科学総合研究センター），郷久島周，尾崎紀夫（名古屋大学大学院医学系研究科），豊田康広（新分野創成センター）

敦，藤山秋佐夫（国立遺伝学研究所）

今井啓雄（京都大学霊長類研究所），磯田昌岐

自閉スペクトラム症は，対人相互作用の障害と，限局的認知機能を担うと考えられている前頭葉内側皮質領的な興味や反復的な行動により定義される発達障害で域の神経細胞活動を記録・解析した結果，定型発達個体ある。障害の根底には，「遺伝子の変異が関わり，何らとは異なり，他者の行動に応答する神経細胞がほとんどかの形でその影響が脳に現れ，脳内の特定の状態が行動欠落していることが明らかになった。さらに，網羅的なに影響する」という仕組みが存在するであろうと想定さ遺伝子解析を行った結果，ヒトの自閉スペクトラム症やれている。しかし，ヒトの脳内を直接研究することは難精神障害に関係する 2 遺伝子に変異があることが明らかしいため，今のところ，そのような仕組みを実証するこになった。

とはできていない。治療の根拠を固めるためには，基本的な仕組みを解明することが必要不可欠である。

本研究は，ヒト以外の霊長類動物において，自閉スペクトラム症に相当する発達障害の自然発生例を確認し本研究では，実験者との親和行動を欠くといった個体

た世界初の報告である。遺伝子の変異から脳活動の変容

間の相互作用の障害，頻繁に自分自身の爪を噛むといっが生じ，さらにそれが発達障害などで見られる非定型的た反復的行動，そして独自の行動ルールを固持するなど，な行動を引き起こす仕組みの一端を明らかにした点でヒトの自閉スペクトラム症と類似した行動特性を示す

画期的である。

ニホンザルを見出し，多岐にわたる解析を行った。社会40

研究活動報告／システム脳科学研究領域

マカクザルを用いた半側空間無視動物モデルの確立
吉田正俊，辻本憲吾，澤田真寛
福永雅喜（生理研 心理生理学）【目的】半側空間無視とは主に右大脳半球の損傷によめ，ヒト半側空間無視患者でのテストに用いられる線分って引き起こされる，損傷と反対側の空間の感覚刺激に抹消課題を参考にして「標的選択課題」を作成した。損

対する反応が欠如・低下する現象のことを指す。本研究

傷後にこの課題の成績の低下，応答潜時の延長が見られはマカクザルによる半側空間無視の動物モデルの確立たことから，無視症状が起きていることが確認できた。

を最大の目的とした。【方法】4 頭のニホンザルで側頭

また，核磁気共鳴画像法を用いて構造画像を撮影して，連合野と前頭連合野とを離断するために右上側頭回を目的の部位に損傷が作成されていることを確認した。ま

損傷させた。手術はイソフルレンによる全身麻酔下で行た，3 頭の損傷動物では resting-state fMRI 法を用いるこい，あらかじめ撮影した核磁気共鳴画像に基づいて，脳とで頭頂連合野と前頭連合野の間の機能的結合が術後溝などの位置を指標として損傷目標部位を決定した。

に低下していることを示唆する結果を得た。以上の結果【結果・考察】回復後に行動評価を行った。ケージ内でから，右上側頭会の損傷によって，マカクザルにおけるの行動観察からは，4 頭とも顕著な運動麻痺および視覚

半側空間無視の動物モデルを確立することに成功した

障害は見受けられなかった。無視症状の定量的評価のたと結論づける。

統合失調症患者の静止画自由視時の視線計測データのサリエンシー計算論モデルによる解析
吉田正俊
三浦健一郎（京都大学大学院医学系研究科認知行動脳科学）
橋本亮太（大阪大学大学院医学系研究科精神医学）

統合失調症の中間表現型を探索するために本研究グーの大きさが各画像を 8 秒間見ている間にどのように時ループは以前，静止画像を自由視しているときの視線計

間変動するか計算し，患者群と統制群とで比較した。統測を行い，統合失調症患者では年齢などをマッチさせた

制群では画像ごとに最初に視線を向けた位置のサリエ

統制群と比べて視線の移動距離が短くなっているなど

ンシーが最も高く，時間が経過するごとに視線位置のサの幾つかの点で眼球運動に違いが見られることを明ら

リエンシーは低化していった。患者群でも同様な時間パかにした (Miura et.al. 2014) 。ではこのような眼球運動

ターンは見られたが，全時間を通してサリエンシーは統の違いはなにから引き起こされるのだろうか？ 本研究

制群よりもより高かった。さらにサリエンシー計算論モ

では，自由視時に画像のどこに注意を向けるかが患者群

デルの代わりにベイジアン・サプライズ(Itti and Baldiと統制群とで異なっている可能性について検証した。著

2009)を用いた解析によって時空間的サリエンスを評価者が以前開発したサリエンシー計算論モデル(Yoshida

するとこのような違いはさらに大きくなることが明ら

et.al. 2012)によって，自由視時の視線位置を解析した。

かになった。以上のことは統合失調症では自由視時に画サリエンシー計算論モデルでは静止画像のうち輝度の像のどこに注意を向けるかに影響を受けていることを違いや色の違いなどの低次の視覚属性によってどの位示唆している。以上のことは「精神症状の異常サリエン置が注意を惹くかを定量化する。視線位置のサリエンシス仮説」とも整合的である。

41

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

マーモセットの静止画自由視時の視線データの計測
吉田正俊，デニス・マトロフ，伊佐正

三浦健一郎（京都大学大学院医学系研究科認知行動脳科学）
南本敬史，須原哲也（放射線医学総合研究所）

マーモセットは小型霊長類の一種であり，ヒトと同様学の 3 機関において 10 頭の健常マーモセットから同じな視覚眼球運動システムを保持しているため，視覚的注方法，同じ自然画像を用いて視線計測をすることに成功意の動物モデルに適している。遺伝子操作動物などのモしている。視線計測データの解析からは，サッカードのデル動物での視覚眼球運動系のスクリーニングを行う

頻度，サッカードの振幅などにおいてヒトと同様な値がためには，頭部への固定具の埋め込みなどの非侵襲的な得られることを見出した。また，サッカードの振幅と最方法を必要としない実験方法と行動課題の確立が必要

大速度の関係(主系列)もヒトと同様に見られることを見となる。そこでわれわれは熱可塑性樹脂を用いて頭部を出した。以上のことはマーモセットを統合失調症や半側柔らかく挟み込むことによって固定を行い，自由視課題

空間無視など視覚的注意に影響を及ぼす病態の動物モによって自然画像を提示しているときの視線計測を行デルとして用いる際の行動評価系として，本実験方法がう方法を開発した。これまでに生理研，放医研，京都大

有用であることを示唆している。

社会的コンテキストにおける報酬情報処理の神経機構
則武

厚（関西医科大学医学部）
二宮太平，磯田昌岐

ヒトやサルなどの社会的動物は，自らの報酬のみならとが示唆された。続いて中脳の黒質緻密部および腹側被ず，他者が得る報酬に対しても関心を示す。本研究では，蓋野のドーパミン神経細胞から単一神経細胞活動を記

自己と他者の報酬情報が脳内のどの領域でどのように録した。リッキング運動と同様に，条件刺激提示後の神処理されるのか，そして，他者の報酬情報は自己の報酬

経活動は，自己の報酬確率とは正の相関を，他者の報酬情報の処理に対してどのような影響を及ぼすのかを明

確率とは負の相関を示した。このことから，中脳ドーパ

らかにするため，サルをモデル動物とする実験系の開発

ミン神経細胞は報酬の主観的価値を表現していると考と，行動解析および電気生理学的解析を行った。

えられた。

まず，対面する 2 頭のサルに対し，自己と他者の認知

我々の先行研究により，内側前頭前野細胞は，自己の下に古典的条件づけを行った。この「社会的古典的条件

報酬情報か他者の報酬情報かを選択的に表現することづけ」では，各条件刺激に対し自己と他者で異なる報酬が明らかにされている。中脳ドーパミン神経細胞の報酬

確率を関連づけた。リッキング運動を指標としてサルの情報表現は，内側前頭前野細胞のそれとは異なり，自己報酬期待行動を評価した結果，他者の報酬獲得確率が増と他者の報酬情報を統合した結果としての主観的価値

加するにつれて，自己の報酬の主観的価値が低下するこ情報であると考えられる。

42

研究活動報告／システム脳科学研究領域

社会的コンテキストにおける動作情報処理の神経機構
二宮太平，磯田昌岐

他者の動作情報は，自己の行動を決定する上で重要なスクを遂行するサルから神経活動を記録する。内側前頭指針となりうる。我々が他者の動作を観察する際，動作前野，上側頭溝および腹側運動前野を記録対象とし，単そのものに加え，相手の意図や心情なども理解の対象と一神経細胞活動記録および局所電場電位（LFP）の多点なる。先行研究から，これらの情報は内側前頭前野や上同時記録・解析をおこなう。特に，標的 3 領域の 48 点

側頭溝，また腹側運動前野といった脳領域において処理同時記録から得られた神経活動データに対して領域間されていることが明らかになりつつある。しかしながら，同期解析と Granger causality 解析を適用し，大脳皮質ネ

これらの脳領域の機能連関については，その有無を含めットワークにおける神経活動ダイナミクスと情報処理て議論の対象となっている。

の方向性を解明する。これらの実験と解析により，自他本研究では，自他の動作情報処理の広域神経ネットワの動作情報処理に関する各脳領域の機能，さらには単一ーク機構を明らかにするため，実物または眼前のディス

神経細胞活動記録法では知りえない，脳領域間の機能連

プレイ内にビデオ再生した他個体と，交互に行動選択タ

関を明らかにする。

生体システム研究部門【概要】
私達を含め動物は，日常生活において周りの状況に応した治療法を探ることを目的としている。

じて最適な行動を選択し，あるいは自らの意志によってそのために，①大脳基底核を巡る線維連絡やその様式

四肢を自由に動かすことにより様々な目的を達成してを調べる，②運動課題遂行中の動物から神経活動の記録いる。このような随意運動を制御している脳の領域は，を行う。薬物注入による経路の一時的ブロックや光遺伝

大脳皮質運動野と，その活動を支えている大脳基底核と学，化学遺伝学などの手法も併用する，③大脳基底核疾小脳である。逆にこれらの領域に異常があると，パーキ患を中心とした疾患モデル動物からの記録を行う，④こンソン病やジストニアに見られるように，随意運動が著のような疾患モデル動物に様々な治療法を加え，症状としく障害される。本研究部門においては，げっ歯類，霊神経活動の相関を調べる，⑤様々な遺伝子改変動物の神長類（マーモセット，マカクサル）を用いて，大脳基底経活動を記録することにより，遺伝子・神経活動・行動

核を中心に，このような随意運動の脳内メカニズムおよとの関係を調べることを行っている。

びそれらが障害された際の病態，さらには病態を基礎とパーキンソン病モデルマーモセットにおける視床の神経活動
若林正浩，畑中伸彦，南部篤

MPTP (1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine) を態生理学的な研究に用いてきた。しかし筋固縮や寡動な動物に投与すると，中枢神経系ドーパミンニューロンのどは非常によく再現できるが，振戦はほとんど観察され特異的な脱落を引き起こし，パーキンソン病様の症状をなかった。ところが，小型の新世界サルであるマーモセ

引き起こすことが知られている。これまでわれわれは，ットを MPTP で処理し，パーキンソン病モデルにすると，マカクサルを用いてパーキンソン病モデル動物とし，病マカクよりも振戦が多く観察されることがわかった。平

43

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

成２８年度は MPTP を用いたパーキンソン病モデルマー

ューロン活動と，腕に取り付けた加速度センサーのデー

モセットを用いて，大脳基底核の出力核である淡蒼球内

タとの間に相関があるか調べた。２９年度はデータを解節と，小脳の出力核である歯状核に慢性刺激電極を埋め析し，論文として発表することを目指す予定である。

込み，両者からの入力を確認しながら，運動性視床のニ

大脳基底核における上肢運動ストップ課題遂行中の活動調節
Zlata Polyakova，畑中伸彦，南部篤

視床下核は大脳皮質から入力を受ける大脳基底核のNo-go 課題と運動開始直前に運動を停止させる Stop 課題

入力核の一つであり，同時に淡蒼球外節から入力を受けでは視床下核の活動が異なる可能性が示唆された。平成

る中継核でもあると言う，非常に複雑な回路になってい２８年度は３種類の課題（Go 課題，No-go および Stopる。よって視床下核の活動は大脳基底核の活動に大きな課題）をサルにトレーニングした。２９年度は一次運動影響を与えると考えられている。これまでわれわれは，野および補足運動野の上肢領域，また淡蒼球外節の上肢

淡蒼球の内節と外節において，視床下核からの興奮性入領域に刺激電極を埋入し，視床下核ニューロンの応答を力がどのような情報を運んでいるのかを調べてきた。そ確認することで，記録中の視床下核ニューロンの情報源の際に，事前に運動を行わないことをサルに知らせるを確定しながら記録実験をする予定である。

大脳基底核による視床－大脳皮質投射の活動制御機構
知見聡美，佐野裕美，小林憲太，川口泰雄，木村實（玉川大学），南部

篤

大脳基底核は視床を介して大脳皮質との間でループが消失したことから，２相性応答は GABA 作動性の抑制回路を形成し，運動の発現や制御に寄与している。本研とリバウンド興奮であることが示唆された。また，運動究では，覚醒下のサルにおいて視床－大脳皮質投射ニュ

課題遂行中のサルの視床ニューロンから記録を行い，光ーロンの活動を記録し，大脳基底核出力が視床－大脳皮遺伝学的手法を用いて淡蒼球内節から視床への情報伝質投射の活動を制御する機構を調べた。大脳基底核の出達をブロックしたところ，運動中に観察された視床の活力部である淡蒼球内節に電気刺激を加えると，視床では動増大が減弱したことから，大脳基底核からの出力は，短潜時の抑制とそれに続く興奮という２相性の応答が運動遂行時における視床の活動に必須であることが示観察された。視床ニューロンを記録しながら近傍に GABA唆された。

受容体拮抗薬を局所投与したところ，抑制と興奮の両方

運動課題遂行中のサルにおける淡蒼球ニューロンの相互相関
Waranan Wongmassang，知見聡美，長谷川拓，Olivier Darbin，南部 篤

大脳基底核は随意運動の発現と制御において重要な役

るが，運動を行っていない覚醒下サルの大脳基底核ニュー割を果たす。大脳皮質や小脳では神経活動の相互相関が情

ロンは，相互相関を示さず独立に発火しているという報告

報伝達において重要な役割を果たすことが示唆されていがある。本研究では，上肢到達運動課題遂行中のサルにお44

研究活動報告／システム脳科学研究領域

いて，淡蒼球外節・内節の上肢支配領域の複数のニューロ

動することにより，運動情報を伝達していることを示唆す

ンから同時記録を行い相互相関を調べた。運動課題遂行中，る。一方，パーキンソン病では大脳基底核の同期活動や周多くの淡蒼球ニューロンは活動の増大または減少を示し期的活動が報告されている。現在，パーキンソン病モデル

たが，有意な相互相関を示したものは少数であった。この

サルにおいて，運動時の淡蒼球ニューロンの相互相関を調結果は，淡蒼球のニューロンは相互相関を示さず独立に活べる実験を進めている。

大脳皮質− 線条体路による大脳基底核の制御機構の解析
佐野裕美，小林憲太，加藤成樹（福島県立医科大学），
小林和人（福島県立医科大学），南部 篤

注入部位から逆行性に遺伝子導入が可能なレンチウ

への電気刺激では興奮− 抑制− 興奮という三相性の応

イルスベクター（FuGC ベクター）とアデノ随伴ウイル

答が主に認められるのに対し，光刺激では抑制− 興奮とス（AAV）ベクターの二重感染を利用した Cre-loxP シス

いう二相性の応答に加えて，興奮− 抑制− 興奮という三テムにより，光駆動性イオンチャネルであるチャネルロ

相性の応答も認められた。早い興奮は大脳皮質− 視床下ドプシンを大脳皮質− 線条体路に発現させた。そして，

核を経由して伝達されると考えられていることから，大大脳皮質に光刺激用の光ファイバー，淡蒼球外節や黒質

脳皮質− 視床下核路の側枝が線条体に投射しており，そ網様部に記録電極を刺入し，大脳皮質− 線条体路の興奮の側枝からウイルスベクターによる遺伝子導入が起こを誘導したときの応答を記録した。その結果，大脳皮質った結果，三相性の応答も認められたと考えられた。

線条体投射ニューロンによる大脳基底核の制御機構の解析
佐野裕美，田中謙二（慶応義塾大学），南部

篤

線条体− 黒質投射ニューロンと線条体− 淡蒼球外節投した。一方で，線条体に光を照射したときの黒質網様部の射ニューロンに光駆動性イオンチャネルであるチャネル

応答を記録したところ，抑制− 弱い興奮という一過性の応ロドプシンを発現するマウス（PDE10A2-tTA::tetO-ChR2

答が認められた。黒質網様部で認められた抑制は線条体−マウス）を利用して，2 種類の線条体投射ニューロンが同

黒質投射ニューロンを介し，遅い興奮は線条体− 淡蒼球外時に興奮したときに行動と大脳基底核の神経活動に与え節を介すると考えられることから，今後，2 種類の線条体る影響を解析した。片側の線条体に光を照射すると，マウ

投射ニューロンが同時に興奮したとき，線条体− 淡蒼球外

スは反対側に回転し始め，パーキンソン病モデルマウスに節路を介する応答が弱いのかどうかを検討する必要があ

おける L-DOPA 誘導性ジスキネジアと類似した行動を示る。

ジストニア様症状を示す変異マウスの病態生理学的解析
佐野裕美，堀江正男（新潟大学），知見聡美，竹林浩秀（新潟大学），南部篤

理研 BRC の吉木先生らのグループが発見した突然変

時の体幹捻転などが認められ，ジストニア様の表現型を異マウス（dt-23Rbrc）は上肢の捻転，下肢の伸展，歩行示す。このマウスの突然変異は，Dystonin (Dst) 遺伝子

45

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）にあることが明らかとなった。このマウスの正向反射，基底核から神経活動を記録した。淡蒼球外節，黒質網様背地走性は野生型マウスと比較して著しく低下してお部において自発発火および大脳皮質運動野を電気刺激

り，さらにこのマウスの筋電図を記録したところ，持続したときの応答を記録した。その結果，野生型マウスと的な筋収縮が認められたり，伸筋と屈筋が同時に収縮す

比較して顕著な差は認められなかった。dt-23Rbrc マウス

るといったジストニアにおける筋収縮の特徴とよく一の運動異常は小脳など大脳基底核以外の脳領域の異常致していた。この運動異常の原因を解明するため，大脳に起因することが示唆された。

マーモセットの運動関連大脳皮質と大脳基底核，大脳皮質，視床間の解剖学的結合
近藤秀樹，畑中伸彦，南部篤

これまでマカクサルにおいて，大脳皮質— 大脳基底核

尾状核に両側性に投射し，M1 からの投射よりも被殻の— 視床— 大脳皮質ループ回路における運動関連領野ごより内側部に投射する。SMA と M1 から被殻への強い投との神経連絡は基本的に分離していることが示されて射部位はほとんど重なり合わない一方で，中間— 弱い投

きたが，マーモセットにおいては，その詳細は不明であ

射部位においては部分的に重なりが見られる。SMA からった。そこで，無麻酔と鎮静下の条件で，マーモセット

視床下核への投射も M1 からの投射に比べて視床下核のの補足運動野(SMA)と一次運動野(M1)での体部位局在をより内側部に投射する。さらに，SMA と M1 は大脳皮質

電気刺激と神経活動記録によってマッピングした後，体と視床から共通の入力と異なる領域からの入力を受け部位の同定された前肢部位にアデノ随伴ウイルス(AAV)，る。これらの結果は，マカクサルでの投射パターンにほBDA，FB，FR，Ctb などの前行性，逆行性のトレーサー

ぼ対応する結果となったが，SMA から尾状核への投射はを注入し，大脳基底核，大脳皮質，視床における標識さマカクサルで見られる投射よりも強いなど，マカクサル

れた軸索終末や標識細胞の分布を調べた。その結果，以との違いも見られた。

下のことが明らかとなった。SMA は大脳基底核の被殻とマーモセット大脳皮質の神経生理学的マッピング
纐纈大輔，南部篤

小型の霊長類動物であるマーモセットはヒトに系統トの眼球運動を測定することで，ICMS によって急速眼的及び遺伝学的に近いことから医学研究への応用が期

球（サッケード）運動を誘発する領野である前頭眼野

待されており，マーモセット脳についての基礎的なデー（FEF）のマッピングを行った。PM の前部，約 1 mm 四タの蓄積が求められている。そこでマーモセット大脳皮方の領域にサッケード運動を誘発する FEF を思われる質の機能的マッピングを行った。皮質内微小電気刺激

皮質領域を確認した。また，マッピング後に同領域に神（ICMS）と皮膚刺激に対する細胞応答を記録することで，

経トレーサーを注入し，神経連絡を確認すると，頭頂皮

大脳皮質の運動関連領野の神経生理学的マッピングを質や側頭皮質の視覚関連領域や上丘に強い投射を伸ば行った。これまでの研究で，一次運動野，運動前野（PM），

しており，ヒトやマカクザルの場合と同じような投射関

一次感覚野（3a 野，3b 野）の詳細な体部位再現マップを係を示していた。

作製した。今回，更に赤外線カメラを用いてマーモセッ

46

研究活動報告／システム脳科学研究領域

マカクザル視床下核の化学遺伝学的抑制による不随意運動の誘発
長谷川

視床下核は大脳基底核の間接路とハイパー直接路を拓，知見聡美，小林憲太，南部篤

び運動停止の異常が観測された。

担い，その損傷によって不随意運動（バリスム）が生じ

到達課題中に淡蒼球内節から単一神経細胞活動を記る。本研究では視床下核の運動制御に関わる神経機構を録した。視床下核の抑制は活動パターンや平均発火頻度

DREADD による可逆的な抑制によって明らかにするこに一貫した影響は与えなかったものの，多くの神経細胞とを目的とした。

において神経発火のばらつき（ファノ因子）が上昇した

ニ ホ ン ザ ル (Macaca fuscata) の 視 床 下 核に 抑 制 型(n=20)。以上の結果から，視床下核が淡蒼球内節の神経

DREADD 受容体 (hM4Di) を導入し，clozapine N-oxide

活動の確実性に寄与し，安定した運動実行を実現するとを静脈投与したところ，反対側の上肢に不随意運動が見考えられる。

られた。上肢による到達課題では，不安定な到達運動及Mechanism Underlying L-dopa Induced Dyskinesia in Hemiparkinsonian Model Mice
Dwi Wahyu Indriani, Sano H, Chiken S, Nambu A
Parkinson`s disease (PD) is a motor disorder induced by the

24 hours after L-dopa injection, when the effect of L-dopa has

degeneration of dopaminergic neurons in the substantia nigra

disappeared), and dyskinesia-on (20-120 min after L-dopa

pars compacta, part of the basal ganglia (BG) responsible forinjection, when mice develop dyskinesia) states. Corticalcontrolling involuntary movements. Treatment with dopamine

stimulation can mimic information processing through the BG(DA) replacement therapy, L-dopa, has become a standard

circuitry and generate a triphasic response consisting of early

treatment for PD. Disease progression and prolong use of

excitation, inhibition, and late excitation in the GP and SNr.

L-dopa narrows L-dopa therapeutic effect, resulting increase

During PD and dyskinesia-off states, DA depletion increased

involuntary movements that known as L-dopa induced

cortically evoked inhibition and late excitation in the GP.

dyskinesia (LID) in some PD patients. To elucidate the

However, during dyskinesia-on sate, response pattern of the GP

mechanisms underlying LID, we examined spontaneous

returned to control state. In the SNr, lack of DA abolishedneuronal activities and motor cortex-induced responses in thecortically evoked inhibition and increased late excitation in PD

globus pallidus (GP), which is the relay station of BG, andstate. Similar responses with increased inhibition were seen

substantia nigra pars reticulata (SNr) as the output station ofduring dyskinesia-off state, indicating there was a latent change

BG in the LID mice under awake state. L-dopa was injected

after long-term L-dopa treatment. During dyskinesia-on state,

intra-peritoneallyinducedcortically evoked inhibition to release movements prolonged,

hemiparkinsonian mice for 11 days until mice develop LID.

meanwhile late excitation to stop movements was reduced in

Spontaneous neuronal activities of GP and SNr neurons showed

the SNr. Thus, LID appears as a result of increased facilitatory

a little difference between control, PD, dyskinesia-off (at least

signal and decreased stop signal for movements from the BG.

into

6-hydroxydopamine47

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

統合生理研究部門【概要】
初めに 2016 年の人事異動を列挙します。国内では，
12 月に乾幸二准教授が，愛知県心身障害者コロニー発達

国 Temple 大学（Prof. Yosipovitch）との共同研究を行っています。

障害研究所の部長に栄転されました。新しい研究室での脳波と脳磁図を用いた研究が本研究室のメインテー

活躍を祈っています。10 月には，小林恵博士が NIPS

マですが，最近はそれに加えて機能的磁気共鳴画像

Research Fellow として新たに仲間に加わりました。

(fMRI)，近赤外線分光法(NIRS)，経頭蓋磁気刺激(TMS)

2016 年も他施設との共同研究が順調に進んでいます。

を用いた研究も行い成果をあげています。１つのテーマ

国内では中央大学文学部（山口教授），三重大学精神科に固執せず，各研究者の自主性に任せて研究を行ってい（元村先生），神戸大学文学部（野口先生），愛知医科ることが本研究室の最大の特徴です。研究テーマの幅が大学（牛田教授，西原教授），奈良女子大学（中田先生），

非常に広いことは，以下の研究報告を読んでいただけれ

また国外では，ドイツ Munster 大学（Prof. Pantev），米

ば自明の事だと思います。

突発性難聴に対する神経リハビリテーションを用いた治療法
関谷健一（名古屋市立大学大学院医学研究科），福嶋宗久（関西ろうさい病院耳鼻咽喉科），
タイスマン・ヘンニング（ミュンスター大学），ラーゲマン・ロター（ミュンスター大学），
パンテフ・クリスト（ミュンスター大学），柿木隆介，岡本秀彦

突発性難聴は主に片耳の感音難聴を急速に引き起こ施行方法及びその注意点などをわかりやすく示していす原因不明の疾患である。薬物治療や高圧酸素療法など，る（http://www.jove.com/video/53264）。このビデオ論文

様々な治療の試みが為されているが，残念ながら科学的により突発性難聴に対する音響療法が普及すると考え根拠に基づいた治療法は限られている。最近，我々の研られる。

究により音響療法の有効性が示されている(Okamoto et(Journal of Visualized Experiments 107, e53264, 2016)。

la., Sci Rep, 2014)。本論文ではビデオを用いて音響療法のメニエール病に対するバゾプレッシン分泌抑制療法：予備研究北原糺１，岡本秀彦，福嶋宗久 2，阪上雅治１，伊藤妙子１，
山下哲範１，太田一郎１，山中敏彰１（１奈良県立医科大学大学院医学系研究科）（2 関西ろうさい病院耳鼻咽喉科）

メニエール病はめまいや難聴を主訴とする疾患で発症

プレッシンの分泌を抑えるため，メニエール病患者に水分率は 10 万人あたり 15―50 人とされている。内耳のリンパ摂取を促しその効果を確かめた。その結果，水を多く摂取

水腫が発症の原因とされているがその治療は困難である

しバゾプレッシンの分泌を抑えることでメニエール病に事も多い。本研究では体内の水動態に影響を与えるバゾプ

対して効果があることが明らかになった。

レッシンに注目し，バゾプレッシンの分泌を抑制すること
で症状が改善するのではないかと考えた。本研究ではバゾ

48(PLoS One 11, e158309, 2016)。

研究活動報告／システム脳科学研究領域

ヒト聴覚野での抑制
乾幸二，中川慧，西原真理（愛知医大），元村英史（三重大），柿木隆介

感覚情報処理には不可欠であるにもかかわらず，ヒトはプレパルス—テスト刺激間隔に顕著な影響を受け，概介在細胞の機能はほとんどわかっていない。本研究ではね 20〜30ms，40〜60ms，及び 500〜700ms に抑制の頂点

変化関連活動を指標としたプレパルス抑制の手技を用が認められ，異なる機序による抑制の存在が示唆された。

いて，この抑制に介在細胞が関与するか否かを検討した。

抑制率はプレパルスによる脳応答の振幅とは相関せず，

クリック音を 100Hz で連続提示し，その背景から 10dB

プレパルスによる興奮性の応答と抑制性の応答の両者

音圧を上げる変化をテスト刺激とした。テスト刺激の 10があることが示唆された。統合失調症やてんかんなど，〜800 ミリ秒前に背景よりも 5dB 大きいクリックを挿入

多くの疾患で介在細胞の機能異常が推定されており，本し，これをプレパルスとした。脳磁図で誘発脳活動を記手法は有用な検査となるかもしれない。

録した。プレパルスはわずかな脳応答を惹起する一方，(PLoS One 11, e0155972, 2016)。

テスト刺激に対する応答を明瞭に抑制した（PPI）。PPI

聴覚変化関連脳活動と性格傾向
棚橋めぐみ（三重大），元村英史（三重大），大山慶子（三重大），西原真理（愛知医大）
乾幸二，柿木隆介

変化関連脳活動は，脳波や脳磁図を用いて非常に明瞭

能計測で何らかの性格傾向を反映する結果が得られたに安定して記録でき，高い再現性を示す。生来の変化に点が非常に興味深く，この計測が個人の特性を反映する

対する応答性を反映すると考えられる。本研究では，変ことを示している。有意な相関のあった２項目はいずれ

化関連脳活動の振幅と性格傾向との関連を検討した。変も不安尺度として用いられるものであり，不安傾向が高化刺激は，60dB の背景からの突然の 10dB 音圧減少で，い人ほど変化関連脳活動の振幅が大きい，すなわち変化

脳応答を脳波で記録した。性格傾向は TCI を用いて評価に応答しやすいことを示している。不安尺度はうつ病やした。被験者は 63 人の健康成人。変化関活動振幅と TCI

パニック障害の発症と関連しており，臨床研究につなが各項目の得点との相関をみたところ，損害回避が有意なる可能性も示唆している。

正の相関，自己志向性が有意な負の相関を示した。脳機(Neuroscience Research 103, 34-39, 2016)。

何故表皮内電気刺激法は小径線維を選択的に刺激するのか：シミュレーション研究根木潤（東京女子医大），Ilkka Laakso（名工大），平田晃正（名工大）村垣善浩（東京女子医大），乾幸二

我々が開発した表皮内電気刺激法に関して，皮膚末梢らないことが判明した。外筒リング電極の半径の効果は，神経における電界のシミュレーションを行い，神経線維限界的であった。自由神経終末での電界（レオバース）の選択的刺激について考察した。電磁気分析の結果から，の最小閾値は，6.3kVm-1 であると推定された。電気刺激

表皮内電極の先端の深さは，その電導度が他の組織より

量は，針が長くなるにつれてより深く狭くなり，針の長もはるかに低い角質層の厚さよりも大きくなければな

さを変えることによって刺激部位を制御できることが49

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

示唆された。この研究は，Aβ-，Aδ-および C-線維末端が皮膚の異なる深さに位置するため，表皮内電気刺激が選択的に小径線維の刺激を達成できることを示した。
(Physics in Medicine & Biology 61, 4479-4490, 2016)。

自閉症スペクトラム障害者における自己顔認知に伴う恥ずかしさ情動
守田知代 1，小坂浩隆 2，齋藤大輔 3，藤井猛 4，石飛信 4，

棟居敏夫 3，猪原敬介 5，岡沢秀彦 2，柿木隆介 6，定藤規弘 6（1 大阪大学，2 福井大学，3 金沢大学，4 国立精神･神経医療研究センター， 5 くらしき作陽大学，6 生理研）

人は写真写りの悪い自分の顔写真を見せられると，さを反映する右島皮質前部の活動がみられたのに対

恥ずかしさを感じる。また，その写真を他者に観察さして ASD 群ではみられなかった。また，健常者では，れる場合にはさらに強い恥ずかしさを感じる。本研究

他者が存在する際に，情動処理に重要な前帯状回皮質では，他者理解に困難を抱える自閉症スペクトラムと，他者の心の推測に関わる内側前頭前野との機能的（ASD）においても，恥ずかしさ情動が他者に影響さな結合が強まっていたのに対して，ASD 者ではこのれるかどうかを機能的 MRI を用いて調べた。ASD 者

ような結合力の変化が認められなかった。これらの結および健常者が，自分の顔写真をひとりで見ている条果から，ASD 者における恥ずかしさ情動は，主観評

件と，他者と一緒に見る条件を用意し，それぞれの脳価では健常者と一見変わらないようにみえるが，その活動を測定した。健常者と同様に，ASD 者は自己顔脳内処理過程が異なる可能性が示唆された。

に対する恥ずかしさが他者の存在により強まること(Research in Autism Spectrum Disorders, 26, 16-32, 2016)を報告した。ところが，健常群では主観的な恥ずかし

非侵襲的大脳皮質刺激により痒み知覚が抑制される～経頭蓋直流電気刺激法(tDCS)を用いた検討～中川慧，望月秀紀，小山総市朗，田中悟志，定藤規弘，柿木隆介

本研究では，
大脳皮質感覚運動野を非侵襲的に刺激する

tDCS 刺激には，両側感覚運動野への同時刺激法（dual-

ことで痛み知覚が抑制されるという現象に注目し，痒み知tDCS）を用いた。15 分間微弱な電流を流し，被験者に痒覚に対して，同様の抑制効果がみられるかどうか二重盲検

み知覚の程度を 30 秒ごとに 10 段階で回答させた。その結比較試験にて検討した。大脳刺激には，頭皮上に微弱な電果，左陰極／右陽極条件で，痒み知覚の抑制および痒みの流を流すことで大脳皮質の興奮・抑制性をコントロールす持続時間の短縮が認められた。これらの結果は，tDCS 刺る 経 頭 蓋 直 流 電 気 刺 激 法 （ transcranial direct current

激が痒み知覚を減衰させる一つの手法となる可能性を示

stimulation: 以下，tDCS）を用いた。

している。

痒み知覚は左手前腕にヒスタミン通電法にて誘発し，

50(Clinical Neurophysiology 127: 827-832, 2016)。

研究活動報告／システム脳科学研究領域

顔処理が成人顔に特化するのは文化普遍の現象である：注視行動および脳機能計測による検討
小林恵，Macchi Cassia, Viola（Department of Psychology, University of Milano-Bicocca），
金沢創（日本女子大学人間社会学部），山口真美（中央大学文学部），柿木隆介

日常生活の中で視覚経験を積んだ成人の顔に比べ，視であった。一方，生後 9 ヶ月児は成人の顔のみを有意に覚経験が比較的少ない乳児の顔の識別が困難であると区別した。実験 2 では，新生児および成人顔観察時の生いう知覚的狭小現象が生後 9 ヶ月ごろに生じることが，後 9 ヶ月児の脳活動を NIRS によって計測した結果，成西欧人乳児を対象とした研究で報告されてきた。本研究

人顔観察時にのみ右半球の後側頭部位の活動が上昇しでは，日本人乳児を対象に，注視行動および近赤外分光

た。これらの結果から，成人顔への処理の特化が生後 9法（NIRS）による脳活動計測からこの知覚的狭小を検討

ヶ月ごろに起こるのは文化を超えた現象であり，右半球した。実験 1 では生後 3 ヶ月児・9 ヶ月児を対象に，新の後側頭部位の処理が関与することが示唆された。

生児の顔および成人女性の顔の弁別能力を比較した結(Developmental Science, in press, accepted in 2016)。

果，生後 3 ヶ月児は新生児・成人ともに顔の弁別が可能

心理生理学研究部門【概要】
認知，記憶，思考，行動，情動などに関連する脳活動

理解することを目指す。言語・非言語性のコミュニケー

を中心に，ヒトを対象とした実験的研究をすすめている。

ションを含む人間の社会行動の神経基盤を明らかにす

脳神経活動に伴う局所的な循環やエネルギー代謝の変るため，3 テスラ MRI 2 台を用いて，社会的相互作用時化をとらえる脳機能イメーシング（機能的 MRI）と，時の 2 個体同時脳機能計測を行い，共同注意を始めとする間分解能にすぐれた電気生理学的手法，更には眼球カメ

共同作業の神経基盤を解明している。さらに超高磁場

ラや motion capture による定量的行動計測手法を統合的（７テスラ）MRI を用いて社会脳機能に関連する脳微細にもちいることにより，高次脳機能を動的かつ大局的に構造・機能連関研究を展開しつつある。

7 テスラ MR による高度脳計測基盤技術の開発
福永雅喜，菅原翔，山本哲也，定藤規弘

Lana G. Kaiser（シーメンスヘルスケア），川口浩和（シーメンスヘルスケア），
Gerald B.Matson（UCSF）
MRI による生体観察において，静磁場強度の上昇は，の応用により，全脳を対象に，1.2 mm 等方ボクセルの信号雑音比（SNR）に加え，磁気共鳴の物理パラメータ

機能画像を 2 秒以下の時間分解能にて収集が可能となっである共鳴周波数の上昇をもたらし，MR 信号の位相分た。また，1H MR スペクトロスコピー計測では，エディ

散や周波数シフトが顕著となる。超高磁場 MR にみられティング法を応用することで，脳内のグルコース計測がるこれらの特性は，感度改善による空間分解能の向上や可能となった。本研究成果は，Magnetic Resonance in

組織コントラストの増強に作用する。本研究ではこれら

Medicine 誌に掲載された。引き続き，計測系の最適化ををふまえ，超高磁場７テスラ MR 装置による脳機能計測

進めると共に，脳微細構造・機能連関研究への応用を推技術の初期検討を実施した。多スライス同時励起技術等進する予定である。

51

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

統合失調症と脳皮質下構造変化の横断的検討 -多施設 MRI 研究福永雅喜，岡田直大（東京大学大学院･医学系研究科），越山太輔（東京大学大学院･医学系研究科）
橋本亮太（大阪大学大学院･連合小児発達学研究科）

統合失調症の神経基盤は，未だ不明な部分が多い。注た。今年度は，これらの皮質下体積と記憶機能および認

意や感情のほか，抑制機能や実行機能等に関連を持つ大知社会機能との関連性について解析を実施した。記憶機

脳皮質下領域が注目されているが，統合失調症における能の指標である WMS-R，認知社会機能の指標である

これら脳領域の構造変化に関する報告は一定しない。昨WAIS-III および UPSA-B との関連解析の結果，統合失調

年度までに，11 施設の健常者 1,683 名および統合失調症症患者では，海馬，扁桃体，視床，側坐核において指標患者 884 名を対象にの T1 強調 MRI 画像を用いて，大脳との相関がみられ，統合失調症における皮質下核の神経

皮質下領域構造における体積変化のメタ解析を実施し回路異常を反映すると思われた。

Neural basis for goal-oriented conversation
Masako Hirotani1,2, Takahiko Koike2, Shuntaro Okazaki2,3, Motofumi Sumiya2,
Maho Hashiguchi2, Douglas Roland4, Norihiro Sadato2（1Carleton University, Ottawa, Canada,2National Institute for Physiological Sciences, Aichi, Japan,
3Waseda University, Tokyo, Japan, 4The University of Tokyo, Tokyo, Japan）

While conversation is a dynamic process, requiring many

two speakers. At the behavioral level, if a shared mental

linguistic and social contexts, most of us find it very easy.

model is built between conversational partners, we should see

The proposed research aims to identify the processing

the use of similar lexical items (words) and some indications

mechanisms underlying conversation. 1. Research Questions.

of the speakers’ alignment, i.e., speakers influencing eachA) What is a key to successful conversation between twoother. At the neurological level, “the theory of mind network”

individuals? What linguistic properties support successful

is expected to play an important role in establishing sharedconversation between two individuals? B) What is thediscourse representations. This network is recruited when an

neuroanatomical basis that supports successful conversationindividual tries to understand his or her conversational

between two individuals? 2. Proposed Hypothesis. Thispartner’s state of mind via inference or reasoning (e.g., Saxe,

researchby2009). A similar underlying cognitive mechanism should

hypothesizing that the ease of conversation relies on shared

come into play when two speakers build successful shareddiscourse representations (or shared mental models) between

mental models.

extends

theinteractive-alignmentmodel

触覚による物体の柔らかさ知覚に関する神経基盤
北田

亮，谷川

翼，中川恵理，土斐崎龍一（電気通信大学），Jinhwan Kwon（電気通信大学），
梶本裕之（電気通信大学），坂本真樹（電気通信大学），定藤規弘

ヒトはさまざまな素材の特性を触るだけで推定する

は温度や粗さについては知られているが, 柔らかさおよ

ことができる。この素材の特性抽出に関与する神経基盤

び硬さに関する神経基盤についてはほとんど調べられ52

研究活動報告／システム脳科学研究領域ていない。そこで本研究では MRI 装置内で指に素材を２な脳内ネットワークが柔らかさ強度との関係が認めら段階の異なる強さで押し当てる装置を開発し, 右指に素れた。現在, 押し当てる圧力と柔らかさの神経基盤との材が押し当たったときの柔らかさを判断しているとき関係について詳細な解析を進めている。

の脳活動を計測した。その結果頭頂弁蓋部を含めた広範

リアルタイムでのアイコンタクトの神経基盤：Dual fMRI を用いた研究
小池耕彦，中川恵里，角谷基文，定藤規弘

アイコンタクトとは単に他者の目を見る行為ではな

ン条件のアイコンタクトもおこなった。参加者は条件のく，実時間での情報交換が可能な状態で相互に目をみつ

違いに全く気が付かなかったにも関わらず，オンライン

めあい，自他の行動が影響を与え合い二者が繋がれる，

条件時には，瞬目のタイミングが相手のそれに影響を受ある種の共同作業である。我々は，初対面の二者であっけていた。また小脳半球および前部帯状回の脳活動が，てもアイコンタクトをしている場合に，右中側頭回の脳オンライン時に高かった。加えて前部帯状回と前部島皮活動が相関するという先行研究(Koike et al., 2016)をもと質への機能的結合が，オンライン時に増強されていた。

にして，リアルタイムでのアイコンタクトが自他を繋ぐ

これら領域間での情報伝播の方向性を解明するため，

神経基盤を検討した。2 名の被験者は，dual-fMRI 装置に

Dynamic causal modeling 解析をおこなった。小脳-前部帯

入り，ビデオコミュニケーション装置を介してアイコン状回-前部島皮質で構成されるネットワークのうち，前部

タクトをおこなった(オンライン条件)。また映像遅延装島皮質から前部帯状回への因果的結合に，オンライン性置を利用することで，相互作用が存在し得ないオフライが影響を与えていることも明らかになった。

共同注意の神経基盤の解明：Dual fMRI を用いた研究
小池耕彦，田邊宏樹（名古屋大学大学院・情報学研究科），定藤規弘

共同注意とは，視線を介したコミュニケーションであの結果は，右中側頭回-右下前頭回で構成されるネットワ

る。みつめあっている二人のうち，ある空間位置に存在ークが，共同作業中に繰り返し利用され，強化されていする物体に対して一人が視線を向け，その視線をパートる可能性を示唆する。この結果を受けて我々は，Dynamic

ナーが追従し，最終的に物体上で視覚的注意を共有する。

causal modeling (DCM) 解析により，共同注意課題中の脳

この共同注意は，二者が同じ目的をもって協力している内ネットワークを検討した。その結果，initiative joint

ことを理解する上で，重要な役割を果たすことが知られattention (IJA)と reactive joint attention (RJA)では行動自体ている。我々は，二者が繋がれ互いを理解する仕組みを，には大きな差があるにも関わらず，右中側頭回から右下

共同注意中の脳活動および前後のみつめあい課題中の前頭回へと向かうネットワークが，IJA と RJA のどちら

脳活動から検討した。共同注意前後の二者のみつめあい

でも共通して利用されていることが明らかになった。まで，右下前頭回で二者間の脳活動同期が高まる際に，活た DCM 解析は，右前部島皮質が IJA と RJA に関連した

動同期の増加に比例して右中側頭回と右下前頭回の脳神経基盤を繋ぐと共に切り替えるハブとして機能して内機能的結合が増加していることが明らかになった。こいることを示した。

53

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

聞き手の承認反応が第二言語学習に及ぼす効果とその神経基盤の解明
中川恵理，角谷基文，小池耕彦，定藤規弘

単語をどの程度覚えているかを測るサプライズテスト

ヒトは社会的な生物であり他者とのやりとりの中でを行った。

言語を獲得していく。本研究では聞き手の承認反応が第二言語学習に与える効果とその神経基盤を明らかにす実験の結果，承認反応（頷き動画/ “GOOD”）は否定的るため，fMRI 実験を実施した。被験者は文字提示されな反応（首振り動画/ “BAD”）やその中間的な反応（静る疑似英単語を音読し，英語教員からのフィードバック

止動画/ “SOSO”）よりも気分評定値が有意に高いことがを観察した。フィードバックは２つのモダリティ（動画示された。また，他者よりも自分に対する反応のほうが/文字）につき３種類あり，被験者はそれを観察した直後

嬉しいと感じられることがわかった。この行動指標に対の気分を評定した。コントロールとして他者（コンピュ

応する神経基盤とフィードバックによる学習効果を現ータ）が単語を音読する条件も設けた。さらに音読した

在検討中である。

7T 機能的核磁気共鳴撮影を用いた脊髄損傷後の回復過程における大脳機能連関の解析當山峰道，福永雅喜，山本哲也
伊佐中川正（京都大学大学院医学研究科神経生物学）

浩（京都大学霊長類研究所統合脳システム分野）

マカクザルの皮質脊髄路損傷後に見られる手指機能のめた撮像条件検討を行い，日内及び日別撮像間で再現性の回復過程において，脳の大規模回路にどのような変化が起高いデータを得ることに成功した。また，シーメンスとのきているかは不明であった。そこで本研究では，皮質脊髄共同研究により，高精度の歪み補正用撮像シークエンス，

路を損傷させたマカクザルの麻酔下安静時 MRI データを高分解能拡散強調画像シークエンスを開発した。これらの高磁場 7T MRI で取得し，機能回復に伴う大規模回路の再サルに特化した撮像条件下で，脊髄損傷後サルの継時的な編がどのように起きるかを解析することを計画した。今年

データ収集，解析とともに，年度末に導入した 7T 用サル

度は，現在稼働中の 3T MRI を用いて麻酔深度の調整を含

コイルの最適化をすすめる予定である。

新たな MRI データ解析プラットフォーム“HCP Pipelines”の 7 テスラ MRI への導入
山本哲也，菅原翔，福永雅喜，定藤規弘

7 テスラ MRI により，より高い空間分解能での fMRI

スラ MR 装置や異なる撮像モダリティーで撮像されたデ撮像が可能になった。一方，静磁場や励起パルスの不均ータを一元的に扱える解析環境を整えた。今後，皮質領一性に伴う画像の歪みや輝度勾配等のアーチファクト域を何層にも分けて層毎にデータをサンプリングしたは顕著になる。本研究では，米国のワシントン大学を中りする等，高解像を最大限に生かした fMRI 解析を展開心とした Human Connectome Project（HCP）が提供する，する予定である。この他，HCP パイプラインをヒトのみ

高度な前処理を始めとした MRI データ解析プラットフ

ならず，サルにも適用できるようにし，共通のツールでォーム“HCP Pipelines”を 7 テスラ MRI に導入し，これの種間比較を行えるようにする。

らのアーチファクトの低減を図った。また，既存の 3 テ

54

研究活動報告／システム脳科学研究領域

表情模倣に関与する神経基盤の検討
宮田紘平，小池耕彦，中川恵理，原田宗子（広島大学），角谷基文，定藤規弘

表情や行為が模倣されると，ポジティブな感情や模倣

ネガティブを両端とした七件法で内省報告を行っても者への親近感を生む。これまでの脳イメージング研究でらった。その結果，模倣されることは表情の種類に関わは，被模倣に関わる神経基盤は模倣の神経活動と直接比らずポジティブな感情を誘引し，内側前頭前野，両側の較することで描出されてきた。本研究では，2 人同時に側頭頭頂接合部と小脳，右側下前頭回，島皮質，補足運

表情を生成する統制条件を用いて，表情の被模倣と模倣

動前野で賦活が生じることが示された。模倣時にはこれに関わる神経基盤を調べた。16 ペアの参加者は 2 台の機らの領域で有意な活動は観察されず，模倣と被模倣は全能的磁気共鳴画像装置にそれぞれ入り，笑顔，悲しみ顔く異なる神経活動を示した。

の表情模倣課題を行った。各課題後には，ポジティブと親子間および夫婦間における共感に関連する心理・神経メカニズムの解明
間野陽子，板倉昭二（京都大学大学院文学研究科），定藤規弘

社会性において重要な役割を果たす共感には，感情的ことは，親子間や夫婦間の役割を理解することにつなが

共感と認知的共感があり，発達段階の過程で獲得されてると考えられる。今後は，自分の子に対する親の共感のいくものとされている。しかしながら，親子間や夫婦間

心理・神経メカニズムを解明する fMRI 研究を行う予定などの自己と親しい他者との双方向の共感が同期してである。具体的には，母親と父親それぞれの，自分の子いく過程の心理的・神経学的メカニズムは明らかにされに対する共感の性差を，脳賦活部位の類似性または差異ていない。共感が同期する過程に必要な認知機能に関しを 調 査 す る こ と に よ り 明 ら か に し ， Dual MRI 装 置て，発達心理学および神経科学のアプローチを用いて，(Verio)を用いて，子に対する母親と父親の共感の同期を

家族内の共感体験に関与する心理・神経基盤を探究する

検討する予定である。

手指の系列運動学習による記憶の神経基盤：機能的 MRI を用いた研究
濱野友希，菅原翔，吉本隆明，定藤規弘

運動技能は，速さと正確さによって計測される。運動

重要性を表す中心性が，学習に伴い頭頂間溝の前部領域

技能学習によって，より素早く，より正確な運動遂行がにて増強することが示された。一方，正確さ重視の学習実現されている。同一の運動技能を学習する場合であっでは，一次運動野と運動前野で中心性の増強が認められても，速さに重点をおいた学習と，正確さ重視の学習がた。さらに，一次運動野の運動技能実行時の課題関連活考えられる。異なる学習形態に応じて生成される運動記

動は，いずれの学習形態でも学習に伴う増加を示した。

憶痕跡の形成過程を解明するため，運動技能学習中の機以上の結果から，学習形態に応じて記憶痕跡は頭頂葉と能的磁気共鳴画像データを解析した。結果として，速さ運動前野に分散して形成され，運動技能実行時には一次重視の学習では全脳ネットワーク内での各ボクセルの運動野にて統合されると結論づけた。

55

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

助詞処理の神経基盤：日本語母語者および非母語者の比較
角谷基文，笠井千勢（岐阜大学），小池耕彦，吉本隆明，青木直哉，定藤規弘
第二言語として日本語の文法を学習する際に，最も難語者と比べて非母語者は，助詞の発話の反応時間が遅く，しいのが助詞の使い方であることが知られている。日本

発話した助詞の正答率が低かった。また，脳画像データ

語を複数年使用している学習者でも不適切な助詞を使解析の結果，母語者と比べて非母語者の助詞の発話に伴用していることが報告されている。しかし，非母語者がい左下前頭溝が強い活動を示した。これらの結果は，非助詞を使用する際にどのような処理をしているのかに

母語者にとって助詞の使用は言語的負荷が高く，左下前

ついては不明な点が多い。本研究では，日本語母語者と頭溝の活動が困難な助詞発話過程を制御している可能複数年日本語を使用している非母語者を対象に，正しい性を示唆している。

助詞を考え発話する fMRI 課題を行った。その結果，母内部状態依存および非依存の食品の表象
吉本隆明，近添淳一，岡崎俊太郎，角谷基文，高橋晴香，中川恵理，小池耕彦，北田亮，岡本士毅，

小阪浩隆（福井大学），中田正範（自治医科大学），矢田俊彦（自治医科大学），定藤規弘

外界の情報は脳内で多次元的に表現される。しかし，

多ボクセルパターン解析の結果，紡錘回などのカテゴ全く同一の対象であっても，その脳内表現（表象）が常リー認知に関与する領域では，同じ刺激をみるときの脳に同一であるとは限らない。例えば，満腹時には興味の活動のパターンは変化しなかった。一方，前頭眼窩野でなかった食品が空腹時には魅力的に感じられることがは同じ刺激をみるときの脳活動のパターンの変化がみある。この現象は，対象認知が内的状態の変化に応じてられ，そのパターンの変化は価値の評定値の変化と関連

部分的に変化する可能性を示している。この現象が脳内していた。内的状態の変化に影響されない対象認知の機のどのような機構によって支えられているかを明らか

構と，内的状態の変化に応じる柔軟な機構があることがにする目的で，私たちは空腹時・満腹時双方に，食品画示唆された。

像の価値を評定する fMRI 実験を行った。

注意効果と報酬期待効果による一次運動野準備賦活説の検証
西東倫太朗，菅原翔，山本哲也，濱野友希，福永雅喜，定藤規弘

注意効果は事前の注意刺激により次の刺激に対する酬・失敗で罰・報酬変化なしの 3 条件を割り当てた課題

反応時間が短縮する現象である。この現象は，注意によを作成した。これを用いて被験者 8 名に対し反応時間をって一次運動野で生じる事前賦活が動作コストを低減計測したところ，注意と報酬期待共に有意な反応時間短することによって説明されている。一方報酬の期待によ縮を来した。現在 MRI を用いた実験を遂行中であり，一っても反応時間短縮が生じることが知られている。報酬

次運動野準備賦活説の検証及び関連領域のネットワー

期待効果と注意効果の神経基盤の異同を明らかにする

ク解析を行う予定である。

ために，注意刺激からの Go/NoGo 課題に対して成功で報56

研究活動報告／個別研究

個別研究
個別研究（村上研究室）【概要】
村上研究室は最終年度となり，これまで実施してきたして「唾液腺」を刊行し，その基礎の章を担当し，全国

唾液腺の傍細胞輸送の研究を完成させるべく実験を実の生理学，生化学，解剖学，病理学，薬理学の共感, ，施した。残念ながら論文は国際雑誌に受理されなかった研究者らの意見，執筆を集約した教科書として刊行した。

が，共同研究者が改訂を加え，論文受理を目指している。

傍輸送の研究として，残っていた大きい分子量の蛍光

唾液腺国際シンポジウムとして第 4 回ニールスステン

物質の通過測定および, 刺激時のタイト結合周辺の膜振センを岡崎コンファレンスセンターで開催した。また日動について，新しい実験結果を加えた。また富永研究室

本唾液腺学会に海外唾液腺研究者を招聘し，学会の国際と共同して，マウスの顎下腺の水分分泌への TRP 信号系化を目指した。また，これまでの研究成果を若い研究世の関与の研究を継続した。

代に伝えるために，日本唾液腺学会 60 周年記念出版とラット顎下腺水分分泌における傍細胞輸送の関与
村上政隆，橋本貞充（東京歯科大・生物），成田貴則（日本大生物資源・生化学）

刺激持続時の唾液分泌の大部分は傍細胞分泌である。
その経路，駆動力，タイト結合の開閉を明らかにする目的で本研究は行われた。

駆動力は主としてタイト結合の両側にかかる静水圧差であった。
さらに，タイト結合周辺の振動の精密測定のために灌経細胞輸送の開始と傍細胞輸送が最大に流腺全体の動きをキャンセルするために，留置した蛍光なる時間には，約 30 秒の時間差があることを発見した。

ビーズを３次元で追尾し，実験画像のアーチファクトを

村上らは

当初

この最初の 30 秒間にタイト結合直下の細胞骨格が動的変化を起こすこととタイト結合が緩み傍細胞輸
送が開始されると仮定して実験を開始した。

除去する方法が完成した。
タイト結合を通過する水分の駆動力を主として静水圧差とすれば，分泌刺激による血管拡張および毛細血管

あらかじめフォーレンにより痛みを除去した雄性床の増加により，分泌終末部の血流が増加し，局所の圧

Wistar/ST ラットをチオペントタールで麻酔し，顎下腺をが増加することを想定し，観察確認しなければならない。

摘出，唾液排出導管，動脈，静脈にチューブを挿管し，しかし，唾液腺において，この変化は形態的に観察され酸素 100%で飽和した人工灌流液を拍動ポンプにて動脈ていなかった。すなわち，用いた血管灌流は拍動ポンプより定流灌流した。臓器は恒温チャンバーに設置し，による定流灌流であり，分泌刺激時の血流変化をとらえ

37℃の条件を保った。経路を査定するため，種々の分子ることが出来ない。

量の蛍光マーカーは従来使用した Lucifer Yellow および

今回，血管内皮細胞を染色して微小循環を評価する方

Sulforhodamin B(これらの色素の分子量は約 400 dalton),法を開発した。ムスカリンによる刺激中に，細い毛細血

また，生理活性をもたないペプチド鎖に蛍光タグを付け，管が増加することを観察した。本研究計画のタイト結合

800，1500，4000dalton の大きさで合成を依頼し用いた。

近辺での振動の観察のため 3 つの重要な基本研究を実施

水分分泌速度に対する，唾液・灌流液のマーカー濃度比

でき，最終段階である振動の観測につなげることができをプロットした。異なる大きさのマーカーでも同様の関た。

係が得られ同じ経路を通ることが示された。また，その57

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

個別研究（大橋研究室）【概要】
当研究室では細胞内膜系の生理機能とそれを担うメ
カニズムをテーマに研究を行なっている。細胞内膜系でしているか，その原理とメカニズムの研究が精力的に進められている。

は，生体膜の分裂・融合によってオルガネラを行き来す

我々は，発生過程のシグナル制御, 特に平面細胞極性

るメンブレントラフィックにより,物質の輸送，分配が行(PCP)形成に注目し,そこで細胞内膜系がはたす役割と，われている。分子は，その機能を発揮すべき細胞内外のそのメカニズムの研究を進めている。PCP シグナルは，

正しい場所に送り届けられる。この「古典的な」物流機

内耳の有毛細胞が一貫した方向性を示すように，組織全能に加え，メンブレントラフィックが，一見無関係な細体のグローバルな極性を感知して個々の細胞の極性を

胞間，細胞内のシグナル伝達において，これまで考えら生み出す役割を果たしている。その空間情報制御をになれてきた以上に様々な役割を担っていることが注目さう特徴から,位置情報とシグナル制御の重層的関係が興れている。 分子の輸送選別が，シグナル伝達の分岐選

味深い系である。組織レベルと細胞内レベルの時空間情別に直結していることを背景に，細胞内膜系が位置情報報をつなぐインターフェイスとしての細胞内膜系の役を介してシグナル伝達の動的な制御の場をいかに提供

割を解明することが,現在の主要テーマである。

細胞内膜系の選別輸送のメカニズムと発生シグナル制御
大橋正人，木下典行（基礎生物学研究所）

哺乳動物モデル細胞系とアフリカツメガエルの発生

関連する新たな制御因子の探索を可能とするため実験

実験系を相補的に利用し，PCP シグナルを制御する細胞系の最適化を進めた。本年度は新たな方法論を導入して内膜系タンパク質の候補を見出してきた。これまでに，シグナルの定量的検出を試み，細胞のポピュレーション

これらの制御機能分子のいくつかについて細胞内局在の変化をとらえて定量化が可能となってきた。定量性のを規定する配列構造を同定し,その作用が，PCP シグナル

信頼性をさらに確保すると同時に，スループットの改善

下流の細胞骨格制御と関連していることを示唆するデを図り，実験系の完成を目指している。制御分子の同定,ータを得ている。また,タンパク質機能阻害実験系の工夫

細胞内局在と機能の相関の解析をよどみなく行う事がと，それを元にした機能阻害スクリーニングによって,実現しつつある。

個別研究（毛利研究室）【概要】
受精は雌雄の性を持つ生物における雄性配偶子（精のか不明な部分が多い。また，卵が活性化されるために子）と雌性配偶子（卵）の融合に伴う劇的で普遍的な活はどのように雌雄両配偶子が成熟するのか, まだ謎が多性化現象である。それは個体発生という重要な現象に導い。普遍的な現象として受精時には卵内の Ca2+ が著しく。しかし, 受精機構の詳細はいまだに謎に満ちている。

く増加することが知られている。哺乳類, 鳥類, 一部のどのように精子が卵に近づいてどのように卵を活性化

爬虫類，両生類では卵内 Ca2+ 変化は精子が持ち込むタさせるのか，その刺激のシグナルは何でどのように卵にンパク質によって引き起こされることがわかってきた伝えられるのか, その後, 卵内でどのような反応が引きが, もっと単純な海産無脊椎棘皮動物ウニやヒトデでは起こされて発生のプログラムがどのように実行される

まだ不明である。本年度は昨年に引き続き, 数種のウニ

58

研究活動報告／個別研究

卵の受精時および, イトマキヒトデ卵母細胞の成熟過程

べられていなかった活性電流と卵内 Ca2+ 変化の関係にについて電気生理学とイメージングにより, これまで調ついて研究を行った。

ウニ類卵受精時のカルシウム遊離機構と活性電流の研究
毛利達磨

日本産 3 種のウニ, バフンウニ, アカウニ, タコノマ
Ca2+

き起こす機構を考える上でまだ未知の機構が存在して変化と活性いることを強く示唆した。次にそれぞれのウニ類卵で活電流について比較検討する実験を開始した。最初に細胞性電流を測定したところそれぞれ特徴的なパターンが内 Ca wave の解析を行った。カルシウム遊離を引き起こあることがわかった。活性電流の最大値はアカウニで最す物質として IP3, cADPr, NAADP が知られているがそれも大きく次にイトマキヒトデ, タコノマクラ, バフンウ

ぞれマイクロインジェクションした時, ミックスした時ニの順になった。また，イトマキヒトデ以外の 3 種ではの Ca 増加が受精時の Ca wave と同じなのか三物質混合

精子が侵入しやすい-20mV 電位固定では L. variegatus とのインジェクションで受精時の Ca wave が模倣できるの異なり最大値の後に非常に強い外向き電流を示した。まかバフンウニでイメージングを試みた。その結果濃度をたそれぞれのウニ類卵で卵内 Ca2+ 変化と電流が特徴的

上げてインジェクション量を減らしても，三種を混ぜてなパターンを示した。このことは関わるチャンネルの量

インジェクションしても精子が引き起こす Ca wave は模が異なるのか異なる電流なのか今後の検討を要する。

クラとイトマキヒトデの受精時の卵内倣ができないことがわかった。このことは Ca wave を引

イトマキヒトデ卵母細胞成熟過程におけるカルシウム遊離機構と活性電流の研究
毛利達磨，経塚敬一郎（東北大学大学大学生命科学研究科）

昨年，イトマキヒトデの状態が悪いことが指摘されて

モン 1―メチルアデニンの閾値以下 (0.02-0.04 μM) 処理

いたので昨年の結果が正常でない個体の状態によるもで成熟が不完全な成熟途上卵の状態になる。成熟途上卵のかどうか本年も同様の実験を行った。イトマキヒトデ

では媒精すると卵内 Ca2+ 変化とそれに対応する活性電卵母細胞の成熟過程において，精子刺激に対する細胞内流の変化が増減するパターンが多く観察された。十分なカルシウムと活性化電流を測定した。イトマキヒトデ卵

閾値濃度 (1 μM) 存在下で 15 分処理途中の成熟途上卵では受精時の活性電流には肩の部分が存在せず内向き母細胞でも同様なパターンになることがわかり, 本年での鋭い電流を示し最大値を迎えその後不活性化して外も同様の結果になった。未成熟卵母細胞, 成熟途上卵,向き電流に変化する。その後も受精前の電流レベルには成熟卵でのそれぞれの活性電流は細胞内カルシウム濃戻らず 10 数分は平衡状態にあった。

度に対応した増減する特徴的なパターンを示した。さらイメージングとの同時測定の結果の活性電流の一部
は細胞内カルシウムイオン依存性であった。卵成熟ホルにカルシウム遊離機構を阻害する処理をした時の活性電流, 卵内 Ca2+ 変化を測定して論文にまとめる。

59

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

研究連携センター【概要】
研究連携センターは 2016 年 4 月に設立され活動を開

れは，多数の脳科学関連の新学術領域等の日本全国の脳始した。本センターは，共同利用研究推進室，学術研究

科学研究者を横断的に束ねて毎年全体会合を行う，これ支援室，NBR(National Bio-Resource) 事業推進室，流動連まで「包括脳」が担ってきた役割を継承するものである。

携研究室，国際連携研究室の 5 室により構成される。（1）（3）生理学研究所はこれまで実験用サルの供給事業を共同利用研究推進室は，大学共同利用機関として生理学行ってきた。NBR 事業推進室は，この事業の担当部署を研究所の担う重要な役割である共同利用研究の推進を明確化し，これまでの脳機能計測・支援センターの霊長担う。具体的には，共同利用研究の実施希望者に対し対類モデル動物室を改変して設けられた。（4）流動連携

応できる研究手法や研究部門を紹介する等のいわば相研究室は，2015 年度末で閉鎖となった多次元共同脳科学談窓口としての役割を果たし，また機器設備や研究手法

推進センターから本センターに移設されたもので，国内に関する要望の汲み上げも行う。（2）生理学研究所はの研究者のサバティカル滞在による研究の推進を目的

基礎生物学研究所と共に，2016 年度より新学術領域研究として，随時募集を行っている。（5）国際連携研究室「学術研究支援基盤形成」のひとつである「先端バイオは，外国人客員教授が長期滞在して運営する 3 年の時限

イメージング支援プラットフォーム」事業を担当してい付き研究室で，国際連携研究の推進を目的としている。

る。学術研究支援室は，このプラットフォームにおける2016 年度までの 3 年間は，Rabirov Ravshan 外国人客員教

光学顕微鏡，電子顕微鏡，機能的磁気共鳴装置等を用い

授（ウズベキスタン）が研究室の代表者として，細胞容た先端的技術支援の遂行をサポートする。また，学術研

積調節に寄与する Cl-チャネルの分子同定と機能メカニ

究支援室は「次世代脳」プロジェクトの支援を行う。こズムの解明等を目指した研究を推進した。

共同利用研究推進室【概要】
共同利用研究推進室は，全国の大学や研究機関等に所属にも積極的に取り組んでいる。共同利用研究推進室では，する研究者が生理学研究所においてスムーズに共同研究

これらの最先端設備や研究技術を必要とする全国の大学を円滑に遂行することができるようサポートするためのや研究機関，企業等に属する研究者と，生理学研究所を繋

総合案内窓口として，2016 年度に発足した。生理学研究

ぐことを第一の目的とし，関連学会や生理学研究所外で開所では，他大学や研究機関では購入，維持，管理，運営が催される研究会などへ研究所紹介のためのブース展示を困難な連続ブロック表面走査型電子顕微鏡（3D-SEM）や行うなど，共同利用研究を周知，支援する活動の全般を担

多光子励起顕微鏡などの各種顕微鏡や，２個体間同時計測っている。

磁気共鳴画像装置（dual fMRI），7 テスラ MRI，脳磁場

本年度は，2016 年 10 月 24 日，25 日に九州大学馬出キ

計測装置（MEG）など，最新の大型実験機器を多数整備

ャンパスで開催された生理学研究所研究会「心臓・血管系

し，全国の研究者へ機器と人的な技術支援を行っている。

の包括的な機能統合研究」と，10 月 26 日〜28 日に開催さまた個々の研究室で作成，調整が困難な高品質のウイルスれた第 47 回生理研国際シンポジウム「Decording Synapses」

ベクターの作製拠点としての役割を担い，脳科学研究に有にてブース展示を行い，ポスター貼付や資料配布など，共用なウイルスベクターの開発・作製・提供と，技術的支援

同利用研究に関する情報提供を行った。

60

研究活動報告／研究連携センター

学術研究支援室【概要】
学術研究支援室では，研究所のミッションの一環とし審査，支援の実施に関するサポートを行った。また，平成 29 年 2 月 19 日～20 日には，支援内容の紹介と支援をて，以下の 2 つの事業の運営を進めている。

受けた研究報告会を兼ねた 1 回目のシンポジウムを開催
・先端バイオイメージング支援プラットフォーム（ABiS）

した。

平成 28 年度より開始された新学術領域研究（学術研
究支援基盤形成）の 1 つである，ABiS の運営事務局を

・「次世代脳」プロジェクト

担当している。狩野客員教授が代表を務める ABiS は，

平成 28 年度に，10 を超える脳科学分野の新学術領域

生理学研究所と基礎生物学研究所が中核機関を担う，各研究が協力し，全体会合を行うための枠組である「次世種顕微鏡や MRI による先端的イメージング観察及び画

代脳」プロジェクトが立ち上がり，当室はその事務局を像解析技術支援プラットフォームであり，共同利用研究務めている。本プロジェクトは，全国の脳科学研究者をと相補的な取組として，全国の連携機関とネットワーク

横断的に束ね，若手育成を主眼においたシンポジウムのを構成し，オーダーメイド型の支援を行う事業である。

企画，ウェブサイト運営やメーリングリストによる関連

今年度は，ウェブサイトの立ち上げや説明会の実施，情報発信を行い，脳科学コミュニティを支える取組を進

種々の学会でのブース出展やシンポジウム共催によるめている。今年度は，平成 28 年 12 月 19 日～21 日に第周知活動を行った。さらに，公募の枠組みを作り，募集，

1 回冬のシンポジウムを実施した。

NBR事業推進室【概要】
文部科学省補助事業ナショナルバイオリソースプロジ（２）研究用ニホンザルの提供事業の実施

ェクト（NBRP）「ニホンザル」は平成 14 年に発足し，提供数については３１件８１頭の応募があり，
３１件７

自然科学研究機構生理学研究所が代表機関となって京都６頭が採択された。平成 28 年度内の提供は７６頭，その大学霊長類研究所（分担機関）と共同推進してきた。ニホ

うち多年度申請１７頭，４頭は去年度積み残し分であり，ンザルは優れた認知能力を持ち，我が国の高次脳機能研究

今年度申請に対しては５５頭が提供された。提供先機関はに不可欠なモデル動物である。NBRP「ニホンザル」は病自然科学研究機構，大阪大学，豊橋技術科学大学，新潟大

原微生物学的にも安全かつ付加価値の高い実験用動物と学，北海道大学，東北大学，金沢大学，東京医科歯科大学，

して繁殖育成し，国内の研究者を対象に安定して提供する

理化学研究所，玉川大学，近畿大学，獨協医科大学，放射体制を構築することを目的としている。事業推進の柱とし線医学総合研究所，山梨大学，京都大学，関西医科大学，て平成 28 年度は以下４つの業務を行った。なお，平成 29

国立精神・神経医療研究センターである。

年度からは京都大学霊長類研究所を代表機関，自然科学研（３）研究用ニホンザルの組織試料提供の実施

究機構生理学研究所を分担機関とする新体制で第４期

NBRP「ニホンザル」事業がより広く周知されるに伴い，NBRP「ニホンザル」を実施する予定である。

血液等の組織試料を要望する研究者からの問い合わせが（１）研究用ニホンザルの繁殖・育成体制の整備増えたため，提供組織試料の確保や輸送方法など解決すべ

ニホンザル繁殖事業の集約のために，年間８０～９０

き課題は多くあるが，平成 26 年度から組織試料の提供を頭を生産して年間７０頭を出荷する体制へ移行し，生理学試験的に開始し，引き続き平成 28 年度も組織試料の提供

研究所外部委託施設でのサル繁殖事業の停止を続けていを行った。応募数は１０件（血液３件，全身１件，上唇・る。なお，平成 28 年度末時点で繁殖母群２０４頭，育成

下唇１件，口腔・肛門粘膜１件，咽頭１件，生殖器２件，仔ザル９９頭を飼養保管している。

顔面写真１件）であった。

61

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（４）プロジェクトの総合的推進

めに使用者会議を開催すると共に，情報伝達のためにホー

１）委員会等の実施

ムページを活用した。また，実験動物使用者会議を開催し，運営委員会の開催は，生理学研究所外部委託施設からのユーザーとの意見交換を行った。

サル提供再開についてメール会議１回，事業計画のための

３）事前講習会の開催

議論を１回，全体的な進捗状況，計画の達成状況について

事前講習会を開催して，ニホンザル提供を希望する研究

１回，申請課題の再審査についてメール会議２回，及び年者に対して教育と指導を行った。今年度は第２３回大阪府

度の総括のための１回の計５回であった。供給検討委員会

大阪市，第２４回東京都品川区の計２回開催した。

はリソース提供応募書類を審議するために２回開催した。

４）ニホンザル終生飼養保管施設ワーキンググループ

疾病検討委員会については，メール会議２回を含めて計３

生理学研究所外部委託施設の繁殖母群について話し合回，疾病の原因究明および感染防護，その他疾病全般に関うために，２回開催された。今後，生理学研究所所長の諮する事項を調査審議するために開催した。

問機関として設置される母群検討委員会に引き継がれる予定である。

２）ユーザーコミュニティとの連携
研究者コミュニティとの連携協力，情報の共有を図るた

サルレトロウイルス５型（SRV5）の高感度検出系の作製
東濃篤徳，南部篤Simian Retrovirus (SRV) はベータレトロウイルスの１

プルとネガティブコントロールの間で比較的明確な蛍種であり，宿主ゲノムにインテグレートする特徴を持つ。

光強度の差が見られた。血液サンプルへの適用において

アカゲザル，カニクイザルでは無症候性の感染が報告さは，ゲル電気泳動法では検出および定量は困難であった

れている。一方でニホンザルでは感染すると血小板減少が，Digital PCR 法では，サンプル 1 µl あたりの濃度を算症，免疫抑制症状，神経症状を引き起こし，感染個体は出できた。結果として，ゲル電気泳動法に比べ高い検出

高確率で死亡する。サル繁殖施設では検査を繰り返すこ

感度の検査系を作製できた。さらに絶対定量が可能でサとで安全を確認しているが，検査系には検出限界があり，ンプル中のコピー数を計算可能であるため，検出精度も潜伏感染している可能性は否定しきれない。現時点では向上できたと考えられる。

封じ込めに成功しているが，いつ再発生するかは不明でDigital PCR 法を導入し，検査系を改良することで，検あるため，現行の検査系の高感度化を目指すことを目的

出感度をゲル電気泳動法に比べ 10 倍〜100 倍向上できた。

とした。Digital PCR を導入し，検出感度，検出精度の向さらに，サンプル 1 µl あたりのコピー数が計算されるこ上を検証した。なお，標準サンプルとして SRV5 断片のとや，蛍光強度の比較が可能であることから，検出精度

合成核酸(10 ng/µl)を作製し用いた。

も向上したといえる。今後，SRV 陽性個体血液から，ウ

ゲル電気泳動法では，107 希釈のサンプル使用時，バ

イルスゲノムの検出を試み，さらなる感度・精度の向上

ンドは視認できたが，108 希釈ではバンドの視認は困難を目指し，プライマー・プローブを改良する。さらに，

PCR 法では 108〜109 希釈のサ使用したプライマー・プローブについてリアルタイムであった。一方で Digital

8 希釈サン

ンプルの使用時でも検出することができ，1062

PCR を用いた検証実験を予定している。

研究活動報告／脳機能計測・支援センター

脳機能計測・支援センター
形態情報解析室
【概要】
形態情報解析室では，医学生物学専用超高圧電子顕微

28 年度は，ウイルス粒子から神経組織の観察にいたるさ

鏡（Biomedical-HVEM），低温位相差電子顕微鏡（Cryo-

まざまな生体試料の三次元形態研究について，合計 10

PCTEM），連続ブロック表面走査型電子顕微鏡（SBF-

課題が採択され実施された。また，Cryo-PCTEM では，SEM）などを駆使して，バクテリアや生体組織などの比膜タンパク質からウイルス粒子の高分解能単粒子構造

較的大きな試料の立体形態観察から，細胞，ウイルス，解析，SBF-SEM では，神経細胞や寄生性病原虫の立体形

タンパク質などの無染色氷包埋試料による高分解能三態解析などの共同研究が行われた。本研究室では，これ次元構造解析などを行っている。Biomedical-HVEM は，らの共同研究を遂行すると伴に，それぞれの課題を達成

生理研を代表する共同利用実験機器の一つであり，毎年するための手法および付属装置の開発，電顕画像からのこれを利用した研究課題も全国から募集している。平成

最適な立体再構成法の研究も合わせて行っている。

染色体に似た構造をシアノバクテリアの一種で発見し 低温超高圧電子顕微鏡を用いて解明
村田和義
金子康子（埼玉大学教育学部）

シアノバクテリアは海や池に広く生息し光合成をする

よって，シアノバクテリアの一種では，細胞分裂の際２倍バクテリアの一種である。そしてシアノバクテリアは昼かに複製された遺伝子 DNA が染色体に似た構造体を作り，ら夜に変わる瞬間に一斉に細胞分裂することが知られて分裂後の新しい２つの細胞に分配されていくことが明らいる。本研究では，その一種である「シネココッカス＝エかになった。

ロンゲータス（Synechococcus elongatus PCC7942）」が，今回の成果は，バクテリアのような単純な生物がより複細胞分裂する際私たちの細胞の染色体に似た構造体を作雑な生物へと進化するその一つの過程を表していると考ることを発見した。そして低温超高圧電子顕微鏡を用いて，えられ，私たちのような高等で複雑な生物がいつ，どのよ

その構造を詳細に調べることに成功した。

うに作られてきたかをひも解くためのヒントになると期

通常バクテリアには，細胞のような遺伝子が膜に包まれ待される。

た核はなく，分裂に際しても染色体構造はとらず，２倍にMurata K, Hagiwara S, Kimori Y, & Kaneko Y (2016)

複製された遺伝子 DNA が細胞の成長にともない伸張する

Ultrastructure of compacted DNA in cyanobacteria by high-

細胞膜にくっついて新しい細胞へと分配される。本研究にvoltage cryo-electron tomography. Sci Rep 6, 34934.

63

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

マウスノロウイルスのタンパク質感染受容体を発見し，そのウイルス粒子への結合部位を推定
村田和義
芳賀

慧，藤本

陽，戸高玲子，村上耕介，横山

ノロウイルスやロタウイルスに代表されるウイルス

勝，片山和彦（国立感染症研究所）

より，Viron と VLP の構造の違いを推定した。

感染による下痢症は，世界中で年間数百万人規模の感染

我々の共同研究グールプは同時に MNV の感染レセプ者を出し，大きな社会問題となっている。特にノロウイ

タ ー の 研 究 を 進 展 さ せ て お り ， RAW 細 胞 膜 に あ る

ルスは，病原性発現機構を研究するためのモデル動物，

CD300lf, CD300ld 分子が MNV 粒子を細胞内に取り込む

効率良くウイルスを増殖させるための培養細胞がない

レセプターとして機能することを発見した（Haga et al.,ため，現在有効な治療法が見つかっていない。本研究でPNAS 2016）。CD300lf 分子の分子構造は X 線構造解析

は，唯一培養細胞で安定して増殖させることが可能なマによって解かれていたため，本研究で明らかにした MNV

ウスノロウイルス（MNV）を用いて，その三次元構造を

キャプシドタンパク質との分子ドッキングシミュレー

クライオ電顕により解析し，ノロウイルスの感染メカニ

ションを行った結果，CD300lf は，MNV の P ドメイン二ズムを明らかにする。

量体が組合わさる側面に結合することが示された。

MNV の構造タンパク質 VP1 ゲノムのみを昆虫細胞でHaga K, Fujimoto A, Takai-Todaka R , Miki M, Doan YH,

発現させ，得られた MNV-VLP をクライオ電子顕微鏡で

Murakami K, Yokoyama M, Murata K, Nakanishi A, &単粒子構造解析し，高分解能のキャプシドのマップを得

Katayama K. (2016) Functional receptor molecules CD300lf

た。このマップをもとにホモロジーモデリングを行い

and CD300ld within the CD300 family enable murine

MNV VP1 の分子モデルを作製した。この分子モデルを

noroviruses to infect cells. Proc Natl Acad Sci USA 113(41).

別途解析した感染型粒子（Virion）に当てはめることに隣から伸びてきた構造体が細胞分裂の方向を決めることをホヤの卵で発見
宮崎直幸，村田和義
根岸剛文，上野直人（基礎生物学研究所）

すべての動物は，一つの細胞である受精卵から細胞分た。このような隣の細胞の分裂方向をコントロールする裂を繰り返して，一つの大きな個体に成長する。そのた構造体は，他の動物種においても報告がなく，細胞分裂

めには，成長の各場面で細胞が分裂するタイミングや方制御の理解に全く新しい視点を与える。

向が，正確にコントロールされていないといけない。本本研究で発見した隣から伸びてくる構造体は，これま共同研究では，ホヤの発生過程において細胞分裂の方向

でに全く知られておらず，“中心体”が関わる重要な現をコントロールする新しい構造体を発見し，その詳細な象において新しい知見を提供できると考えられた。

構造を解析した。この新しい構造体は，隣の細胞膜の一Negishi T, Miyazaki N, Murata K, Yasuo H, & Ueno N (2016)

部が伸びてきて，“中心体”と呼ばれる小器官を引っ張

Physical association between a novel plasma-membrane

ることにより，細胞の分裂方向を決めていると考えられ

structure and centrosome orients cell division. eLife 5, e16550.

64

研究活動報告／脳機能計測・支援センター

多光子顕微鏡室【概要】
多光子顕微鏡室では，主に 2 光子蛍光寿命イメージン

ス可塑性機構を調べている。また，顕微鏡を軸とした最グ顕微鏡を用いて研究を推進している。2 光子蛍光寿命

先端の光学技術に加え，新規蛍光タンパク質や光制御可

イメージング顕微鏡を用いることで脳組織等の組織深能なタンパク質分子などのプローブの開発も行ってお部においても，細胞やシナプス内で起こるシグナル伝達

り，これらの技術を顕微鏡や電気生理学的手法と組合せや分子間相互作用などの生化学反応を高空間分解能でることで，神経細胞およびグリア細胞の機能に関する研イメージングすることができる。この方法を用いて，シ究を推進している。

ナプス内の生化学反応を可視化することによりシナプ

無蛍光赤色蛍光タンパク質によるアストロサイト内分子活性化イメージング
中畑義久，鍋倉淳一，村越秀治

細胞内のタンパク質分子の活性化や相互作用を検出のみで分子活性計測が可能になることである。すなわち，する方法として蛍光共鳴エネルギー移動法（FRET）がよ

緑の波長域が別の計測に利用することができる。そこで，

く用いられる。特に，蛍光寿命イメージング顕微鏡によ緑色蛍光タンパク質をベースにしたカルシウム指示タ

り FRET を可視化する方法は，計測のアーチファクトがンパク質である G-GECO と Cdc42/RhoA 活性の同時観察

出にくく，しかも定量的である。最近，このような計測を行った。G-GECO と Cdc42/RhoA FRET プローブを発に利用可能な新規蛍光タンパク質（dark mCherry）の開現した培養アストロサイトに ATP を投与したところ，細発に成功した。そこで本研究では，このプローブを用い胞内で一過的な Ca2+上昇が見られた。また，Ca2+上昇にて，培養アストロサイト内でのカルシウムとシグナル分

数十秒遅れて RhoA と Cdc42 が活性化することが明らか

子活性の同時観察を試みた。特に，mRuby から darkとなった。これに加えて，Cdc42 と RhoA の活性化は Ca2+mCherry への FRET を観察することによって，低分子量に依存する成分と非依存的な成分があることを見出し

G タンパク質である Cdc42 と RhoA の分子活性化を可視た。今後はこれらの計測を海馬，大脳皮質の組織内で計化する系を立ち上げた。この方法の特徴は赤色の波長域測する予定である。

光応答性 CaMKII 阻害分子の開発とシナプス可塑性研究への応用
村越秀治，柴田明裕，安田涼平（マックスプランクフロリダ研究所）

シナプスの可塑性に必須な分子である CaMKII の活性チドが解離し，CaMKII のキナーゼドメインに結合する化を光照射依存的に阻害可能な光応答性分子の開発をことで活性を阻害する。現在までに，この分子を用いて，行っている。これまでに，植物の光受容タンパク質キナ

刺激依存的なスパイン形態の変化や長期増強を光照射ーゼである Phototropin1 の LOV2 ドメインに CaMKII 阻

依存的に阻害できることを確認し，さらに阻害の特異性

害ペプチドを融合することによって，光制御可能なを生化学アッセイにより確認した。今年度は個体マウス

CaMKII 阻害分子を作製することに成功した。この分子において，CaMKII が記憶形成の初期段階において，重は青色光照射によって，LOV2 に結合していた阻害ペプ

要な役割を果たしていることを見出した。

65

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

光応答性 CaMKII 分子の開発とシナプス可塑性研究への応用
柴田明裕，村越秀治

本研究では，シナプスの可塑性にとって重要な分子で来ることを確認した。すなわち，スパイン形態の変化だ

ある CaMKII を青色光照射によって活性化することが可けでなく，シナプス長期増強を惹起することができるこ

能な光応答性分子の開発を行っている。現在までに，とを強く示唆する結果を得ることができた。今年度は光CaMKII のヒンジ領域に植物の光受容タンパク質キナー

応答性 CaMKII の光活性化による RhoGTPase 活性化を蛍ゼである Phototropin1 の LOV2 ドメインを挿入すること

光寿命イメージング法によって可視化することを試みによって，光制御可能な CaMKII 分子を作製することにた。その結果，CaMKII の活性化によって Cdc42 は活性成功した。この分子は青色光照射によって，分子構造が化するが RhoA は活性化しないことを見出した。今後は，大きく変化し，キナーゼ活性が上昇する。また，単一ス

光応答性 CaMKII の活性化により長期増強が惹起できるパイン内で CaMKII を活性化させることによって，スパかどうかを電気生理学的手法で調べていく予定である。

イン形態の変化や，AMPA 受容体のリクルートを惹起出

分子間相互作用検出のための“無蛍光”黄色蛍光タンパク質の開発
村越秀治，柴田明裕

本研究では，2 光子蛍光寿命イメージングによる蛍光れてきた sREACh と比べてフォールディング効率が優れ

共鳴エネルギー移動（FLIM-FRET）の観察を高感度で行ると共に，アーチファクトを抑えることができるプロー

うことができる蛍光タンパク質の開発を行っている。エブを得ることに成功し，ShadowY と名付けた。今年度はラー誘発 PCR，或いはランダムプライマーを用いた変異

この分子の吸光計数，量子収率，スペクトル測定を行い，導入を行うことで EYFP に変異を導入し，大腸菌に形質さらにいくつかの既存の FRET プローブに応用すること転換しライブラリーを作製した後，大腸菌コロニーの蛍

により，この蛍光タンパク質の特性を詳細に調べた。今光を観察することによりスクリーニングを行った。これ後は，このプローブを用いて，神経細胞やアストロサイ

によって，従来 FRET のアクセプターとしてよく用いらトでの分子活性化イメージングを行う予定である。

生体機能情報解析室【概要】
高磁場 MRI（３テスラおよび７テスラ）の共同利用 に法，応用の範囲，安全性の検証などの面で基盤技術を整よるヒト並びにサルを対象とする脳機能計測を支援す備する。脳の構造機能連関を研究するにあたり，生成さるとともに，脳の構造機能連関研究を進めることを目的れる大量の画像データを統計数理学的に取り扱う手法としている。MRI 装置の基礎研究・機器開発から臨床画を開発している。

像研究に至る共同研究を推進しつつ，測定方法，解析手

66

研究活動報告／脳機能計測・支援センター

味覚の神経基盤
近添淳一，Daniel Lee（コロラド大学，認知科学研究所），
Nikolaus Kriegeskorte（認知脳科学ユニット，医学研究部門），
Adam K. Anderson（コーネル大学，人間発達学部）
哺乳類の舌には味覚の種類の知覚に最適化された科析を用いることによって，人間において初めて，島皮質学受容体が並んでおり，これは何を摂取し，何を吐き出が基本味覚の種類の弁別の中心領域であることを示しすべきかを判断する指針として，進化的には非常に古いた。特に島皮質の中でも前方および中央部が基本味覚の時代から保たれてきた構造である。ネズミやサルを対象

種類の弁別に関わることを示し，さらに，基本味覚と味とした研究からは中枢神経系，その中でも特に島皮質に覚の価値が少なくとも部分的には分離可能であること

おいて基本味覚が表象されていることが明らかにされを示した。本研究は，これまでネズミやサルの研究結果ているが，人間の中枢神経系における基本味覚の表象がから類推されてきたヒト島皮質と味覚情報処理の関わどのようにされているかは，いまだ明らかにされていなりを直接的に示した点で意義深い。

い。本研究においては，機能的 MRI データにパターン解67

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

行動・代謝分子解析センター
ウイルスベクター開発室【概要】
ウイルスベクターは，げっ歯類から霊長類に至まで広効率的な提供体制も整備されている。本研究室は，ベク

範な哺乳類モデル動物に適用可能な非常に優れた遺伝

ターコアとしての役割を担っており，国内外の研究機関

子改変ツールである。ウイルスベクター開発室では，現からの要望に応じてウイルスベクターの提供を行い，共在主に研究利用されているアデノ随伴ウイルス (AAV)

同研究を推進している。また，これらのウイルスベクタ

ベクターあるいはレンチウイルスベクターの大量精製ーを駆使して，脳の複雑な神経回路網を構成する特定神システムが確立しており，これらのウイルスベクターの経路の機能解析に取り組んでいる。

脳機能解析に有用なウイルスベクターの開発・提供と共同研究の推進小林憲太

今年度は，国内外の研究室からの要望に応じて，延べ214 件のウイルスベクターの提供を行い，共同研究を推として発表されたものや投稿中のものが含まれており，引き続き活発な共同研究が進められている。

進した。これらの共同研究の中に，すでに今年度に論文

皮質線条体ニューロンの生存における Rho シグナル伝達系の機能解析
小林憲太，佐野裕美，加藤成樹（福島県立医科大学），黒田啓介（名古屋大学），
中牟田信一（名古屋大学），伊佐 正，南部 篤，貝淵弘三（名古屋大学），小林和人（福島県立医科大学）

AAV ベクターと高頻度逆行性遺伝子導入レンチウイ

これらの遺伝子改変マウスを組織学的に解析したとこ

ルスベクターを組み合わせた二重遺伝子導入システム

ろ，皮質線条体ニューロンに顕著なアポトーシスが誘導を利用して，皮質線条体ニューロンにおいて特異的にされていた。このことから，Rho/Rho-kinase シグナル伝

Rho GTPase と そ の 標 的 タ ン パ ク 質 の 一 つ で あ る

達系は，皮質線条体ニューロンの生存に重要な役割を果

Rho-kinase の活性を抑制したマウスをそれぞれ作製した。

たすことが明らかになった。

線条体-黒質投射ニューロンに制御される運動機能のメカニズム解析
小林憲太，佐野裕美，黒田啓介（名古屋大学），中牟田信一（名古屋大学），
貝淵弘三（名古屋大学），南部篤

AAV ベクターの二重感染システムを利用して，線条体のドミナントアクティブ変異体を発現誘導する遺伝子-黒質投射ニューロンで特異的に Protein kinase A (PKA)

改変マウスの作製に成功した（D1R-MSN PKA マウス）。

68

研究活動報告／行動・代謝分子解析センター

D1R-MSN PKA マウスの行動パターンを解析したところ，理学的な解析を進めており，線条体-黒質投射ニューロン

顕著な随意運動の変化が観察された。現在，D1R-MSNによる運動機能制御を分子レベルで解明することを目

PKA マウスを用いて，引き続き，行動生理学的・電気生指している。

遺伝子改変動物作製室【概要】
様々な生理機能を個体レベルで研究する際，分子生物の任意の場所を削除，置換，挿入する新・遺伝子改変技

学的・発生工学的技術を駆使して作製した遺伝子改変動術が普及し，比較的容易にかつ短時間でノックアウト

物が重宝である。小実験動物の主流であるマウスでは遺(KO) /ノックイン (KI) ラットを作製できるようになっ

伝子改変技術が確立されているが，体が小さいためサン

た。遺伝子改変動物作製室では，マウスとラットの両動

プル採取や生理学実験，とくに臓器移植などの外科的手物種に新・遺伝子改変技術を提供し，KO/KI 動物を作製技には向いていない。一方，生物・医学分野の生理学的している。ここでは，除核のタイミングを変えることで研究において豊富な実験データの蓄積があるラットは，作製に成功したラットクローン胚盤胞からの ES 細胞株

近年 ES 細胞株が樹立できたこともあって逆遺伝学的研の樹立，ならびに CRISPR/Cas9 法の適用によって作製に究に利用される機会が増えている。最近，人工ヌクレア成功した FoxN1 遺伝子ノックアウトラットについて紹ーゼや RNA 誘導型ヌクレアーゼを利用してゲノム配列介する。

ドナー核注入後に時間をおいてレシピエント核を除く手法で作製したラットクローン胚盤胞
原弘真，平林真澄

注入ドナー核に早期染色体凝集 (PCC) という変化を

PCC を起こしており，除核・活性化誘起後に体内培養す

誘起してからレシピエント核板を取り除く，というクロることで複数のクローン胚盤胞を回収できた。これらのーン胚作製法を考案した。Rosa26 領域に H2B/tdTomato

胚盤胞から 1 ラインの ntES 細胞株の樹立に成功し，核型を挿入した KI ラットを用いることで蛍光下でレシピエが正常であることや未分化マーカーが発現しているこ

ント卵子の細胞核を可視化できるようにし，CAG/Venusとに加え，生殖細胞系列キメラに寄与することも確認でラット由来 ES 細胞の核を顕微注入して 1〜2 時間後にきた。以上，除核をドナー核注入から遅らせて実施する

tdTomato 蛍光を目印にレシピエント核板を取り除いた。

ことで作製したクローンラット胚盤胞から，実用性の高顕微注入 2 時間後のほとんどの卵子においてドナー核がい ntES 細胞株を樹立することに成功した。

CRISPR/Cas9 法の適用により作出した FoxN1 遺伝子ノックアウトラットの解析
後藤哲平，平林真澄

CRISPR/Cas9 システムを適用し，ヌードマウスの原因

ト由来前核期卵に顕微注入した。その結果，Foxn1 遺伝

遺伝子で胸腺の発生に関わる Foxn1 遺伝子を欠失させた子の片側アレルに 44 bp 欠失，60 bp 欠失，4 bp 挿入のいラットを作製した。ゲノム上の Foxn1 遺伝子を認識する

ずれかの変異を持つ 5 匹のラットが得られた。末梢血リガイド RNA と Cas9 mRNA をデザインし，Crlj:WI ラッ

ンパ球の FACS 解析により，Foxn1 ホモ欠失個体では T

69

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

細胞数が著しく減少した一方，B 細胞や NK 細胞の数に力ならびに哺育能力も正常だった。以上，CRISPR/Cas9

は影響しないとわかった。いずれのホモ欠失個体 (44 /44

システムを利用して作製した Foxn1 遺伝子 KO ラットは，bp 欠失，44 /60 bp 欠失，60 /60 bp 欠失) でも胸腺欠損が胚盤胞補完法によって多能性幹細胞から胸腺を再生す確認されたが，完全なヌードの表現型を呈さず，分娩能るためのモデル動物として有用である。

行動様式解析室
【概要】
マウスの遺伝子の 99％はヒトにもホモログ（対応する室として 84 系統，4664 匹のマウスを解析している。こ遺伝子）があり，さらに遺伝子ターゲティングなどの技の中には，精神疾患のモデルマウスとなるような系統も術を応用することで，遺伝子を自由自在に操作すること複数見つかっている。

ができる。マウスでは心理学的な解析をはじめとして，行動様式解析室は 2010 年に開始し，室長である宮川

個体レベルでの多彩な解析技術が適用でき，ヒト脳の統剛客員教授のもと高雄啓三特任准教授（2015 年 10 月よ

合的理解のためのモデル動物として最適であると考えり 2017 年 3 月までは教授（兼任））が運営を担当してられる。全ての遺伝子の 80%以上は脳で発現しているといた。2015 年 10 月の高雄の富山大学への異動に伴い，言われており，脳で発現する遺伝子の機能を調べるため

行動解析に使用している機器を富山大学に徐々に移設にはその最終アウトプットである行動を調べることがし，本年度で共同研究施設としての役割を終え，行動様必要だと考えられる。我々は各種の遺伝子改変マウスに

式解析室は廃止となった。これは生理学研究所で確立し対して，知覚・感覚，運動機能，情動性などから記憶学

た共同研究・共同利用研究の機能を所外にも拡充すると習や注意能力など高次認知機能まで，幅広い領域をカバいう生理研所長のリーダーシップによるものである。行

ーした行動テストバッテリーを用いて解析し，各種遺伝

動様式解析室で確立された技術は，今後は富山大学にお子の新規機能の探索を行っている。国内外の多数の研究

いて国内外の研究者との共同研究に活用される。

室との共同研究を行っており，これまでに行動様式解析

精神疾患の中間表現型「未成熟脳」のメカニズム解明と制御法の探索
高雄啓三，宮川剛

これまでに精神疾患様の行動異常を示すマウス系統

歯状回以外に前頭皮質も擬似的な未成熟状態にあるこを多数同定してきた。その中でも特に顕著な統合失調症とが示唆されており (Hagihara et al., Mol Brain, 2014)，統様の行動異常を示す複数系統のマウスで共通して海馬合失調症を含む精神疾患の発症には脳の様々な領域の歯状回の顆粒細胞が擬似的な未成熟状態にあるという細胞の成熟度異常が関係していると考えられる。マウス「未成熟歯状回 (immature Dentate Gyrus; iDG)」という現を用いた研究では，歯状回の成熟した神経細胞が薬の投象が見られることが明らかになった (Yamasaki et al.,

与やけいれん発作の誘導などによって疑似的な未成熟

Mol Brain, 2008; Ohira et al., Mol Brain, 2013; Takao et al.,状態に戻ってしまうこと（脱成熟）も明らかとなっていNeuropsychopharmacology-, 2013)。 この未成熟歯状回とる（Kobayashi et al., PNAS, 2010; Shin et al., Bipolar Disord,いう現象は統合失調症や双極性気分障害の患者死後脳2013）。このような双方向性の成熟度変化は内的・外的でも生じていることが示唆されており (Walton et al.,撹乱に対する細胞レベルでのホメオスタティック可塑

Transl Psychiatry, 2012)，精神疾患の新たな中間表現型と性によって起こっていると考えられる。行動様式解析室

して非常に有望である。また，統合失調症患者では海馬では，光遺伝学や薬理遺伝学などの手法を用いて神経細70

研究活動報告／行動・代謝分子解析センター

胞の活動性を操作し，その成熟度変化を調べることで海た，神経細胞成熟度の制御法を確立することができれば馬歯状回の神経細胞をはじめとする各種の脳細胞の成統合失調症やうつ病などの精神疾患の新たな予防・治療

熟度変化が起こるメカニズムの解明を目指している。ま法の創出に大きく貢献すると期待できる。

マウスを用いた脳表現型データベースの開発と応用
高雄啓三，宮川剛

藤田保健衛生大学や京都大学などでの活動を合わせ，温，痛覚感受性，不安様行動などの指標が影響されるこ

これまでに国内外 100 以上の研究室との共同研究で遺伝とも明らかとなった (Takao et al., Front Behav Neurosci,

子改変マウス 180 系統を含むおよそ 200 系統の 10000 匹2016)。これらの実験時における各種変数が行動に与える以上のマウスについて網羅的行動データを取得してい影響を明らかにすることで行動解析のプロトコルの改る。個体ごとの生データはデータベースに登録しており，良や標準化を推進していく。現在，論文発表された 64

これらを用いて各種行動の指標となる数値間にどのよ系統 4458 匹分のデータおよび各種遺伝子改変マウスのうな関連性があるか，実験における各種のパラメータが野生型コントロールとして使用された C57BL/6 亜系統

行動データに及ぼす影響などについてインフォマティのマウスのデータ（1965 匹分）についてはマウス表現型

ックス的解析を行うことが出来る。このデータベースを

データベース http://www.mouse-phenotype.org/ で公開し活用し，遺伝子改変マウスのバックグラウンド系統としている。この Web サイトではマウス用行動解析ソフトウて最も多く使われている C57BL/6Ｊ系統についてのデー

ェアの公開も行っている。この他，行動実験後の各個体

タをまとめて，実験を行う時間や実験時の週齢，ケージの行動データが付属したマウスの脳や血漿サンプルに内の同居マウスの匹数などの各種変数が実験結果に与ついてもリソース化を進めている。行動様式解析室の廃える影響を解析している。これらの解析により，実験を止に伴い，生理学研究所で運用していたサーバーは理化行う週齢が進むにつれて活動性，社会的行動，驚愕反応，学研究所 脳科学総合研究センター 神経情報基盤セン

参照記憶が低下し，プレパルス抑制が増加することなど

ターに移設し，運用を続けている。また，マウスの脳・が明らかとなった (Shoji et al., Mol Brain, 2016)。また，

血漿リソースについては藤田保健衛生大学にて保管を実験を行う際にケージから取り出す順番によっても体行っている。

代謝生理解析室
【概要】
研究所内外が作成，保有する遺伝子改変マウス及びラ

グナルを利用した脳領域活動と膜電位感受性色素を用ットの代謝，生理機能を詳しく解析し，標的遺伝子の機いた回路活動のイメージング（担当：生体恒常機能発達

能と行動変異のメカニズムを明らかにすることを目的

機構研究部門，鍋倉教授），（４）自由行動下におけるに本年度より新たに開設された。計測する代謝・生理機

摂食行動，エネルギー消費の計測（担当：生殖・内分泌能と担当者は以下の通りである。（１）運動系を中心と系発達機構研究部門，箕越教授），（５）自由行動下にした，覚醒下での単一ニューロン活動など神経活動の計

おける体温，脈拍数，血圧の計測（担当：細胞生理研究

測(担当：生体システム研究部門，南部教授)，（２）自部門，富永教授，鈴木喜郎助教），（６）摘出灌流心臓

由行動下における脳内特定部位での神経伝達物質の分または麻酔マウスを用いた心機能，循環血流量の測定

泌計測(担当：生殖・内分泌系発達機構研究部門，箕越教（担当：心循環シグナル研究部門，西田教授）。

授)，（３）フラビンおよびヘモグロビン由来の内因性シ

71生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

活性イオウ生成酵素の心循環機能制御
赤池孝章（東北大学大学院医学研究科）
下田翔，西村明幸，西田基宏（岡崎統合バイオサイエンスセンター心循環シグナル研究部門）

生体内で酵素的あるいは非酵素的に形成されるシス臓の形態構造および収縮機能に影響はなかった。一方で，テインパースルフィドやポリスルフィドは極めて求核

CRISPR/Cas9 を用いて CARS2 を欠損させた HEK293 細性が高く，細胞内外の様々な親電子性物質（活性酸素や胞株ではミトコンドリアが有意に分裂しており，それに重金属なども含む）と反応し，抗酸化に貢献している。

伴ってミトコンドリア分裂促進タンパク質 Drp1 の活性心臓にはミトコンドリア tRNA 合成酵素（cysteine tRNA-増大も観察された。低濃度の有機水銀曝露マウスにおいsyntethase (CARS)）のみが活性イオウ生成酵素として機ても Drp1 の活性化やミトコンドリア過剰分裂が同様に能しているものの，その役割は明らかでない。赤池らが観察されたものの，心血管機能には影響がなかったこと作出した CARS2 ホモ欠損マウスは致死性であったことを考えると，活性イオウ量低下による Drp1 活性化を介から，CARS2 ヘテロ欠損マウスを用いて心機能解析を行したミトコンドリア分裂自体は心血管機能に影響を及った。その結果，心臓における活性イオウ量は半分近く

ぼさないことが示唆された。

まで低下していたものの，通常の飼育環境下において心薬剤誘発性心筋症における TRPC3 チャネルの役割解析
島内司（九州大学大学院医学研究院）

松金良祐（九州大学大学院薬学研究院）
冨田拓郎，西田基宏（岡崎統合バイオサイエンスセンター心循環シグナル研究部門）

アントラサイクリン系抗がん剤ドキソルビシンによ与した場合においても，心筋の萎縮は有意に抑制された。

る化学療法は全身性のがんに対して有効であるものの，

TRPC3 欠損マウスの左心室内圧―容積関係を測定した

累積投与によって生じる心毒性が重篤な副作用として結果，野生型マウスの心臓と比べて心筋コンプライアン

問題視されている。マウスにドキソルビシンを投与する

スが有意に高いことが明らかとなった。この表現型は，と心機能低下に伴って心臓の萎縮が観察される。TRPC3

回転かご付き飼育ケージに 2 週間以上飼育させた自発運

チャネル欠損マウスにドキソルビシンを投与したとこ

動マウスの心機能と類似しており，どちらの心臓においろ，心重量の低下（心筋萎縮）とそれに伴って生じるても TRPC3 と Nox2 タンパク質の発現量が低下していた

NADPH 酸化酵素（Nox2）の発現増加と脂質過酸化物のことから，TRPC3 機能阻害は運動状態を模倣することで生成，心機能の低下が有意に抑制された。TRPC3 と Nox2

抗がん剤誘発性の心筋萎縮を抑制する可能性が示されの相互作用部位である TRPC3 の C 末端ペプチドを心筋た。

細胞特異的に発現させたマウスにドキソルビシンを投72

研究活動報告／行動・代謝分子解析センター

褐色脂肪細胞における TRP チャネルの役割
若林繁夫，岩田裕子（国立循環器病研究センター）
河田照雄，後藤孫武平，内田邦敏，鈴木喜郎，周剛，金珉智（京都大学農学研究科）

一鳴，高山靖規，富永真琴（生理学研究所細胞生理研究部門）

TRPV2 は生体内に広く分布するものの体温よりも遥

ルギー代謝に違いがあることが明らかになった。より詳かに高い温度(52℃以上)で活性化することから，その生細な解析により TRPV2 欠損マウスでは褐色脂肪細胞に理機能は不明な点が多い。TRPV2 は細胞膜への伸展刺激

おける熱産生能が減弱していることがわかった。このこによっても活性化する。本研究では TRPV2 の生理機能とから TRPV2 は個体のエネルギー代謝に中心的な役割を明らかにするため TRPV2 を欠損したマウスを作製しを果たしている褐色脂肪細胞の機能に重要であること解析した。その結果，WT マウスと比較して個体のエネが示唆された。

脳損傷時の冷却における TRP チャネル
藤山雄一，鈴木倫保（山口大学医学研究科）
内田邦敏，富永真琴（生理学研究所細胞生理研究部門）

脳神経外科分野において中枢神経損傷，特に重症の頭ャネルに着目し，脳損傷時の冷却効果における TRP チャ

部外傷に対する治療として，脳低温療法が確立されていネルの関与を TRP チャネル欠損マウスを用いて検討しるが，その作用機序は不明である。本研究ではその作用た。その結果，一部の TRP チャネルにおいてその効果の機序を明らかにするために温度センサーである TRP チ

有意な違いを見出した。

運動異常症の病態生理の解析
竹林浩秀，堀江正男（新潟大学大学院）
佐野裕美，知見聡美，南部篤（生理学研究所生体システム研究部門）

運動異常症モデルのうち，理研 BRC の吉木先生らのな筋活動を示した。ジストニアの病態生理を調べるため，グループが発見した突然変異マウス（dt-23Rbrc）の記

大脳基底核から覚醒下で神経活動を記録した。淡蒼球外

録・解析を行った。本マウスは，上肢の捻転，下肢の伸節・黒質網様部における自発発射活動および大脳皮質運

展，歩行時の体幹捻転など，ジストニア様の症状を示す。

動野を電気刺激した際の応答は，野生型マウスと比較し遺伝子解析により，Dystonin (Dst) 遺伝子に異常があるて顕著な差は認められなかった。今後，小脳など大脳基ことがわかった。筋電図を記録したところ，持続的な筋

底核以外の脳領域の神経活動を調べる予定である。

収縮，伸筋と屈筋の同時収縮など，ジストニアに特徴的73

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

岡崎統合バイオサイエンスセンター
オリオンプロジェクト
生体制御シグナル研究部門【概要】
外界には何十万とも言われる多種多様な化学物質が存

当研究室は，
末梢における匂い認識の分子基盤の全容解在し，動物はそれらを嗅覚または味覚の化学感覚系を用い明を目的とし，2014 年 3 月に発足した。近年，受容体表て認識している。嗅覚は，動物の持つ最も優れた化学セン

面を覆う嗅粘液やリンパ液が，匂いの認識に関わることがサーであり，例えば，人間の鼻は１兆種以上の匂いを嗅ぎ注目されつつある。このような分泌成分には数多くの機能分けることができ，イヌの鼻の感度は，ヒトのおよそ 100

性分子が含まれていることがわかっているが，現在の微小万倍であると言われている。匂いの識別過程ではまず，匂加工技術を用いても嗅覚器表面で構成される気液界面をい物質が嗅神経細胞表面に分布する匂い受容体と結合す再現することができないため，匂い認識における嗅粘液のる。しかし培養細胞で再構成した匂い受容体は匂い物質に機能はほとんどわかっていない。現在，細胞外構成成分の対して，鼻のような高感受性やリガンド選択性を備えてお匂い認識における役割を明らかにするために，嗅覚器表面

らず，嗅覚の優れた特性に関わる分子基盤は不明である。

を模した遺伝子再構成系の開発を進めている。

匂い認識における嗅粘液の役割の解明
佐藤幸治

これまでの哺乳類培養細胞を用いた嗅覚受容体の再そこで本研究では微小電気機械システム技術を用いて，構成系では，マイクロメータースケールでの気液界面の嗅覚受容体を発現した培養細胞に気体状匂い刺激を行制御ができなかったため，匂い刺激は匂い物質の水溶液う装置を開発した。この技術を用いて受容体と匂い物質を用いて行われていた。以前より，この手法では生体のの対応関係を調べたところ，嗅粘液構成成分が匂い物質

嗅覚器が感知する，気体状匂い分子に対する特性が解析の選択性に影響を与えることが明らかになった。現在，できないことが指摘されていた。また，この方法論で測装置を改良し，スループット性を高めることを検討して定される嗅覚受容体の匂い物質に対する濃度閾値はおいる。今後，開発した装置を用いて，匂い認識におけるよそ nM レベルであり，行動実験で見られる様な嗅覚の嗅粘液の役割を明らかにするとともに，嗅覚受容体を利高感受性を説明するには不十分であることから，生体で用したバイオセンサー開発へ向けた応用展開を試みる。

の特性を再現できる遺伝子再構成系が求められていた。

幹細胞から誘導される腸管オルガノイドのイメージング法の確立
佐藤幸治

細胞外マトリックスを用いた腸管幹細胞の三次元培る。しかし細胞外マトリックスはゲル状であり物質透過養で得られる腸管オルガノイドは，生体の持つ腸管上皮能が著しく低いため，オルガノイドに対する薬物刺激は細胞の機能を反映したモデル器官として注目されてい限定的である。したがってその利用は分子生物学的な手74

研究活動報告／岡崎統合バイオサイエンスセンター

法に留められており，薬物刺激に対する動的な反応を測り除いた状態で細胞の生存を検討したところ，ポリマー定する技術は開発されていない。

を含んだ液体培地で生存率の改善が認められた。この培

オルガノイドを用いた細胞生理学的実験を行うため

養条件下では蛍光色素による染色が可能であり，Fura2には，培養に必須である細胞外マトリックスを取り除いを用いたカルシウムイメージングが可能となった。これた状態で，細胞を維持しなければならない。そこで，オまでにこの方法により，オルガノイド外側に分布する受ルガノイド培養の細胞外基質に用いるマトリゲルを取容体の反応を可視化できた。

75

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

動物実験センター【概要】
動物実験センター（以下「センター」と略す）は，適正な実験動物を用いて再現性の高い正確な動物実験成績を【管理運営】
1. 動物飼育数および入館者数得ることをめざして，実験動物と動物実験に関する四つの明大寺地区動物種別の飼育数は，マウス2,291匹，ラッ

柱である管理運営，研究，教育及び社会貢献を適切に行う

ト19匹，魚類19,853匹，両生類34匹，サル類32匹であっべくその責務を果たした。

た。登録者数113名であった。

第一の管理運営は，特に微生物学的品質管理の面につい山手地区動物種別の飼育数は，マウス4,245匹，ラットて，微生物モニタリング，コントロール，クリーニングを376匹，魚類4,020匹，両生類380匹であった。年間入館者

行ったところ，その結果，明大寺地区ではラットから数は12,162人（延べ），登録者数147名であった。

Clostridium piliforme（Tyzzer菌）を検出した。そこで，隔離飼育，緊急検査，清掃消毒等の感染対策を実施した結果，

2. 飼養室の使用状況除去に成功した。山手地区ではマウスからPasteurella

明大寺地区陸生動物の飼養保管室利用部門数は，15部

pneumotropica汚染事故が確認され，疫学調査及び隔離飼門（生理研14部門，共通研究施設1部門）であった。山育の微生物コントロール等を行った結果，除去に成功した。

手地区陸生動物の飼養保管室利用部門数は，12部門（生空調機等の補修管理について，特に明大寺地区の動物棟Ⅰ

理研8部門，統合バイオサイエンスセンター3部門，共通（本館）の空調機が自動運転で安定運転不能に陥っている

研究施設1部門）であった。明大寺及び山手地区水生動

ことは重大な問題で，可及的速やかな解決が必要である。

物の利用状況は，明大寺地区の利用部門数は，6部門（生さらに動物棟Iの改修･増築計画を概算要求に向けて立案

理研1部門，基生研5部門）であった。山手地区の利用部した。その他に，サル類微生物検査に向けての整備，サル

門数は，4部門（生理研1部門，統合バイオサイエンスセ

類の定期的健康診断，サル類の授受に関する書類の整備，ンター3部門）が水槽を利用している。

齧歯類微生物自家検査の実施に向けての整備などを進めた。
第二の研究は，マーモセット肥満モデルの作製と解析に

3. 微生物学的品質管理(1) 微生物モニタリングの項目

関する研究を行った。飼育管理方法に関する研究は，霊長センター内及びセンター外（センターの外部にある部門

類実験動物飼養保管施設における総合的管理技術の取りに設置されている飼育室）で飼育しているマウス，ラット

組み及び飼育環境調査，マウス肺パスツレラ感染事故の対を対象し，微生物モニタリングを年に4回の割合で定期的

策，マーモセット日常飼育管理と獣医学的ケア等を行った。

に行った。検査項目はウイルス感染症：MHV，Sendai virus，

第三の教育は，センター山手地区の利用者を対象に，前Ectromelia virus，Lymphocytic choriomeningitis virus，SDAV，年度までと同様に利用者講習会及び実務講習を開催した。

Hantavirus；細菌性感染症：Mycoplasma pulmonis；Salmonella

明大寺地区は昨年ICカードによる入退館システムが導入

spp.，Clostridium piliformis，Pasteurella pneumotropica，

されたが，全利用者対象に利用者講習会を行った。昨年度

Bordetella bronchiseptica，Streptococcus pneumoniae；内部からは齧歯類の取り扱い初心者を対象に，動物福祉に配慮

寄生虫：Giardai muris，Spironucleus muris，Trichomonads

したマウスの基本的な実技講習会を行った。

etc. ，Pinwormsと外部寄生虫を対象に検査した。

第四の社会貢献は，研究所外では各種学協会等での理事(2) 微生物モニタリングの件数

長，理事，委員等の役割を担っての活動，実験動物飼養保

明大寺地区の検査件数はマウス98件とラット20件で管基準の解説書の改正，「動物愛護管理法」の過去･現在･あった。山手地区の検査件数はマウス127件とラット28

未来に関するシンポジウム，動物実験の外部検証の実施準件であった。

備に向けた事前説明会，さらに文部科学省等の行政との間(3) 微生物モニタリングの結果とコントロールの成績の情報交換等の活動を行った。

1) 明大寺地区ラットでのClostridium piliforme（Tyzzer菌）汚染事故76

研究活動報告／動物実験センター

A. 経緯

Pasteurella pneumotropica が確認された。その飼養保管室

2017 年 1 月 16 日に行った定期微生物モニタリングにおを隔離飼育等の微生物コントロールを行った。2015 年 8

いて，センター外（センターの外部にある部門に設置され月の対策時に，哺乳仔がいる中でバイトリル投与を行っている飼育室）で飼育しているラットから Clostridium

たが，哺乳仔は十分な投与が出来ていない可能性が疑わpiliforme 陽性が検出されたと報告があった。同室および該れたため，今回は哺乳仔を予め安楽殺した上で，バイト当部門が使用しているセンター内 201 ラット飼育室の緊リルを飲水に混ぜて 2 週間投与，2 週間休止，2 週間投急検査を行ったところ，5 ケージで抗体陽性個体が確認さ与をした後，糞便による微生物検査を行うこととした。

れたため，隔離飼育等の微生物コントロールを行った。さその後，培養検査を行ったところ，全て陰性が確認されらに 201 ラット飼育室はラットの凍結胚を作製するためたため，2016 年 5 月 25 月に感染症終息とした。

必要最小限の動物を残し，陽性個体を含むラットの安楽殺を行った。
B. 防除対策

3. マウス受精卵凍結胚操作・融解・クリーンアップ実績
受精卵凍結保存は37件，クリーンアップ兼受精卵凍結

a. 汚染状況把握

保存は4件，融解・移植は6件，それぞれ実施した。げっセンター内の 201 ラット飼育室で飼育されている全て

歯類の授受について，動物輸送件数は年間でのべ56件ののケージのラット 1 匹から部分採血して検査した。セン

導入と119件の供与があった。

ター外に該当部門の飼育室のラット全頭，マウス 1 匹/
ケージについても検査した。
b. 囮動物設置

4. 空調機等の補修管理(1) 明大寺地区でのトラブル発生件数

該当部門の飼育室，センター内 336 マウス飼育室およ空調関連は 31 件（前年度 12 件），オートクレーブはび 201 ラット飼育室に囮動物を設置し，全ケージから糞2 件（5 件），機器関連は 18 件（27 件）のトラブルがそ便を採取した後に囮動物に暴露させる汚れ床敷きによれぞれ発生した。

る飼育を行った。一か月ごと二ヶ月間，部分採血を行い，(2) 明大寺地区での主な工事修理

Clostridium piliforme の微生物モニタリングを行うこととし経過観察を行った。

1) 動物棟I（本館）の空調機は，真夏及び真冬の時期に，自動運転では安定した運転が出来ない。真冬でc. 清掃消毒は温水槽に蒸気を直接吹き込んだり，温水・冷水ポ

飼育室の入口に長靴，踏み込み槽を設置した。白衣，

ンプを強制的に稼働させたりするなど，手動運転をマスク，手袋，キャップを着用して，マスク，手袋，キ行う必要が出てきている。経年劣化が原因と考えら

ャップはディスポで廃棄した。白衣は前室に掛けてそのれるため，改修・増築と併せて，整備していくこと

都度着脱し，床換え時に滅菌缶に入れて滅菌・洗濯した。

が必要である。

消毒薬は塩素系消毒薬を使用し，使用器材や廃棄物は滅菌缶に入れて，高圧蒸気滅菌後に洗浄や廃棄を行った。
センター内の床敷き倉庫，洗浄室，器材庫は清掃，エクスポアによる消毒を行った。汚染ケージ室は清掃およびホルマリン燻蒸を行った。
d. 除去成功2) 動物棟I（本館）の全熱交換機のファンモーター不具合で修理を行った。
3) 動物棟I（本館）の洗浄室ケージウォッシャーの蒸気配管に穴が空き，修理を行った。
4) 動物棟I（本館）のオートクレーブのドレーン配管から水漏れがあり，修理を行った。

2017 年 3 月および 4 月に実施していた微生物モニタリ

5) 動物棟II（新館）の336室天井から漏水。空調機のングで Clostridium piliforme が全て陰性であることが確認

ドレンパンの経年劣化による水漏れのため修理をされたことから同年 5 月 16 日に本菌汚染は終息したと行った。

結論した。しかし，Clostridium piliforme の汚染源及び侵入経路は特定できなかった。
2山手地区マウスでの Pasteurella pneumotropica 汚染事故
2016 年 2 月の定期検査において，SPF 飼育室の 1 室で(3) 山手地区でのトラブル発生件数
空調関連は 22 件（前年度 20 件），オートクレーブは10 件（18 件），機器関連は 25 件（21 件）のトラブルがそれぞれ発生した。

77

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）(4) 山手地区主な工事修理

物棟 I（マウス，ラット等）と動物棟 II（マウス，ニホ空調用吸収式冷温水発生器にいては高温再生器液

ンザル，マーモセット等）を含む施設の機能改善および面低異常のため，薬液洗浄および真空関連部品取り機能高度化を目的に，改修することで検討した。検討し替えを行った。

た改修・改築計画案については，機構長ヒアリング，文2) オートクレーブ 3 台の蒸気漏れ修理および部品交部科学省生理研視察時に概算要求の説明および動物実換，オートクレーブのコンプレッサー故障のため，

験センター見学，文部科学省とのヒアリングも行い，そ修理を行った。

の結果を踏まえてさらに検討を進めた。

3) 3 階，4 階の定風量装置（CAV）53 台の点検を行い，うち不具合のあった定風量装置 14 台の交換を行った。
4) 5 階機械室の空調機 ACU-1A の加湿用塩ビ配管が破裂し，4 階北側 SPF エリアへ漏水のため，修理を行った。
山手の施設は 14 年を越えており，空調機器類の経年劣化による不具合が増え，今後の対策が必要である。

【研究】1. マーモセット肥満モデルの作製と解析
本研究では生理学研究所生殖・内分泌系発達機構研究部門の箕越教授の指導下に小型霊長類肥満モデル動物の確立を目指し，実現することである。これまでに，箕越研の研究成果により摂食行動と代謝調節への視床下部 室 傍 核 に 慢 性 的 に 選 択 的 に 持 続 活 性 化 型 AMPK

5. サル類の定期的健康診断（CA-AMPK）を発現させ観察したところ，高脂肪食よマカクサルの導入時にE型肝炎ウイルス（HEV），サ

りも高炭水化物食を多く摂食し，体重が大幅に上昇する

ル免疫不全ウイルス（SIV），サルT細胞白血病ウイルス

ことを見出した。しかし，霊長類にみられる高度な認1型（STLV-1）の検査結果を確認した上で導入すること

知・学習・行動発現や意志決定などを司る中枢神経系のとなった。サルの定期的健康診断について，全頭（44頭）

嗜好性調節メカニズムを明らかにするためには，モデルを対象として，血液学的検査，血清生化学的検査，糞便マウスでの実験は難しい。また小型霊長類では，肥満研

検査（寄生虫，細菌性赤痢，サルモネラ菌），ツベルク

究に使用する為の適切なモデル動物が非常に少ないた

リン反応による結核症の感染検査，Bウイルス抗体検査，め，新たなマーモセット肥満モデルの作成と解析の研究

SRV抗体検査・核酸検出，E型肝炎ウイルス（HEV）抗を推進した。さらに実験動物中央研究所マーモセット研

体検査・核酸検出，麻疹ワクチン予防接種およびイベル究部とのMTA（研究材料提供契約）の締結を実施した。

メクチン予防投与を実施した。

年間6頭のマーモセットの譲渡と共同研究を推進した。

6. 齧歯類微生物自家検査業務の整備

2. 飼育管理方法に関する研究

昨年度中に齧歯類微生物自家検査の実施に向けての(1) 霊長類実験動物飼養保管施設における総合的管理技

整備は動物棟IIの432室にクリーンベンチ，安全キャビネ術（Integrated Pest Management；IPM）の取り組み及びット，オートクレーブ，ゲル泳動装置，光学顕微鏡等を飼育環境調査について，第 50 回日本実験動物技術者

購入し整備を行った。2016年10月より，実験動物中央研協会総会に発表した。動物実験センター屋内サル飼育

究所ICLASモニタリングセンターへの外部委託検査と一エリアで 2016 年 1 月から 2017 年 3 月にかけてオオチ部自家検査の同時並行検査を行った。来年，外部委託検ョウバエ生息調査を行った。その結果，サル飼育室で査をとりやめ，自家検査に移行する予定である。

多量のオオチョウバエ生息を確認した。発生源探索の結果，サル飼育室の便器排水トラップ裏側と側溝で発7. 明大寺地区のセンターの改築・改修計画

生源が見つかった。今回の調査では，外気温の変化，

明大寺地区のセンターは建設されてから 37 年あまり

排水管の構造がオオチョウバエ発生数に影響するとを経過しており，動物棟 I が老朽化して空調設備等に多考えられた。対策として生息調査に基づいた，清掃にくのトレブルが発生し，飼育環境を適正に維持することよる発生源の除去，外部侵入を防ぐための便器排水トが困難となってきたことから，本格的な改修・改築工事

ラップ隙間の封鎖，発生源に対する薬剤処理を行ったをすべく，様々な角度から検討を加えた。その結果，動結果，効果的，継続的にオオチョウバエの発生を抑制

78

研究活動報告／動物実験センター

することができた。
(2) マウス肺パスツレラ感染事故対策と除菌効果を検討した。肺パスツレラは動物実験施設では高率に検出さにして，利用者講習会を毎月開催した。受講者数は合計22名であった。
昨年度より新たに，齧歯類の取り扱い初心者を対象に，れる細菌のひとつである。通常の動物への病原性は低実験動物の基本的手技の実技講習を開始した。受講者数いとされているが，免疫不全の動物に肺病変の形成等

は合計7名であった。

を起こす。主に結膜や気管粘膜から分離され，糞便をその他，生理研トレーニングコース「遺伝子改変マウ介した接触感染で伝播すると考えられている。山手地

スの基本的手技と学習･記憶行動解析入門」のプログラ

区動物実験センターSPF バリア区域では，3 ヶ月に 1

ムについて，神経シグナル研究部門と合同で共催した。

回，定期的に微生物モニタリングを行っている。その参加者は合計3名であった。動物実験委員会実験用霊長

うち 2015 年 8 月に肺パスツレラが検出され（1 回目の類専門委員会の「サル講習会」について，受講者は合計

感染事故），その後終息宣言を出したが，2016 年 2 月

47名であった。

に再び肺パスツレラが検出された（2 回目の感染事故）。
この 2 回の感染事故で行った対策について，第 50 回

【社会貢献】

日本実験動物技術者協会総会に発表した。

1. 研究所外での役員等(3) マーモセット日常飼育管理と獣医学的ケアについて，

日本実験動物学会，ICLAS モニタリングセンター運営

明大寺地区 2015 年より，マーモセット飼育室に自動検討委員会，NPO 法人動物実験関係者連絡協議会，日本

洗浄飼育装置の設置を行った。約 2 年間で飼育管理記

実験動物協会，国立大学法人動物実験施設協議会，全国録および獣医学的ケア，マーモセットの取り扱い方と，医学部長病院長会議，日本実験動物技術者協会，日本大

基本的な手技，例えば保定法，麻酔法，大腿静脈採血

学動物実験委員会等の実験動物と動物実験に関係した法をまとめ，第 14 回中華実験動物学会日本実験動物

種々の組織において，理事長，理事，委員等の役割を担学会に発表した。

って活動した。また，熊本大学，首都大学東京，中国・広東省医学実験動物中心，中国・中国医科大学において，【教育】名誉教授，客員教授として活動した。

1. 教育訓練
これまで行っていなかった明大寺地区利用者講習会
はICカードによる入退館システムの導入整備を行い，利用者講習会を月1回実施し，合計119名が受講した。山手2. 行政
文部科学省，農林水産省，環境省，内閣府等との間で情報交換を行った。

地区において初めてセンターを利用する実験者を対象

79

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

技術課
大河原

浩

【概要】
今年度，研究所の組織再編に伴い，技術課組織も変更

自然科学研究機構技術職員の業務の紹介と技術連携したが，ほとんどの技術職員を昨年度と同じ部門や施設を目的に，第 11 回を国立天文台で開催した（2016 年 6に配属させた。昨年度から引き続きスキルを考慮した配

月 9－10 日）。会では 29 演題の発表があり，詳細は『第属換えを実施し，高木正浩技術主任を視覚情報処理研究

11 回自然科学研究機構技術研究会集録（電子ファイル）』部門に，高橋直樹係員を感覚認知情報研究部門に，森将としてまとめた。

浩係員を安全衛生管理室に配属させた。磯田昌岐教授の⑤ 東海・北陸地区国立大学法人等技術職員研修等の受認知行動発達機構研究部門への着任に伴い，戸川森雄班

講と参加

長を引き続き同部門に配属させた。また，小原正裕課長

東海北陸地区大学等の技術職員の技術交流と向上を補佐と前橋寛係長が定年退職を迎えたため，当該職員の目的に，毎年当番校により東海・北陸地区国立大学法人

業務の整理と引き継ぎ作業を進めた。

等技術職員研修が行われており，本年は生物・生命コー

技術課組織の強化と研究支援体制の充実を図るため，ス（富山大学，1 名）を受講した。また，東海・北陸地

戸川森雄係長を班長に，廣江猛技術主任を技術係長に，

区技術職員合同研修に係わる技術職員代表者会議（富山森将浩技術係員を技術主任に昇任させた。

大学，1 名）に参加し，今後の研修会開催について議論

課の研究活動への寄与と貢献を一層進めるため下記の事業を実施した。
① 生理科学実験技術トレーニングコースでの技術指導を進めた。
また，第 42 回国立大学法人動物実験施設協議会総会（岐阜，1 名），第 50 回日本実験動物技術者協会総会（埼

生理学研究所が毎年主催し，実施している生理科学実玉，1 名），第 7 回 実験動物管理者等研修会（九州，1

験技術トレーニングコースで，『生体アンプ回路工作と名），微生物モニタリング研修（熊本，1 名），NBR の機械工作入門』と『ＰＩＣによる回路工作とプログラミ

サル取扱いと関連法規についての事前講習会（大阪，1ング』の 2 コースを企画し，各コースに 4 名づつの受講名），マカクサル・マーモセット飼育に関する研修（犬者を受け入れ，指導した。

山，1 名），生物試料固定包埋講習会（東京，1 名），② 生理学技術研究会の開催

ビジネスセミナー（名古屋，1 名），AMED・JST CREST

全国の大学等技術職員の技術連携と交流を目的に第合同ミーティング（山梨，1 名），革新的先端研究開発

39 回を，生物学技術研究会（基礎生物学研究所技術課主支援事業・AMED-CREST 領域会議（大阪，1 名），総合催）と合同で 2017 年 2 月 16 日－17 日の 2 日間にわたり技術研究会 2017（東京大，3 名），機器・分析技術研究開催した。会では，口演発表が 21 題（含む奨励研究採会（名古屋大，4 名），第 18 回岐阜大学技術研究会（岐択課題技術シンポジウム口演発表），ポスター発表が 41

阜，1 名），日本神経科学大会（横浜，1 名），研究倫

題あり，研修講演として『細胞間結合を構成するタンパ

理に関する講演会（東京，2 名）などに参加し，業務のク質群の同定』（古瀬幹夫，生理学研究所 細胞構造研

研究支援力の強化を図った。

究部門 教授）を行った。これらの報告は『生理学技術⑥ 放送大学利用による専門技術研修の受講

研究会報告（第 39 号）』にまとめた。
③ 奨励研究採択課題技術シンポジウムの開催

研究の高度化と多様化に対応するため，放送大学を利用した技術職員の研修を推進している。今年度は，心理時代要請に対応した技術認識と向上に立った技術職

統計法 ’11 の科目を選択し，1 名が受講した。

員の業務の社会的開示を推進するために奨励研究採択⑦ 科学研究費補助金（奨励研究）等の採択者による第 13 回の報告会（2017 年 2 月 17 日）を 11 演

業務を展開，推進していくための問題意識の養成，そ題で行った。この報告は『生理学技術研究会報告（第 39の解決のための計画および方法の企画能力の養成，さら号）』にまとめた。

にはその表現力と説明力の養成を通じて，業務上の技術④ 自然科学研究機構技術研究会の参加

力の総合的な向上を図ることを目的に標記の申請を行

80

研究活動報告／技術課

い，下記の 1 課題の採択を得た。
(1) 齊藤 久美子：非放射性試薬による消化管 SGLT 活

成 28 年度東海・北陸地区国立大学法人等安全衛生担当者連絡会（名古屋工業大学，1 名），平成 28 年度安全講

性測定法の開発と肥満による影響の解析

習会（名古屋大学，1 名），衛生管理者講習会（岡崎，1⑧ 業務報告会とデータベース化事業の促進，および表名），高圧ガス保安協会講習会（名古屋，2 名）を受講

彰制度の整備した。

課員の配属先研究部門での業務成果は，技術課業務報⑩ 岡崎 3 機関技術課長会と機構技術代表者会議の開催

告会で報告され，情報の共有化が図られている。また，

岡崎 3 機関の三技術課長と事務センターの各課課長補

その成果は技術課主催の生理学技術研究会，配属先部門

佐を交え，毎月 1 回，岡崎 3 研究所の動向や今後の計画，での学会発表により所外に発信されているが，より広く問題点などの意見交換を行った。また核融合科学研究所，活用され，即時的に発信するために，優れた成果をデー

国立天文台も交え毎月 1 回，相互訪問またはテレビ会議

タベース化する事業を技術課が研究部門と進め，その一による情報交換を行った。

部を技術課ホームページで公開している。今年度は，そ⑪ 職場体験の受入れ等の編集を技術係員に移し，その更新を進めた。こうした広報展開推進室が推進する地域貢献活動を支援する事業の推進のなかで，優れたデータベースにはデータベため，岡崎市近郊の中学校生徒（4 中学校，11 名）の職ース賞として表彰授与を所長より行っている。こうした場体験を受入れ，ネットワーク管理室，機器研究試作室，事業の推進により，研究者との連携を深め，業務の活性

遺伝子改変動物作製室，電子顕微鏡室の技術職員が指導化を進めた。

した。また，せいりけん市民講座，岡崎市理科作品展，⑨ 安全衛生技能講習等の受講と参加

大学共同利用機関シンポジウム，自然科学研究機構シン研究所の安全衛生を課業務として充実するために，平ポジウムなどのアウトリーチ活動の支援を行った。

施設の運営状況①システム脳科学研究領域（1）生体磁気計測装置
竹島康行
【概要】
生体磁気計測装置における研究成果については，シス部品を調達しており，センサーの調整を含め数時間で復テム脳科学研究領域 統合生理研究部門の研究活動報告

旧を終えたため，実験計画に支障を来すことは無かった。

と生体磁気計測装置共同利用実験報告に記載している。

数年前から計測システムの変更に伴い，システム全体

下表に生体磁気計測装置の稼動率を示す。本装置は計を HP-UX から Linux PC への移行を進めている。ファイ測システムと解析システムから成るが，使用日数に解析

ルサーバーの移行は済み，保存容量と転送速度の向上をシステムの使用分は含んでいない。システム全体の保守図ることができたが，解析システムはライセンスの関係は業者による三ヶ月毎の定期点検を基本としており，セで移行できないソフトウエアがあるため，利用者の使用

ンサーを良好な状態に保っている。

状況に合わせて，一部の HP-UX の運用を続けている。

6 月～9 月にデータ収集プロセッサの SQC ボードの不BTi 社製の解析システムについては運用を停止した。

具合により計測不能の状態が数回発生したが，予め交換

81

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）2016 年度 生体磁気計測装置稼働率年
2016 年月2017 年

日数

休日

点検
調整
日数

使用
日数

稼働率
（％）

使用者数（人）
備考

延べ
総数

所外

4月

30

10

0

12

60

12

7

5月

31

12

0

9

47

9

9

6月

30

8

4

13

72

14

14

定期点検，SQC ボード交換

7月

31

11

1

14

74

14

12

プロジェクタ修理

8月

31

9

3

18

95

20

16

定期点検 SQC ボード交換

9月

30

10

1

16

84

16

16

SQC ボード交換

10 月

31

11

0

7

35

7

6

11 月

30

10

0

18

90

19

4

12 月

31

12

2

8

47

8

7

1月

31

12

0

11

58

11

10

2月

28

8

0

15

75

16

9

3月

31

9

3

13

68

13

10

定期点検，BTi 解析システム停止

365

122

14

154

67

159

120

（稼働率は平均値）

定期点検*利用日数は装置を計測に使用した日数であり，保守作業などの計測外での使用は含んでいない。
*稼働率 = 使用日数／（日数－（休日数＋点検日数））×100*延べ総使用者数は所内使用者と所外使用者（共同研究，研究協力など）を合算したものである。
（2）磁気共鳴装置
伊藤嘉邦【概要】
今年度の磁気共鳴画像装置における研究成果についよる定期保守が行われている。MRI 装置以外の実験用 PCては，大脳皮質機能研究系 心理生理学部研究部門の研を含む実験装置の更新や保守は，実験計画の空き時間を究活動報告と生体機能イメージング共同利用実験報告

利用して行っている。

に記載されている。

それぞれの装置ごとの稼働率を下表に示す。なお 2014

磁気共鳴装置は，2015 年度に新たに独シーメンス社の

年 4 月より Allegra は動物実験を主に行うようになった。

7T-MRI が導入され，これまでの独シーメンス社の 3T のまた，2 台の Verio に関しては単体でも実験に使用でき

装置 3 台と合わせて 4 台が稼働している。3T-MRI 装置

るため，便宜上 Verio-A，Verio-B として個々の稼働率をは 2001 年度から共同利用実験に供されている Allegra と，算出している。

2010 年度に導入された 2 台の Verio による世界初の Dual

今年度は，7T-MRI で得られる大容量の画像データー

fMRI 実験装置がある。2015 年度から新たに稼働を開始に対応するために，新たに大容量かつ高速なファイル・

した 7T-MRI 装置は，3T-MRI に比べてより高解像度で脳サーバーの導入およびデーター解析用 PC クラスタ・マの断層画像を行うことができ，脳機能画像計測において

シンの導入を行った。また，これらの機器を有効に活用も新たな研究への貢献が期待されている。7T-MRI 装置

するために 10Gb ネットワーク網の基盤整備を行った。

は，周辺の実験機器の整備を行いつつ，2016 年度より共

また，新たに導入した PC クラスタと 10Gb ネットワーク

同研究機器として運用を開始した。

を活用するために，これまで解析に用いてきた PC 群の

各 MRI 装置の保守に関しては，三ヶ月毎にメーカーに

82

アップデートを行った。

研究活動報告／技術課

2016 年度 磁気共鳴装置稼働率
Allegra年

月

2016 年

日数

休日

使用
可能
日数

保守

使用日
稼働率
（％）

備考
所内

所外

4月

30

10

0

20

40

6

2

5月

31

12

1

18

6

0

1

6月

30

8

0

22

45

1

9

7月

31

11

1

19

47

0

9

8月

31

9

1

21

19

2

2

9月

30

10

3

17

35

2

4

10 月

31

11

1

19

16

1

2

11 月

30

10

1

19

26

1

4

12 月

31

12

1

18

33

1

5

1月

31

12

0

19

53

2

8

2月

28

8

0

20

30

0

6

3月

31

9

2

20

30

2

4

365

122

11

232

32

18

56

2017 年

計

液体ヘリウム補給

液体ヘリウム補給

液体ヘリウム補給

Verio-A

年

月

2016 年

日数

休日

使用
可能
日数

保守

使用日
稼働率
（％）

備考
所内

所外

4月

30

10

0

20

65

0

13

5月

31

12

1

18

67

2

10

6月

30

8

0

22

86

2

17

7月

31

11

1

19

95

0

18

8月

31

9

0

22

73

0

16

9月

30

10

2

18

39

0

7

10 月

31

11

0

20

60

2

10

11 月

30

10

2

18

83

0

15

12 月

31

12

2

17

71

0

12

1月

31

12

1

18

44

0

8

2月

28

8

3

17

6

0

1

2017 年

3月
計

31

9

6

16

50

1

7

365

122

18

225

63

7

134

定期保守

定期保守

定期保守

83

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

Verio-B

年

月

2016 年2017 年

日数

休日

使用
可能
日数

保守

使用日
稼働率
（％）

備考
所内

所外

4月

30

10

0

20

35

1

6

5月

31

12

2

17

59

1

9

6月

30

8

1

21

81

2

15

7月

31

11

1

19

95

0

18

8月

31

9

0

22

91

0

20

9月

30

10

1

19

89

1

16

10 月

31

11

0

20

80

2

14

11 月

30

10

2

18

89

0

16

12 月

31

12

2

17

82

0

14

1月

31

12

1

18

0

0

0

2月

28

8

1

19

47

0

9

3月

31

9

8

14

43

0

6

365

122

19

224

67

7

143

計

定期保守

定期保守

定期保守

7T-MRI年

月

2016 年2017 年

計

日数

休日

使用
可能
日数

保守

使用日
稼働率
（％）

備考
所内

所外

4月

30

10

0

20

40

0

8

5月

31

12

0

19

11

0

2

6月

30

8

2

20

20

0

4

7月

31

11

2

18

17

0

3

8月

31

9

0

22

18

2

2

9月

30

10

2

18

17

0

3

10 月

31

11

2

18

28

0

5

11 月

30

10

1

19

32

0

6

12 月

31

12

0

19

63

7

5

1月

31

12

1

18

44

4

4

2月

28

8

1

19

42

2

6

3月

31

9

3

19

21

0

4

365

122

14

229

29

15

52

定期点検

定期点検
定期点検，液体ヘリウム補給

定期点検②脳機能計測･支援センター（1）形態情報解析室
小原正裕，山田元，斎藤善平【超高圧電子顕微鏡利用状況】
今年度における超高圧電子顕微鏡共同利用実験は，合らの共同実験の成果は，超高圧電子顕微鏡共同利用実験

計 10 課題が採択され，ほぼ全課題が実施された。これ

報告の章に記述されている。超高圧電子顕微鏡の年間の84

研究活動報告／技術課

利用状況を表にまとめたので下記に示す。稼働率は，利の残存のフィルムが真空排気ラインを通り，真空ポンプ

用日数と使用可能日数より求めている。なお，調整日は，内に詰まりポンプを破壊するというトラブルが起こっ定期調整（含清掃）日と修理・改良と停電後のイオンポ

た。このトラブルに対してはポンプの交換対応を行った。

ンプベーク等に要した日数を合わせた数である。

また，デジタルカメラの冷却水循環装置が故障し，デジ

超高圧棟には長年使用している設備が多く，設備の定タルカメラが利用不能となった為，循環装置の更新を行期点検や計時劣化による設備交換を随時行っている。超った。これらのトラブルは，無事に解消し，以後は順調

高圧電子顕微鏡本体のトラブルとしては，フィルム室内に稼動をしている。

2016 年度 超高圧電顕月別稼働率
総日数

休 日

調整日

使用可
能日数

所内利用

所外利用

2016 年 4 月

30

10

6

14

3

2

5

36%

5月

31

12

6

13

0

3

3

23%

6月

30

8

8

14

3

3

6

43%

7月

31

11

9

11

1

10

11

100%

8月

31

9

6

16

2

5

7

44%

9月

30

10

11

9

2

3

5

56%

10 月

31

11

7

13

2

0

2

15%

11 月

30

10

6

14

0

3

3

21%

12 月

31

12

4

15

2

13

15

100%

2017 年 1 月

31

12

8

11

2

9

11

100%

2月

28

8

5

15

0

16

16

100%

3月

31

9

7

15

3

11

14

93%

365

122

83

160

20

78

98

61%

年

月

計

フィラメント点灯時間

247.7 時間

使用 CMOS イメージ枚数

2,267 枚使用フィルム枚数

稼働率
（％）

計

備

考

0枚

【クライオ位相差電子顕微鏡利用状況】
今年度におけるクライオ位相差電子顕微鏡の共同利用

用位相板ホルダーを Air Lock 式ホルダーに更新し，しば実験は合計 15 課題が採択され，全課題が実施された。

らくは順調に稼働していたが，Air Lock 式ホルダーからクライオ位相差電子顕微鏡の年間利用状況と利用者のの微少リークが発生したため，現在原因究明のため使用

所属，部署，共同研究者，観察方法，研究テーマの一覧

を停止しているので，早急の改善が待たれる状況である。

を下記の表にまとめた。なお，稼働率は利用日数と使用

一般的なクライオ電子顕微鏡としては，問題なく稼働し可能平日数より求めている。また，昨年度位相差像観察

ている。

85

第 38 巻（Dec,2017）

生理学研究所年報2016 年 度
総
日数

年月

保守
日数

クライオ位相差電子顕微鏡年間利用状況

使用可能

所内

所外

日数

利用日数

利用日数

利用
日数
合計

利用率
［％］

フィラメント
点灯時間［hr］

備考

2016 年 4 月

30

1

29

18

2

20

69.0

117

位相板交換

5月

31

2

29

15

1

16

55.1

101

位相板交換 2 回
Column Bake
Emission Restart

6月

30

0

30

10

2

12

40.0

61

位相板交換

7月

31

0

31

13

0

13

41.9

105

8月

31

2

29

10

2

12

41.3

73

9月

30

3

27

12

2

14

51.9

72

10 月

31

3

28

13

1

14

50.0

75

11 月

30

0

30

8

2

10

33.3

62

Holder Check

12 月

31

0

31

16

0

16

51.6

132

PP Test2017 年 1 月

31

2

29

7

0

7

24.1

19

2月

28

2

26

11

2

13

50.0

70

3月

31

1

30

9

3

12

40.0

95

365

16

349

101

57

159

45.6

982

計

4回

2回

FEG OFF & Column
Bake
FEG Restart
位相板交換 2 回
FEG Stop & Column
Bake
FEG Restart
Remove PP holder
Column BakeFEG Restart
5回

2回

SF6 Gas warning
Full SF6 Gas
PP Holder Test
位相板交換 1 回
FEG stop
Column BakeFEG Restart
Column Bake2016 年度 共同利用者の所属，部署，共同研究者，観察方法，研究テーマ一覧
観察方法※
所

属

部

署

共同研究者

研究テーマ
クライオ

位相差

国立感染症研究所

ウイルス第二部

片山和彦

○

○

麻布大学

獣医学部

内山淳平

○

○

大阪大学

蛋白質研究所

中道優介

○

○

大阪大学

蛋白質研究所東浦彰史○○

Academia Sinica

Institute of Chemistry

CHANG,
Wei-hau○○

ウプサラ大学

BMC

岡本健太

○

○

中央大学

理工学部

今井

○

○

86

洋

マウスノロウイルスの高分解能構造解析
低温位相差電子顕微による黄色ブドウ球菌ファージの 3 次元構造解析とその感染機構の解析
位相差電子顕微鏡を用いた SFTSV 構成タンパ
ク質の構造解析
PBCV-1 ファイバー状構造体の低温位相差顕微鏡による観察Exploring the energy barrier for RNA
polymeraseⅢ conformation change by Zernike
phase plate cryo-EM(ZEM)
新規蚊媒介性ウイルスの三次元構造解析
真核生物鞭毛の動力源である蛋白質ナノモー
ター「ダイニン」の鞭毛軸糸中での構造変化のカルシウムによる影響の解析

研究活動報告／技術課

観察方法※
所

属

部

署

共同研究者

研究テーマ
クライオ

位相差

大阪大学

蛋白質研究所中川敦史○○

イネ萎縮ウイルスの構造構築機構の解明

神戸大学

大学院理学研究科

洲崎敏伸

○

○

原核細胞内に存在するユニークなチューブ構
造の解析

高野博嘉

○

○

クライオ電顕トモグラフィーを用いたコケ植
物葉緑体のペプチドグリカン層の観察と解析

熊本大学

大学院自然科学研究科（2）電子顕微鏡室（生理研・基生研共通施設）
小原正裕，山田元【概要】
今年度の電子顕微鏡室の活動の概要は以下の通りである。
昨年度山手地区に設置されているすべての電子顕微
鏡を電子顕微鏡専用の部屋に移設することができた。

締結などの検討の必要性について記述したが，保守契約
費用と実際の修理費用を慎重に比較検討した結果，来年度の保守契約加入は見送ることとなった。
明大寺地区では透過型電子顕微鏡 JEM-1010 のコント

移設後，空いたスペースは解析室となり，SBF-SEM のロールレバー等が正常に動かせないトラブルが少し前

共同利用のために増えたデータ解析に大きく役立ってから発生していたが，こちらの原因が判明した。こちらいる。

の修理も完了し，現在は非常に良好な状態で稼働していしかし，実験で生じる膨大なデータを転送するシステる。また，真空蒸着装置の真空度が正常に表示されない

ムにたびたび不具合が生じ，データの解析が遅れるといトラブルが発生したがこちらも修理が完了し，現在は良う問題が生じている。こちらに関しては，パソコンやそ好に稼働し，利用者の用に供することができている。

の周辺機器の問題だけではなく，施設のネットワーク回

電子顕微鏡試料の 3 次元再構築が可能な SBF-SEM

線にも問題がありそうであり，現在も全面改善に向け対（ΣIGMA/VP），2 台目の高解像度 SBF-SEM（MERLIN）

応中である。

は，TFE-Tip 検出器交換等の通常メンテナンス以外に，

また，これまで山手地区透過型電子顕微鏡 JEM-1010

3View 用検出器の位置ズレの調整，撮像中のフォーカスは保守契約に加入し，適切な状態を維持してきた。しかズレ等数回の調整とクリーニング，TMP の交換等多くのし，経年劣化と思われる通常の保守の範囲を超えた修理

トラブルに見舞われた。

事例が数件発生し始めている。利用者の多い装置でもあり，後継機種の検討が必要な時期かもしれない。

今後設置年数が長くなるにつれ，特に利用者が多い
SBF-SEM は修理費用が嵩んでいくことが予想されるた

他に，走査型電子顕微鏡 ΣIGMA においては検出器のめ，出来るだけこれらの出費を抑えかつ迅速な修理対応

抜き差しに起因する真空漏れ並びに真空ポンプの故障を行うため，保守契約の締結などの検討が必要となるとという事象が発生し，対応を行った。このトラブルに関思われる。

しては走査型電子顕微鏡の全ユーザーに検出器の抜き差し方法を周知するなどして事故再発の予防を行って
いる。

【活動】
本年度も電子顕微鏡室の新規利用を希望する利用者

また，ウルトラミクロトームのタッチパネル式コントが多くみられた。昨年度より開始した，山手地区電子顕

ローラが反応しなくなるというトラブルが発生したが，微鏡室での電子顕微鏡試料作成のための環境整備は，利これには代替品を手配して取り敢えず利用可能な状態

用者に好評であり，本年度も試料作製用の周辺機器の充とする対応を行った。実際の修理は来年度以降，おこな実など，より利用し易い環境を整備した。電顕試料の作う予定である成講習会，電顕ならびにその周辺機器に講習会は連年通

上述の JEM-1010 だけでなく，今後設置年数が長くなり，明大寺，山手の両地区で複数回実施した。

るにつれ，他の機器の更新についても検討が必要になっまた本年度は前述の通り，両地区で機器の故障が相次てくる可能性がある。一方，ΣIGMA は昨年，保守契約

いだが，殆どの修理を完了して稼働状態とすることがで87

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

きた。一方，修理が間に合わなかった機器に関しては代替品を用意するなどして最低限稼働できる状態を維持用を希望した。
前年同様，SBF-SEM に関連した利用者も多く，通常のSEM も含めすべての電子顕微鏡で多くの利用者があっした。

た。
以下，SBF-SEM の稼働率ならびに，SBF-SEM，電子【研究内容一覧表】
本年度も例年通り，多くの利用者が電子顕微鏡室の利2016 年度
年月2016 年 4 月

総日数

30

保守
日数

0

使用
可能
日数

利用
日数

30

27

顕微鏡室利用者の代表的な研究課題を掲載する。

SBF-SEMMERLIN 稼働率

利用時間
（hr）

のべ
利用
者数

（利用日数/使用可

55

90.0%

553.5

稼働率（日数）

5月

31

2

29

23

366.0

48

79.3%

6月

30

5

25

25

353.5

35

100.0%

7月

31

4

27

18

350.0

32

66.7%

8月

31

5

26

22

412.0

47

84.6%

9月

30

1

29

26

456.0

48

89.7%

10 月

31

0

31

18

328.5

35

58.1%

11 月

30

0

30

30

525.0

68

100.0%

12 月

31

5

26

21

368.0

48

80.8%

2016 年 1 月

31

0

31

26

500.5

50

83.9%

2月

28

0

28

23

524.5

66

82.1%

3月

31

0

31

29

644.5

75

93.5%

合計（平均）

365

22

343

288

5382.0607

94.1%

2016 年度
年月

総日数

保守
日数

使用
可能
日数

SBF-SEM

利用

利用時間

日数

（hr）

備考

能日数）（％）

Detector ズレで撮像不可
撮像中に何度か真空系のトラブルで停止
TMP 交換，調整
撮像中フォーカスズレ調
整しながら撮像
像の中心で急にぼける症
状改善のため，BSED 調整
BSED 交換・調整

TFE-Tip 交換・調整

ΣIGMA/VP 稼働率のべ

稼働率（日数）

利用（利用日数/使用可者数

能日数）（％）

備考

2016 年 4 月

30

0

30

13

150.5

13

43.3%

5月

31

7

24

3

58.0

8

12.5%

6月

30

5

25

21

376.0

52

84.0%

7月

31

1

30

11

138.0

17

36.7%

フォーカスズレ調整

8月

31

3

28

16

301.5

40

57.1%

画像が黒くなるトラブルとスキャン時横線発生

9月

30

1

29

27

474.5

53

93.1%

10 月

31

1

30

20

415.5

50

66.7%

撮影中フォーカスズレ

11 月

30

1

29

9

147.0

10

31.0%

フォーカス不具合対応

88

TFE-Tip 交換，調整，スクロールポンプメンテ
ナンス等
Detector 位置調整中破損，予備と交換，イメージ不具合修理

研究活動報告／技術課

年月

総日数

使用

保守

可能

日数

日数

利用

利用時間

日数

（hr）

のべ

稼働率（日数）

利用（利用日数/使用可者数

能日数）（％）

12 月

31

3

28

14

190.0

26

50.0%

2017 年 1 月

31

0

31

27

551.5

58

87.1%

2月

28

0

28

21

416.0

61

75.0%

3月

31

4

27

17

324.5

40

63.0%

合計（平均）

365

26

339

128

3543.0

428

58.3%

備考

フォーカス不具合対応作業

流量計破損・交換
BSED 検出器プレアンプ
不良・交換2016 年度 SBF-SEM 利用者の代表的な研究課題一覧
研究所・大学研究部門

名古屋工業大学

大学院工学研究科

中央大学

理工学部

三重大学

大学院医学系研究科

大阪大学

蛋白質研究所

神戸大学

大学院理研究科

神戸大学

大学院理研究科

岡山大学

大学院自然科学研究科

長崎大学
アルバータ大学

熱帯医学研究所
生物学科

熊本大学

大学院自然科学研究科

東京女子医科大学

東医療センター

東京薬科大学
東京薬科大学
山梨大学

生命科学部
薬学部
大学院総合研究部医学域

信州大学

大学院医学系研究科

東北大学

大学院医学系研究科

健康科学大学

健康科学部

信州大学

農学部

松本歯科大学名古屋市立大学

大学院医学研究科

福井大学

医学部

理化学研究所生命システム研究センター

熊本大学

大学院生命科学研究部

研究内容
血管壁内の細胞外マトリックスの 3 次元超微細構造計測
真核生物鞭毛の動力源である蛋白質ナノモーター「ダイニン」の鞭毛軸糸中での構造変化のカルシウムによる影響の解析
SBF-SEM 3 次元立体再構築法を用いた細胞接着関連分子による神経シナプス形成機構の形態構造レベルでの解析
イネ萎縮ウイルスの構造構築機構の解明
社会行動の分子神経基盤の理解に向けて:仲間感覚神経システムの3D 構造の研究
原核細胞内に存在するユニークなチューブ構造の解析
連続ブロック表面 SEM による感覚ニューロン系の 3 次元超微形態解析
マラリア原虫感染赤血球におけるマウレル裂の 3D 構造解析
SBF-SEM を用いた小型甲殻類の比較形態学
クライオ電顕トモグラフィーを用いたコケ植物葉緑体のペプチド
グリカン層の観察と解析
ミクロトーム組込み型走査電子顕微鏡（SBF-SEM）を用いた脳動脈瘤形成における超微細形態変化の解明
脳特異的な MITOL ノックアウトマウスの形態学的解析
SBF－SEM を用いた髄鞘の軸索機能調節機序の解析
甲状腺乳頭癌細胞の核形態 －SBF-SEM による 3 次元解析－
軸索におけるミトコンドリアと滑面小胞体の相互作用の超微形態学的検討
2 型糖尿病性上皮細胞障害に対する SGLT 阻害剤（フロリジン）の薬理作用の解明高脂肪食摂取下における腸管粘膜防御機能と吸収機構に関するメカニズムの解明
SBF-SEM を利用した消化管 GLP-1 分泌細胞の絶食に伴う微細構造変化の解析
連続ブロック表面 SEM によるカエル舌の茸状乳頭上皮に分布する神経の三次元構造解析
成体脳内における新生ニューロンの高速移動を制御する超微細構
造の解析
連続ブロック表面－走査電子顕微鏡（SBF-SEM）による各種細胞微細構造の立体構造解析
細胞分裂過程を 1 細胞丸ごとレベルで 3 次元構造解析するための技
術開発
精子の形態形成過程における精子細胞とセルトリ細胞間で見られる細胞膜および細胞内膜性構造物の三次元構造解析

89

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

研究所・大学

研究部門

研究内容

理化学研究所東北大学

脳科学総合研究センター
大学院医学系研究科

熊本大学

大学院生命科学研究部

ラットの生後環境による脳形態の差異を観察する
走査型電子顕微鏡を用いた糸球体腎炎の 3 次元構築
精子形成の調節因子である細胞接着分子およびその相互作用する
細胞内分子のノックアウトマウスの精巣の形態学的解析

2016 年度 電子顕微鏡室利用者の代表的な研究課題一覧
研究所・大学
生理学研究所

研究部門
大脳神経回路心循環シグナル
細胞構造
視覚情報
形態情報解析室
基礎生物学研究所

進化発生

環境光生物学

初期発生

その他

構造多様学
分子発生学
環境保全研究センター
分子科学研究所

研究内容
ラット大脳皮質の神経回路の研究
大脳皮質の局所神経回路解析
膀胱上皮細胞の微小構造形成における TRPM7 の役割の検討
運動学習に伴う大脳皮質運動野の神経局所回路の可塑的変化
マウス心臓の病態形成時における心筋オルガネラ形態の経時変化
観察
上皮バリア機能を担う細胞間接着装置の微細形態の観察
海馬歯状回におけるカイニン酸型受容体の局在解析
ERATO 位相差電顕プロジェクトでの電顕像シミュレーション
小腸絨毛に走行する各種知覚神経の免疫電顕による観察
ヒメツリガネゴケ MADS-box 遺伝子の機能解析
ショウジョウバエクチクラのナノポア観察
オジギソウ組織の固定・観察
数種昆虫の翅形成過程観察
光化学系タンパク質の構造を見る
シロイヌナズナの花器官の観察
藻類光合成機構の解明
マウス 9 日目胚の外観撮影
卵管上皮の繊毛形成
多細胞系の形態形成機構－チョウ目昆虫の翅の形態形成－
器官発生におけるシグナル分布の解析
光照射が及ぼす渦鞭毛藻類へのウイルス感染の影響評価
神経変性疾患関連タンパク質のアミロイド線維形成メカニズムの構造基盤の解明（3）機器研究試作室（生理研・基生研共通施設）
佐治俊幸
【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

度から，医学・生物学の実験研究に使用される実験装置の開発と改良，それに関わる技術指導，技術相談を室のや器具を題材にして，機械工作の基礎的知識を実習主体役割とし，生理研・基生研の共通施設として運営されてで行う機械工作基礎講座を開講してきた。本年も汎用工いる。

作機械の使用方法を主体に実習するフライス盤コース

新しい研究には新しい研究機器を作るという『ものづ（リキャップ台）と旋盤コース（小物入れ），CAD コー

くり』が希薄になっている状況下，一方では，研究の多スの 3 コースを開講した。参加希望者は，3 コース合わ

様化は常に新たな役割の模索が迫られている。そうした

せ生理研 14 名，基生研 11 名で，各コース共に半日の講

認識のもと，『ものづくり』能力の重要性の理解と機械習を行った。

工作ニーズの新たな発掘と展開を目指すために，2000 年

90

石膏ベースのフルカラー3D プリンターは，分子研か研究活動報告／技術課らの依頼による分子モデルを多く製作した。また，樹脂っている。

ベース 3D プリンターは，施設内にて試作を行い，形状が確定したら，外部業者による高精度製作や当施設では

なお，機器研究試作室の今年度の利用状況は，以下の利用できない材料(アクリルやチタン)での製作依頼を行通りである。

2016 年度 機器研究試作室
機器研究試作室

利用報告

部門別のべ利用状況

生理研
認知行動発達機構

61

心理生理学

31

感覚認知情報

28

技術課

6

細胞構造

6

生体システム1

生体恒常機能発達機構

5

形態情報解析室

2

大脳神経回路論

3

NBR 事業推進室

2

行動様式解析室

0

心循環シグナル1

動物実験コーディネータ室

1

基生研
環境光生物

19

バイオリソース

9

所長室付

5

統合神経生物学

4

光学解析室

3

生物進化

3

共生システム

2

形態形成

2

分析室

1

形態形成

1

ＲＩ実験センター

1

ほ乳類動物飼育開発支援

1

核内ゲノム動態

1

幹細胞生物

1

人工気象室

0

分子発生学

1

機器研究試作室

利用人数表

月

生理研

基生研

合計

のべ時間

4

23

2

25

59

5

14

1

15

36

6

11

7

18

54

7

13

14

27

56

8

8

5

13

25

9

12

12

24

115

10

12

2

14

42

11

9

2

11

23

12

19

2

21

59

1

8

2

10

26

2

9

2

11

27

3

9

2

11

45

合計

147

53

200

567

昨年値(参考)

263

51

314

605

91

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

機器研究試作室
月

フライス盤

4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
合計

ボール盤

13
8
4
7
7
2
2
6
12
4
6
8
79

6
4
7
10
2
2
3
5
4
4
4
3
54

横切り盤

利用機器表（件数）

コンタマシンNC フライス

8
1
4
5
3
5
1
5
9
3
2
3
49

0
0
1
1
0
8
0
0
0
0
0
0
10

9
3
4
7
1
5
5
3
1
1
4
1
44

機器研究試作室
機械工作
電気工作
３Ｄ工作

培養チェンバー
ＬＥＤ照明
カバーグラス篭

旋盤

3
4
0
2
0
1
0
2
3
2
0
0
17

ベルトグラインダー

切断機

その他

1
0
0
3
3
2
1
3
4
0
1
0
18

0
1
1
4
1
1
4
0
2
0
0
0
14

4
1
6
1
0
4
1
1
4
3
2
0
27

依頼製作品例

電気生理用チェンバー
タイマー
分子模型

恒温バス
物理刺激装置マーモセット固定器③情報処理･発信センター（1）ネットワーク管理室
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

1000BASE-T ネットワークの提供を基とし，利便性の向

解析システム（後述），情報サービス（e-mail，WWW

上と情報セキュリティの確保を両立している。また，同等），プログラム開発などに分類することができる。ま様の認証機能を持つ無線 LAN は構内全域で利用可能でた，これらを円滑に運用していくためには，所内 LANある。今年度はこのネットワークとメールサーバー等のの管理，整備や情報セキュリティの確保も重要である。

更新を進め，年度末までに完了している。セキュリティ

このような現状をふまえたうえで，岡崎情報ネットワー

インシデントは今年度も自然科学研究機構内外で発生

ク管理室とも連携しながら，施設整備を進めている。

している。機構で新しく決定施行された情報セキュリテ

生体情報解析システムは，数値計算，データ解析，可ィポリシーに基づき，岡崎３機関の実施手順書の改訂を視化，数式処理，統計解析，DNA 配列情報解析，電子

始めると共に，職員に広報を行うなどの対応を進めてい回路設計などの多くのネットワークライセンス用アプる。

リケーションを備えている。これらのアプリケーション

生理学研究所のネットワーク利用状況は，メール登録

はネットワーク認証により，各部門施設の PC 上で動作者が 433 名。WWW 登録者が 99 名。LAN の端末数が 2,173可能である。登録者は 103 名で，研究推進のために活用

台。所外からのメール受信数は 2,800 通／日，所外へのされている。

メール発信数は 3,100 通／日であった。WWW は 3,300 IP

岡崎情報ネットワークは，MAC アドレスベース，もしくは Web 認証ベースの動的 VLAN 機能を有する

92／日の端末から 13,000 ページ／日の閲覧があった。

研究活動報告／技術課④岡崎共通研究施設（1）動物実験センター
伊藤昭光，廣江猛，窪田美津子，神谷絵美【概要】
齧歯類の授受件数は昨年度と比べ，導入は減少し，搬マウス個体で導入するより，輸送費用が安くなることや，

出は，ほぼ変わりなかった。マウス受精卵凍結・クリー

微生物学的な問題が解決するため，マウス個体でなく，ンアップ事業では，昨年と比べ，クリーンアップ件数とマウス凍結精子による系統の導入を 1 件行った。マウス

融解件数は減少したが，凍結件数はやや増加した。

凍結精子による導入は，今後増える傾向にあると考えら

齧歯類の微生物統御では，明大寺地区においてClostridium piliforme（Tyzzer 菌）を検出し，感染症対策を実施した。

れる。
③齧歯類微生物検査実施に向けての整備
2016/10 より，神谷技術職員による自家検査と実験動施設整備面において，齧歯類微生物モニタリングの自物中央研究所 ICLAS モニタリングセンターへの検体送

家検査準備のため，ICLAS モニタリングセンターと自家付の平行検査を行った。また，神谷技術職員が 2017/1/24

検査の平行検査を行った。齧歯類の取り扱い初心者を対～27 に熊本大学で細菌培養に関する研修を受けた。

象に，実験動物の基本的手技の実技講習を引き続き実施

明大寺の齧歯類感染事故 Tyzzer 対策で，モニライザ

し，生理研トレーニングコースでもコースの一部でマウ(ELISA)による自家検査を実施した。

スの基本的手技を担当し，マウスの取り扱い講習を行っ④マウス・ラットの取り扱い実技講習会の実施た。明大寺地区は昨年 IC カードによる入退館システム

王助教と窪田技術職員が，マウス・ラットを中心としが導入されたが，導入を機に，全利用者対象に利用者講て，尾静脈採血および投与法，灌流固定法，一般的な飼習会を行い，新たな利用者には館内案内を行った。また，育作業等を含め，動物実験センター利用者への実技講習

サル類の授受に関する書類の整備を行った。

を年 2 回行った。

明大寺の動物棟Ⅰは，建設されてから 37 年あまりを生理研トレーニングコースでは「遺伝子改変マウスの経過しており，設備の老朽化が著しく，また，研究現場

基本的手技と学習・記憶行動解析入門」コースで，遺伝の現状にそぐわなくなってきている。動物棟Ⅰ（マウス，子改変マウスの基本的手技を担当し，マウスの取り扱い

ラット等）の機能改善および機能高度化を目的に，増の講習を行った。

築・改修に向けた話し合い，さらに概算要求に向けての⑤サル類飼育管理方法の調査準備が行われた。
山手の施設は 15 年を越えており，空調機器類の経年劣化による不具合が増え，今後の対策が必要である。

廣江技術職員が 2017/1/10～12 に京都大学霊長類研究所でマカクサル，マーモセットの飼育管理に関する研修を受けた。
⑥サル類の授受について【明大寺/山手共通業務】

サル類の授受に関する書類を整備した。

①齧歯類の授受について

マカクサルの導入時に E 型肝炎ウィルス(HEV)，サル

年間でのべ 56 件の導入と 119 件の供与があった。全

免疫不全ウィルス(SIV)，サル T 細胞白血病ウィルス 1

体として昨年より減少したが，他機関への供与は約 1 割型(STLV-1) の検査結果を確認した上で導入することと増加した。また，授受の条件や書類内容の確認，利用者なった。

へのアドバイスなどに時間を多く費やしている。
②受精卵凍結・クリーンアップ事業
受精卵凍結保存は 37 件，クリーンアップ兼受精卵凍HEV の検査を，王助教，神谷技術職員，本多技術支援員で行うことになった。
⑦(公社)日本実験動物学会主催の実験動物管理者等研修

結保存は 4 件，融解・移植は 6 件それぞれ実施した。昨会受講年度と比較して凍結件数は増加したが，クリーンアップ，

2016/9/16～17 廣江技術職員が第 7 回研修会を受講

融解・移植件数は減少した。外部からのマウス導入の際，

2017/2/27～28 王助教が第 8 回研修会を受講

93生理学研究所年報【明大寺地区

第 38 巻（Dec,2017）

陸生動物室】①施設の利用状況について
陸生動物の飼養保管室利用部門数は，15 部門（生理研
14 部門，共通研究施設 1 部門）であった。

チラーを停止できず，冷媒補充による応急処置。時期をずらして修理を行った。
（2）全熱交換器 EV-4 ファンモーターの不具合のため修理を行った。

動物のべ飼育数は，昨年度と比べ，マウスは認知行動（3）現空調機は，真夏及び真冬の時期に自動運転での発達部門が移動したこと，生体恒常性発達研究部門の先安定した運転が出来ない。真夏の温度上昇では，冷水生の異動等に伴い匹数を減らしたため減少した。ラット

バイパスを開けたり，屋上に散水するなど，また厳寒は認知行動発達部門の移動，Tyzzer 菌感染症による淘汰期には，温水バイパスを開けたり，ヒーターを入れるにより減少した。サルは昨年と比べやや減少した。マーなどのマニュアル運転を行った。経年劣化が原因と考

モセットは，昨年と比べ横ばいであった。

えられるため，改修・増築と併せて，整備していく必②齧歯類微生物モニタリングについて要がある。

マウス，ラットの一般飼養保管室では，3 ヶ月に 1 度の微生物モニタリングを各飼養保管室で行っている。
（1）Tyzzer 菌感染事故：2016/2 の定期検査において，
明大寺地区 203 ラット室で Tyzzer 菌が検出された件の（4）オートクレーブのドレーン配管から水漏れがあり，補修を行った。
（5）洗浄室ケージウォッシャーの蒸気配管に穴が開き，修理を行った。

対応について昨年度報告したが，2016/5/13 に終息した。

（6）1F トイレ男性用小便器の排水用配管に穴が開き，

2017/1 の定期検査において，生理研部門飼養保管室の地下に漏水があった。1 つの小便器の使用を不可としラットで Tyzzer 菌が検出され，隔離飼育等の微生物コて対応した。

ントロールを行った。同室および該当部門が使用して＜動物棟 II＞

いるセンター201 ラット室の緊急検査を行ったところ，（1）336 室天井から漏水。空調機のドレンパンの経年劣

5 ケージで陽性個体が確認されたため，隔離飼育等の化による水漏れのため修理を行った。

微生物コントロールを行った。201 室はラットの凍結（2）432 実験室天井換気扇の換気口から台風時に雨水の胚を作製するため必要最小限の匹数を残し，陽性個体

侵入があり，天井の補修を行った。同時にロスナイ換を含むラットの安楽死を行った。

気扇の修理を行った。

床敷き倉庫，洗浄室，器材庫は清掃，エクスポアによる消毒を行った。汚染ケージ室は清掃およびホルマリ【山手地区 陸生動物室】

ン燻蒸を行った。

①施設の利用状況について該当部門が使用しているセンター336 マウス室およ（1）陸生動物の飼養保管室利用部門数は，12 部門（生び 201 ラット室に囮動物を設置し，1 ヶ月後および 2

理研 8 部門，統合バイオサイエンスセンター3 部門，

ヶ月後に囮動物の微生物モニタリングを行うことと共通研究施設 1 部門）であった。

し経過観察を行った。

（2）利用者講習会を毎月開催するとともに，実際の利用（2）マウス地下 SPF 室は，1 部門 1 飼養保管室の利用が方法について別途実務講習会を実施している。
利用者講あり，3 ヶ月に 1 度の定期微生物モニタリングを習受講者および実務講習会受講者は各々22 名であった。

行ったが，問題無く運用出来た。
③施設整備について（1）IC カードによる入退館システムの導入整備を行い，利用者講習会を月 1 回実施し，合計 119 名が受講した。
（2）動物棟Ⅰの改修・増築計画を概算要求に向けて立案した。

②齧歯類微生物モニタリングについて
全 SPF 飼育室およびマウス・ラット一時保管室 1～3の病原微生物モニタリングを，3 ヶ月に 1 回のペースで実施した。
（1）Pasteurella pneumotropica 感染事故：2016/2 の定期
検 査 に お い て ， SPF 飼 育 室 の 1 室 で Pasteurella④主な工事及び修理について

pneumotropica が検出された件の対応について昨年度＜動物棟 I＞

報告したが，2016/5 に終息した。

（1）チラーのオイルとガス漏れ。夏季であったため，

94

研究活動報告／技術課（6）3F オートクレーブ 2, 3 号機のコンプレッサー故障③施設整備について
施設運用面では，齧歯類の取り扱い初心者を対象に，動のため交換

物福祉に配慮をした実験動物の基本的手技の実技講習を（7）3F プレハブフリーザー温度上昇のため修理

年 2 回実施した。生理研トレーニングコースでも「遺伝子（8）2F 給湯器故障のため修理

改変マウスの基本的実験手技と学習・記憶行動解析入門」
コースで講習を実施し，あわせて合計 11 名が受講した。

【明大寺及び山手地区 水生動物室】④主な工事及び修理について① 施設の利用状況について（1）共通設備室空調用吸収式冷温水発生器 RB-1C,（1）明大寺地区では，生理研 1 部門，基生研 5 部門がRB-3C 高温再生器液面低異常のため，薬液洗浄，真空利用している。
（2）山手地区では，生理研 1 部門，統合バイオサイエ

関連部品取り替え（2）5F 設備室 空調機 ACU-1A の加湿用塩ビ配管が破裂し，4F SPF エリアへ漏水。修理

ンスセンター3 部門が水槽を利用している。
② 主な工事及び修理について（3）3F, 4F ISS (Interstitial Space System) の定風量装置 53
台の点検，うち不具合のあったもの 14 台を交換
（4）3F, 4F 用ダムウェーターのロープ張り替え（5）3F オートクレーブ 1, 2, 3 号機の蒸気漏れ修理，部（1）山手地区水槽のモーターバルブ動作不良のため交換修理（2）山手地区水生室水槽用加熱冷却ユニット故障のため新規交換および，1 台を修理

品交換

陸生動物 部門別・動物種別搬入数（2016 年度）
明大寺地区

動物種
部門

マウス

ラット

ハムスター

モルモット

山手地区
ウサギ

マーモセット

サル

マウス

ラット

神経機能素子

106

63

生体膜

60

234

49

分子神経生理

9

216

15

106

107

18

6
43

24

神経シグナル1

感覚認知情報生体システム110

認知行動発達

6

10

5

5

5

10

脳形態解析(細胞構造)
大脳神経回路論21

210

生殖内分泌系

198

1

生体恒常性発達290

44

行動様式解析室
多光子顕微鏡室26
923

動物実験センター

78

19

43
14
11

327
128

核内ゲノム動態
視覚情報処理

42

4

心理生理学
298

275

64
2

個別研究
細胞生理

605

2

遺伝子改変動物作製室

878

628

心循環シグナル

466

113

3,373

1,007

合計

1,205

396

26

20

95

研究発表／発表論文

a. 発表論文〔

目

次〕神経機能素子研究部門 ................................................................................ 100
分子神経生理研究部門 ................................................................................ 100
生体膜研究部門 ...................................................................................... 100
神経細胞構築研究部門 ................................................................................. 101
神経発達・再生機構研究部門 ........................................................................... 101
細胞構造研究部門 ..................................................................................... 102
細胞生理研究部門 ..................................................................................... 102
心循環シグナル研究部門 ............................................................................... 103
生殖・内分泌系発達機構研究部門 ....................................................................... 104
神経シグナル研究部門 ................................................................................. 105
大脳神経回路論研究部門 ............................................................................... 105
生体恒常性発達研究部門 ............................................................................... 106
視覚情報処理研究部門 ................................................................................. 107
感覚認知情報研究部門 ................................................................................. 107
認知行動発達機構研究部門 ............................................................................. 108
生体システム研究部門 ................................................................................. 108
統合生理研究部門 ..................................................................................... 109
心理生理学研究部門 ................................................................................... 110
個別研究（村上研究室） ............................................................................... 112
形態情報解析室 ....................................................................................... 112
多光子顕微鏡室 ....................................................................................... 113
ウイルスベクター開発室 ............................................................................... 114
遺伝子改変動物作製室 ................................................................................. 114
行動様式解析室 ....................................................................................... 115

99

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

発

表

論

文

《神経機能素子研究部門》
2. Oda M, Kurogi M, Kubo Y, Saitoh O (2016) Sensitivities

1) 英文原著論文
1. Tateyama M, Kubo Y (2016) Stabilizing effects of G

of Two Zebrafish TRPA1 Paralogs to Chemical andprotein on the active conformation of adenosine A1 receptor

Thermal Stimuli Analyzed in Heterologous Expression

differ depending on G protein type. Eur J Pharmacol 788:

Systems. Chem Senses 41: 261-272.

121-131. doi: 10.1016/j.ejphar.2016.06.025.

doi: 10.1093/chemse/bjv091.

《分子神経生理研究部門》
1) 英文原著論文(2016) Rapid specimen preparation to improve the

1. Hashimoto H, Ishino Y, Jiang W, Yoshimura T, Takeda-

throughput of electron microscopic volume imaging for

Uchimura Y, Uchimura K, Kadomatsu K, Ikenaka K (2016)

three-dimensional analyses of subcellular ultrastructures

Keratan Sulfate Regulates the Switch from Motor Neuron

with serial block-face scanning electron microscopy.

to Oligodendrocyte Generation During Development of

Med Mol Morphol 49: 154-162.

the Mouse Spinal Cord. Neurochem Res 41: 450-462.

doi: 10.1007/s00795-016-0134-7.
5. Nguyen HB, Thai TQ, Saitoh S, Wu B, Saitoh Y, Shimo

doi: 10.1007/s11064-016-1861-9.
2. Shimizu T, Smits R, Ikenaka K (2016) Microglia-induced

S, Fujitani H, Otobe H, Ohno N (2016) Conductive

activation of non-canonical Wnt signaling aggravates

resins improve charging and resolution of acquired

neurodegeneration in demyelinating disorders. Mol Cell

images in electron microscopic volume imaging. Scie

Biol 36: 2728-2741. doi: 10.1128/MCB.00139-16.

Rep 6: 23721. doi: 10.1038/srep23721.

3. Liang J, Li N, Zhang Y, Hou C, Yang X, Shimizu T, Wang

6. Naruse M, Ishino Y, Kumar A, Ono K, Takebayashi H,

X, Ikenaka K, Fan K, Ma J (2016) Disinhibition of

Yamaguchi M, Ishizaki Y, Ikenaka K, Hitoshi S (2016)

cathepsin C caused by cystatin F deficiency aggravates the

The Dorsoventral Boundary of the Germinal Zone is ademyelination in a cuprizone model. Front Mol Neurosci

Specialized Niche for the Generation of Cortical

9:152. doi: 10.3389/fnmol.2016.00152

Oligodendrocytes during a Restricted Temporal Window.

4. Thai TQ, Nguyen HB, Saitoh S, Wu B, Saitoh Y, Shimo
S, Elewa YHA, Ichii O, Kon Y, Takaki T, Joh K, Ohno N

Cerebral Cortex 26: 2800-2810.
doi: 10.1093/cercor/bhv141.

《生体膜研究部門》
1) 英文原著論文

Pihko H, Lönnqvist T, Valanne L, Somer M, Fukata M,

1. Yokoi N, Fukata Y, Sekiya A, Murakami T, Kobayashi K,

Lehesjoki A (2016) Dysfunctional ADAM22 implicatedFukata M (2016) Identification of PSD-95 depalmitoylating

in progressive encephalopathy with cortical atrophy andenzymes. J Neurosci 36:6431-6444.

epilepsy. Neurol Genet 2:e46.

doi: 10.1523/JNEUROSCI.0419-16.2016.

doi: 10.1212/NXG.0000000000000046.

2. Muona M, Fukata Y, Anttonen A, Laari A, Palotie A,

100研究発表／発表論文

2) 英文総説

synaptic disorders. (2016) Neurosci Res 116:39-45.

1. Fukata Y, Murakami T, Yokoi N, Fukata M (2016) Local

doi: 10.1016/j.neures.2016.09.011.

palmitoylation cycles and specialized membrane domain

3) 研究関係著作

organization. Curr Top Membr 77:97-141.

1. 深田優子, 横井紀彦, 宮崎裕理, 深田正紀 (2016) 記

doi: 10.1016/bs.ctm.2015.10.003.

憶・学習とメンブレントラフィック.

2. Fukata Y, Yokoi N, Miyazaki Y, Fukata M. The LGI1ADAM22 protein complex in synaptic transmission and“メンブレン

トラフィック” (福田光則, 吉森保 編), 化学同人, 11章:pp 157-175.

《神経細胞構築研究部門》
1) 英文原著論文

doi: 10.1016/j.jprot.2017.02.009.

1. Matsumoto J, Nakanishi H, Kunii Y, Sugiura Y, Yuki D,

4. Vu HT, Akatsu H, Hashizume Y, Setou M, Ikegami

Wada A, Hino M, Niwa SI, Kondo T, Waki M, Hayasaka

K(2017). Increase in α-tubulin modifications in theT, Masaki N, Akatsu H, Hashizume Y, Yamamoto S, Sato

neuronal processes of hippocampal neurons in both

S, Sasaki T, Setou M, Yabe H(2017). Decreased 16:0/20:

kainic acid-induced epileptic seizure and Alzheimer's

4-phosphatidylinositol level in the post-mortem prefrontal

disease.

cortex of elderly patients with schizophrenia.

Sci Rep. 7:40205. doi: 10.1038/srep40205.
5. Xu D, Omura T, Masaki N, Arima H, Banno T, Okamoto A,

Sci Rep. 7:45050. doi: 10.1038/srep45050.
2. Koga K, Yao I, Setou M, Zhuo M(2017). SCRAPPER
selectively

contributes

tospontaneous

releaseHanada M, Takei S, Matsushita S, Sugiyama E, Setou M,

andMatsuyama Y(2016). Increased arachidonic acid- containing

presynaptic long-term potentiation in the anterior cingulate

phosphatidylcholine is associated with reactive microglia

cortex.

and astrocytes in the spinal cord after peripheral nerve

J Neurosci. 37(14):3887-3895.

injury.

doi: 10.1523/JNEUROSCI.0023-16.2017.

Sci Rep. 6:26427. doi:10.1038/srep26427.

3. Hirayama-Kurogi M, Takizawa Y, Kunii Y, Matsumoto J,

6. Miyawaki S, Imai H, Hayasaka T, Masaki N, Ono H,

Wada A, Hino M, Akatsu H, Hashizume Y, Yamamoto S,

Ochi T, Ito A, Nakatomi H, Setou M, Saito N(2016).

Kondo T, Ito S, Tachikawa M, Niwa S, Yabe H, Terasaki T,

Imaging mass spectrometry detects dynamic changes of

Setou M and Ohtsuki S(2017). Downregulation of GNA13-

phosphatidylcholine in rat hippocampal CA1 after

ERK network in prefrontal cortex of schizophrenia braintransient global ischemia.

identified by combined focused and targeted quantitative

Neuroscience.322:66-77.

proteomics.

doi: 10.1016/j.neuroscience.2016.02.013.

Journal of Proteomics,158:31-42.

《神経発達・再生機構研究部門》
1)

英文原著論文1. Fujioka T,Kaneko N, Ajioka I, Nakaguchi K, Omata T,

the post-stroke brain. EBioMedicine 2017 Feb;16:195-203.
doi: 10.1016/j.ebiom.2017.01.005.

Ohba H, Fässler R, Garcia-Verdugo JM, Sekiguchi K,

2. Matsunami K, Nishida N, Kaneko N, Ikeo K, Licht

Matsukawa N, Sawamoto K (2017) 1 integrin signaling

Toyo-oka, Takeuchi H, Matsuura K, Tamori A, Nomura H,

promotes neuronal migration along vascular scaffolds inYoshiji H, Imamura M, Masaki N, Hayakawa T, Ide T,101

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

Shimada N, Ikeda F, Hino K, Nishiguchi S, Okuse C,

aged zebrafish brain. J Comp Neurol 524(15):2982-92.

Nojiri S, Sawamoto K, Tokunaga K, Joh T, Tanaka Y

doi: 10.1002/cne.24001.

(2016)

Genome-Wide

Association

Study

Identifies

2)

和文総説

ZNF354C Variants Associated with Depression from

1. 坪井義晃，澤田雅人，大塚隆信，澤本和延（2017）

Interferon-Based Therapy for Chronic Hepatitis C. PLoS

DDS 技術を活用した体内再生誘導治療．Drug Delivery

One 11(10):e0164418. doi:10.1371/journal.pone.0164418.

System 32(1):46-49．

3. Miyake M, Ito Y, Sawada M, Sakai K, Suzuki H,

3)

研究関係著作

Sakamoto T, Sawamoto K, Kamijima M （ 2016 ）1. 荻野崇，澤田雅人，岡田洋平，澤本和延（2017）精Subchronic inhalation exposure to 2-ethyl-1-hexanol

神・神経特異的 iPS 細胞を用いた創薬研究．Annual

impairs the mouse olfactory bulb via injury andReview 2016 神経:68-73.

subsequent repair of the nasal olfactory epithelium. Arch2. 岩田英敏，金子奈穂子，大塚隆信，澤本和延（2016）

Toxicol 90(8):1949-58. doi: 10.1007/s00204-016-1699-6.

脳梗塞に対する内在性神経幹細胞活性化を用いた治4. Ogino T, Sawada M, Takase H, Nakai C, Herranz-Pérez V,

療．Clinical Neuroscience 34(11):46-49.

JM,

3. 澤田雅人，澤本和延（2016）成体脳における神経細Sawamoto K (2016) Characterization of multiciliated

胞死と再生の生体イメージング. 実験医学 34 (7) :ependymal cells that emerge in the neurogenic niche of the

87-92

Cebrian-SillaA,

KanekoN,

Garcia-Verdugo《細胞構造研究部門》
1) 英文原著論文

Kajimura M, Suematsu M, Furuse M, Amagai M, Kubo

1. Izumi Y, Motoishi M, Furuse K, Furuse M (2016) A

A (2016) Epidermal cell turnover across tight junctions

tetraspanin regulates septate junction formation in

based on Kelvin's tetrakaidecahedron cell shape. Elife 5.

Drosophila midgut. J Cell Sci 129:1155-64.

pii: e19593. doi: 10.7554/eLife.19593.
4. Nagaoka T, Kishi M (2016) The planar cell polarity protein

doi: 10.1242/jcs.180448.
2. Tokuda S, Hirai T, Furuse M (2016) Effects of Osmolality

Vangl2 is involved in postsynaptic compartmentalization.

on Paracellular Transport in MDCK II Cells. PLoS One

Neurosci Lett. 12:251-255.

11:e0166904. doi: 10.1371/journal.pone.0166904.

doi: 10.1016/j.neulet.2015.12.009.

3. Yokouchi M, Atsugi T, Logtestijn MV, Tanaka RJ,《細胞生理研究部門》
1) 英文原著論文

thermogenesis in mouse brown adipose tissue. EMBO

1. Takaishi M, Uchida K, Suzuki Y, Matsui H, Shimada T,

reports 17: 383-399. doi: 10.15252/embr.201540819.

Fujita F, Tominaga M (2016) Reciprocal effects of

3. Uchida K, Demirkhanyan L, Asuthkar S, Cohen A,

capsaicin and menthol on thermo-sensation throughTominaga M, Zakharian E (2016) Stimulation-dependent

regulated activities of TRPV1 and TRPM8. J Physiol Sci

gating of TRPM3 channel in planar lipid bilayers.

66: 143-155. doi: 10.1007/s12576-015-0427-y.

FASEB J 30: 1306-1316. doi: 10.1096/fj.15-281576.

2. Sun W, Uchida K, Suzuki Y, Zhou Y, Kim M, Takayama

4. Yoshida A, Furube E, Mannari T, Muneoka S, Kotani E,

Y, Takahashi N, Goto T, Wakabayashi S, Kawada T,

Takayama Y, Kittaka H, Tominaga M. Miyata S (2016)

Iwata Y, Tominaga M (2016) Lack of TRPV2 impairs

TRPV1 is crucial for proinflammatory STAT3 signaling102

研究発表／発表論文

and thermoregulation-associated pathways in the brain(2016) Two different avian cold-sensitive sensory

during inflammation. Sci Rep 6: 26088.

neurons: Transient receptor potential melastatin 8

doi: 10.1038/srep26088.

(TRPM8)-dependent

5. Saito S, Ohkita M, Saito C, Takahashi K, Tominaga M,
Ohta T (2016) Evolution of Heat Sensors Drove Shifts inand-independent

activation

mechanisms. Neuropharmacology 111: 130-141.
doi: 0.1016/j.neuropharm.2016.08.039.

Thermosensation between Xenopus Species Adapted to

11. Peng G, Kashio M, Li T, Dong X, Tominaga M,

Different Thermal Niches. J Biol Chem 291: 11446-

Kadowaki T (2016) TRPA1 channels in Drosophila and11459. doi: 10.1074/jbc.M115.702498.

honey bee ectoparasitic mites share heat sensitivity and6. Okuda H, Noguchi A, Kobayashi H, Kondo D, Harada K,
Youssefian S, Shioi H, Domon Y, Kubota K, Kitano Y,

temperature-related

physiological

functions.

Front

Physiol 7: 447. doi:10.3389/fphys.2016.00447.

Takayama Y, Hitomi T, Ohno K, Saito Y, Asano T,

12. Sun W, Uchida K, Takahashi N, Iwata Y, Wakabayashi S,

Tominaga M, Takahashi T, Koizumi A (2016) Infantile

Goto T, Kawada T, Tominaga M (2016) Activation ofpain episodes associated with novel Nav1.9 mutations in

TRPV2 negatively regulates the differentiation of mousefamilial episodic pain syndrome in Japanese families.

brown adipocytes.

PLoS ONE 11(5): e0154827.

1527-1540. doi: 10.1007/s00424-016-1846-1.

Pflüger Archiv Eur J Physiol 468 (9):13. Gupta R, Saito S, Mori Y, Itoh S, Okumura H, Tominaga

doi: 10.1371/journal.pone.0154827.
7. Dong X, Kashio M, Peng G, Wang X, Tominaga M,

M (2016) Structural basis of TRPA1 inhibition by

Kadowaki T (2016) Isoform-specific modulation of the

HC-030031 utilizing species-specific differences. Sci

chemical sensitivity of conserved TRPA1 channel in theRep 6: 37460. doi: 10.1038/srep37460.

major

honeybeeectoparasitic

mite,

Tropilaelaps

14. Mihara H, Suzuki N, Boudaka AA, Muhammad JS,

mercedesae. Open Biol 6 (6): 160042.

Tominaga M, Tabuchi Y, Sugiyama T (2016) Transientdoi: 10.1098/rsob.160042.

receptor potential vanilloid 4-dependent calcium influx

8. Kaimoto T, Hatakeyama Y, Takahashi K, Imagawa T,

and ATP release in mouse and rat gastric epithelia. WorldTominaga M, Ohta T (2016) Involvement of transient

J Gastroenterol 22: 5512-5519.

receptor potential A1 channel in algesic and analgesic

doi: 10.3748/wjg.v22.i24.5512.

actions of the organic compound limonene. Eur J Pain 20

2) 研究関係著作(7): 1155-1165. doi: 10.1002/ejp.840.

1. 富永真琴 (2016) わさびで「つーん」とするのはな

9. Zhong J, Amina S, Liang M, Akther S, Yuhi T, Nishimura
T, Tsuji C, Tsuji T, Liu H-X, Hashii M, Furuhara K,
Yokoyama S, Yamamoto Y, Okamoto H, Zhao YJ, Lee HC,
Tominaga M, Lepatina O, Higashida H (2016) Cyclic
ADP-Ribose and Heat Regulate Oxytocin Release via
CD38 and TRPM2 in the Hypothalamus during Social or

ぜですか？ Clinical Neuroscience 34(4): 483.
2. 富永真琴 (2016) 温度感受性 TRP チャネルと脳機能.
日本神経精神薬理学雑誌 36: 37-41.
3. 富永真琴 (2016) 温度感受性 TRP チャネルと亜鉛による制御. 亜鉛栄養治療 7(1): 14-19.
4. 富 永 真 琴 (2016) 辛 み 感 覚 と TRP チ ャ ネ ル

Psychological Stress in Mice. Front Neurosci 10: 304.

/anoctamin 1 の機能連関. 日本味と匂学会雑誌 23(2):doi: 10.3389/fnins.2016.00304.

111-117.

10. Yamamoto A, Takahashi K, Saito S, Tominaga M, Ohta T《心循環シグナル研究部門》
1) 英文原著論文

Numaga-Tomita T, Hirano K, Ide T, Boeynaems JM,

1. Nishimura A, Sunggip C, Tozaki-Saitoh H, Shimauchi T,

Kurose H, Tsuda M, Robaye B, Inoue K, Nishida M

103

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）(2016) The purinergic P2Y6 receptor heterodimerizes withpathway in SH-SY5Y cells. Sci Rep 6:28944.

the angiotensin AT1 receptor to promote angiotensin

doi: 10.1038/srep28944.
7. Kitajima N, Numaga-Tomita T, Watanabe M, Kuroda T,

II-induced hypertension. Science Signaling 9: ra7.

Nishimura A, Miyano K, Yasuda S, Kuwahara K, Sato Y,

doi: 10.1126/scisignal.aac9187.
2. Numaga-Tomita T, Nishida M, Putney JW Jr, Mori Y

Ide T, Birnbaumer L, Sumimoto H, Mori Y, Nishida M(2016) TRPC3 amplifies B-cell receptor-induced ERK(2016) TRPC3 positively regulates reactive oxygen

signalling

species driving maladaptive cardiac remodeling. Sci Rep

via

proteinkinaseD-dependent

Rap1

6:37001. doi: 10.1038/srep37001.

activation. Biochemical Journal 473:201-210.

8. Numaga-Tomita T, Kitajima N, Kuroda T, Nishimura A,

doi: 10.1042/BJ20150596.
3. Mangmool S, Denkaew T, Phosri S, Pinthong D,

Miyano K, Yasuda S, Kuwahara K, Sato Y, Ide T,

Parichatikanond W, Shimauchi T, Nishida M (2016)

Birnbaumer L, Sumimoto H, Mori Y, Nishida M (2016)

Sustained β AR Stimulation Mediates Cardiac Insulin

TRPC3-GEF-H1 axis mediates pressure overload-

Resistance in a PKA-Dependent Manner. Molecularinduced cardiac fibrosis. Sci Rep 6:39383.

Endocrinology 30:118-132. doi: 10.1210/me.2015-1201.

doi: 10.1038/srep39383.

4. Sawamura S, Hatano M, Takada Y, Hino K, Kawamura T,

2)

英文総説（査読あり）

Tanikawa J, Nakagawa H, Hase H, Nakao A, Hirano M,

1. Fujii S, Sawa T, Nishida M, Ihara H, Ida T, Motohashi H,

Rotrattanadumrong R, Kiyonaka S, Mori MX, Nishida M,

Akaike T (2016) Redox signaling regulated by an

Hu Y, Inoue R, Nagata R, Mori Y (2016) Screening ofelectrophilic cyclic nucleotide and reactive cysteine

Transientpersulfides. Archives of Biochemistry and Biophysics

Receptor

Potential

Canonical

Channel595:140-146. doi: 10.1016/j.abb.2015.11.008.

Activators Identifies Novel Neurotrophic Piperazine
Compounds. Molecular Pharmacology 89:348-363.

2. Nishida M, Kumagai Y, Ihara H, Fujii S, Motohashi H,
Akaike T (2016) Redox signaling regulated bydoi: 10.1124/mol.115.102863.

electrophiles and reactive sulfur species. Journal of

5. Hagimori M, Murakami T, Shimizu K, Nishida M,
Ohshima T, Mukai T (2016) Synthesis of radioiodinatedClinical Biochemistry and Nutrition 58:91-98.

probes to evaluate the biodistribution of a potent TRPC3

doi: 10.3164/jcbn.15-111.

inhibitor. Medicinal Chemistry Communications 7:1003-

3. Putney JW Jr, Steinckwich-Besanon N, Numaga-Tomita
T, Davis FM, Desai PN, D'Agostin DM, Wu S, Bird GS

1006. doi: 10.1039/c6md00023a.

(2016) The functions of store-operated channels.

6. Unoki T, Abiko Y, Toyama T, Uehara T, Tsuboi K,
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生理学研究所年報

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1) 英文原著論文

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Motoyama M, Ohta Y, Takehara H, Noda T, Sasagawa K,

研究発表／発表論文

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IsomuraY.

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Large-scale

analysis

reveals

Kitsukawa T, Hirayama T, Hirabayashi, T, Hasegawa S,

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Ichihara-Takeda S, Funahashi S, Shima K, Mushiake H,
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2. 小松英彦 (2016) 質感とは何か. "質感の科学" (小松英彦 編), 朝倉書店, pp 2-23.
3. 小松英彦 (2016) 質感を見分ける脳の働き. "質感の科学" (小松英彦 編), 朝倉書店, pp 89-104.

Kurkin S, Fukushima K, Kurata K, Taira M, Tsuitsui K,

3) その他

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生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）《認知行動発達機構研究部門》
（磯田研）

（伊佐研）

1) 英文原著論文

1) 英文原著論文

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2. Horie M, Mekada K, Sano H, Kikkawa Y, Chiken S,

4. Kobayashi K, Sano H, Kato S, Kuroda K, Nakamuta S,

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108

研究発表／発表論文

2) 研究関係著作

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1. 南部篤, 知見聡美 (2016) DBS のメカニズム. Clinical《統合生理研究部門》
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10. Kawamichi H, Yoshihara K, Sugawara SK, Matsunaga M,

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3. Harada T, Hayashi A, Sadato N, Iidaka T (2016) Neuralcorrelates of emotional contagion induced by happy andsad expressions. Journal of Psychophysiology 30: 114-123.
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11. Koike T, Tanabe HC, Okazaki S, Nakagawa E, Sasaki AT,
Shimada K, Sugawara SK, Takahashi HK, Yoshihara K,

4. Hashimoto R, Nakazawa T, Tsurusaki Y, Yasuda Y,

Bosch-Bayard J, Sadato N (2016) Neural substrates ofNagayasu K, Matsumura K, Kawashima H, Yamamori H,

shared attention as social memory: A hyperscanningFujimoto M, Ohi K, Umeda-Yano S, Fukunaga M, Fujino

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Matsumoto N, Hashimoto H (2016) Whole-exome

12. Kosaka H, Okamoto Y, Munesue T, Yamasue H, Inohara

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5. Hirotani M, Terry JM, Sadato N (2016) Processing load

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imposed by line breaks in English temporal Wh-questions.

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6. Kaiser LG, Hirokazu K, Fukunaga M, B Matson G (2016)

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doi: 10.1038/tp.2016.152.
13. Laakso I, Tanaka S, Mikkonen M, Koyama S, Sadato N,
Hirata A (2016) Electric fields of motor and frontal tDCS

研究発表／発表論文

in a standard brain space: A computer simulation study.

21. Adams HHH et al. (著者 342 名; Fukunaga M を含む)

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14. Matsui T, Nakamura T, Utsumi A, Sasaki AT, Koike T,

Neurosci19: 1569-1582. doi:10.1038/nn.4398.

Yoshida Y, Harada T, Tanabe HC, Sadato N (2016) The role

22. Mathur VA, Cheon BK, Harada T, Scimeca JM, Chiao JY

of prosody and context in sarcasm comprehension:(2016) Overlapping neural response to the pain or harm of

Behavioral and fMRI evidence. Neuropsychologia 87:74-84.

people, animals, and nature. Neuropsychologia 81:

doi: 0.1016/j.neuropsychologia.2016.04.031.

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15. Matsunaga M, Kawamichi H, Koike T, Yoshihara K,

2) 研究関係著作

Yoshida Y, Takahashi HK, Nakagawa E, Sadato N (2016)

1. 田邊宏樹 (2016) 英語教育への脳科学的アプローチ

Structural and functional associations of the rostral anterior

4 外国語学習における小脳の役割. 英語教育 64(11):cingulate cortex with subjective happiness. Neuroimage

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134:132-141. doi: 10.1016/j.neuroimage.2016.04.020.

2. 定藤規弘, 横川博一 (2016) 第 5 回社会脳―英語教

16. Okada N, Fukunaga M, Yamashita F, Koshiyama D,

育研究への新たなる挑戦. 英語教育 64(12):68-69．

Yamamori H, Ohi K, Yasuda Y, Fujimoto M, Watanabe Y,
Yahata N, Nemoto K, Hibar DP, van Erp TG, Fujino H,
Isobe M, Isomura S, Natsubori T, Narita H, Hashimoto N,
Miyata J, Koike S, Takahashi T, Yamasue H, Matsuo K,
Onitsuka T, Iidaka T, Kawasaki Y, Yoshimura R, Watanabe(分担執筆)
3. 定藤規弘 (2016) 間主観性の脳的基盤. 臨床精神病
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4. 定藤規弘 (2016) 脳科学と精神病理 司会まえがき.
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5. Fox J, Hirotani M (2016) Detecting incremental changes in

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チ 機能地図からネットワーク解析へ 「私たち」のcontrol. Neuroimage 139:114-126.

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18. Tanaka SC, Yamada K, Kitada R, Tanaka S, Sugawara SK,

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9. 中村晋之介, 尾崎紀夫, 定藤規弘, 井本敬二, 宍戸恵

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美子, 福村直博 (2016) 曲線をなぞる運動におけるサ

20. Yoshihara K, Tanabe HC, Kawamichi H, Koike T,

ッケード位置の解析 An analysis of saccade positions inYamazaki M, Sudo N, Sadato N (2016) Neural correlatesof fear-induced sympathetic response associated with theperipheral

temperaturechangerate.

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10. Chikazoe J, Konishi S (2016)

Functional neuroimaging

approaches to human memory, "Memory in Social
Context: Brain, Mind, and Society" (Tsukiura T, Umeda

111

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

S eds), Springer (in press).

《個別研究（村上研究室）》
1) 英文原著論文

5(11):1752-1757. doi: 10.1242/bio.020909.

1. Seo E, Sazi T, Togawa M, Nagata O, Murakami M, Kojima
S, Seo Y (2016) A portable infrared photoplethysmograph:2) 研究関係著作
1. 村上政隆 (2016) 第 III 章 唾液腺の基礎. "唾液・唾Heartbeat of Mytilus galloprovincialis analyzed by MRI and

液腺徹底レクチャー" (日本唾液腺学会 編), 総ペ

application to Bathymodiolus septemdierum. Biol Openージ 209, 金原出版, pp 73-113.

《形態情報解析室》
6. Yamaguchi M, Yamada H, Higuchi K, Yamamoto Y, Arai1) 英文原著論文
1. Sakaguchi M, Miyazaki N, Fujioka H, Kaneko O, Murata

S, Murata K, Mori Y, Furukawa H, Uddin MS, Chibana H

K (2016) Three-dimensional analysis of morphological(2016) High-voltage electron microscopy tomography andchanges in the malaria parasite infected red blood cell bystructome analysis of unique spiral bacteria from the deep

serial block-face scanning electron microscopy. J Structsea. Microscopy 65:363-369. doi: 10.1093/jmicro/dfw016.
7. Negishi T, Miyazaki N, Murata K, Yasuo H, Ueno N (2016)

Biol 193: 162--171. doi: 10.1016/j.jsb.2016.01.003.
2. Kobayashi C, Watanabe T, Murata K, Kureha T, Suzuki D

Physical association between a novel plasma-membrane(2016) Localization of Polystyrene Particles on the

structure and centrosome orients cell division. eLife

Surface of Poly (N-isopropylacrylamide-co-methacrylic

5:e16550. doi: 10.7554/eLife.16550.

acid)

Microgels

PreparedbySeededEmulsion

8. Okamoto K, Miyazaki N, Larsson DS, Kobayashi D,

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doi: 10.1021/acs.langmuir.5b03698.

Kobayashi M, Sawabe K, Murata K, Hajdu J (2016) The

3. Oshima A, Matsuzawa T, Murata K, Tani K, Fujiyoshi Y

infectious particle of insect-borne totivirus-like Omono(2016) Hexadecameric structure of an invertebrate gap

River virus has raised ridges and lacks fibre complexes.

junction channel. J Mol Biol 428:1227-1236.

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9. Haga K, Fujimoto A, Takai-Todaka R , Miki M, Doan YH,

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4. Kaji T, Kakui K, Miyazaki N, Murata K, Palmer AR

Murakami K, Yokoyama M, Murata K, Nakanishi A,(2016) Mesoscale morphology at nanoscale resolution:

Katayama K (2016) Functional receptor molecules

serial block-face scanning electron microscopy reveals

CD300lf and CD300ld within the CD300 family enablefine 3D detail of a novel silk spinneret system in amurine noroviruses to infect cells. Proc Natl Acad Sci

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doi: 10.1073/pnas.1605575113.

5. Takeuchi M, Karahara I, Kajimura N, Takaoka A, Murata

10. Murata K, Hagiwara S, Kimori Y, Kaneko Y (2016)

K, Misaki K, Yonemura S, Staehelin LA, Mineyuki Y

Ultrastructure of compacted DNA in cyanobacteria by(2016) Single microfilaments mediate the early steps ofhigh-voltage cryo-electron tomography. Sci Rep 6:34934.

microtubule

doi: 10.1038/srep34934.

bundling

duringpreprophaseband

formation in onion cotyledon epidermal cells. Mol Biol
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112

11. Watanabe T, Kobayashi C, Song C, Murata K, Kureha T,
Suzuki D (2016) Impact of Spatial Distribution of

研究発表／発表論文

Charged Groups in Core Poly(N-isopropylacrylamide)-

doi: 10.1128/JVI.02916-15

Based Microgels on the Resultant Composite Structures

2) その他

Prepared by Seeded Emulsion Polymerization of Styrene.

1. 小林千玲, 村田和義, 鈴木大介 (2016) 球状ウィル

Langmuir 32:12760--12773.

ス様高分子複合ゲル微粒子の創製. 新学術領域研究

doi: 10.1021/acs.langmuir.6b03172.

「動的秩序と機能」ニュースレター 30:4.

12. Miyazaki N, Taylor D.W, Hansman G.S, Murata K (2016)

2. 村田和義, 片山和彦 (2016) マウスノロウイルスのAntigenic and cryoelectron microscopy structure analysis

タンパク質感染受容体を発見. 新学術領域研究「動of a chimeric sapovirus capsid. J Virol 90: 2664-2675.

的秩序と機能」ニュースレター 39:3.

《多光子顕微鏡室》
4. Phengchat R, Takata H, Morii K, Inada N, Murakoshi H,1) 英文原著論文
1. Fujiwara TK, Iwasawa K, Kalay Z, Tsunoyama TA,

Uchiyama S, and Fukui K. (2016) Calcium ions function

Watanabe Y, Umemura YM, Murakoshi H, Suzuki KG,

as a booster of chromosome condensation. Scientific

Nemoto YL, Morone N, and Kusumi A (2016) Confined

Reports 6, 38281. doi: 10.1038/srep38281.

diffusion of transmembrane proteins and lipids induced

5. Nakahata Y, Nabekura J, and Murakoshi H. (2016) Dualby the same actin meshwork lining the plasma membrane.

observation of the ATP-evoked small GTPase activation

Mol Biol Cell 27:1101-1119.

and Ca2+ transient in astrocytes using a dark red

doi: 10.1091/mbc.E15-04-0186.

fluorescent protein. Scientific Reports 6:39564.

2. Miyamoto A, Wake H, Ishikawa AW, Eto K, Shibata K,

doi: 10.1038/srep39564.

Murakoshi H, Koizumi S, Moorhouse AJ, Yoshimura Y,

2) その他（総説（英文，邦文），著作，邦文論文など）

and Nabekura J (2016) Microglia contact induces synapse

1. 柴田明裕，村越秀治 （2016）細胞内発現パターンを

formation in developing somatosensory cortex. Nature

劇的に改善した高精度 FRET センサーの開発．生物

Communications 7:12540. doi: 10.1038/ncomms12540.

物理 56-3:181-184.

3. Hedrick NG, Harward SC, Hall CE, Murakoshi H,

2. Murakoshi

H,

YasudaR(2016)

ImagingsignalMcNamara JO, and Yasuda R. (2016) Rho GTPasetransduction in dendrites using genetically-encodedcomplementation underlies BDNF-dependent homo- andfluorescent proteins. Dendritets: development and disease.

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Springer-Verlag, Germany. 139-154.

doi: 10.1038/nature19784.

《ウイルスベクター開発室》
1) 英文原著論文

Yoshimoto J, Kobayashi K, Uchigashima M, Watanabe

1. Ishida A, Isa K, Umeda T, Kobayashi K, Kobayashi K,

M, Miura M, Nishi A, Kobayashi K, Yamada K, Amano

Hida H, Isa T (2016) Causal link between the cortico-

M, Kaibuchi K (2016) Phosphoproteomics of therubral pathway and functional recovery through forced

dopamine pathway enables discovery of Rap1 activation

impaired limb use in rats with stroke. J Neurosci 36:455-

as a reward signal in vivo. Neuron 89:550-565.

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doi: 10.1016/j.neuron.2015.12.019.

2. Nagai T, Nakamuta S, Kuroda K, Nakauchi S, Nishioka
T, Takano T, Zhang X, Tsuboi D, Funahashi Y, Nakano T,

3. Yokoi N, Fukata Y, Sekiya A, Murakami T, Kobayashi K,
FukataM(2016)

Identificationof

PSD-95113

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）depalmitoylating enzymes. J Neurosci 36:6431-6444.

Nambu A, Marunaka Y (2017) Adeno-associated virus-

doi: 10.1523/JNEUROSCI.0419-16.2016.

mediated gene transfer into taste cells in vivo. Chem

4. Sugaya Y, Yamazaki M, Uchigashima M, Kobayashi K,

Senses 42:69-78. doi: 10.1093/chemse/bjw101.

Watanabe M, Sakimura K, Kano M (2016) Crucial roles

8. Tohyama T, Kinoshita M, Kobayashi K, Isa K, Watanabeof the endocannabinoid 2-arachidonoylglycerol in theD, Kobayashi K, Liu M, Isa T (2017) Contribution of

suppression of epileptic seizures. Cell Rep 16:1405-1415.

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5. Kobayashi K, Sano H, Kato S, Kuroda K, Nakamuta S,

Sci U S A 114:604-609. doi: 10.1073/pnas.1610787114.

Isa T, Nambu A, Kaibuchi K, Kobayashi K (2016)2) 英文総説

Survival of corticostriatal neurons by Rho/Rho-kinase

1. Kobayashi K, Kato S, Inoue K, Takada M, Kobayashi K

signaling pathway. Neurosci Lett 630:45-52. doi:(2016) Altering entry site preference of lentiviral vectors

10.1016/j.neulet.2016.07.020.

into neuronal cells by pseudotyping with envelope

6. Osanai Y, Shimizu T, Mori T, Yoshimura Y, Hatanaka N,
Nambu A, Kimori Y, Koyama S, Kobayashi K, Ikenaka K

glycoproteins. Methods Mol Biol 1382:175-186.
doi: 10.1007/978-1-4939-3271-9_12.

(2017) Rabies virus-mediated oligodendrocyte labeling

2. Kobayashi K, Kato S, Kobayashi K (2017) Genetic

reveals a single oligodendrocyte myelinates axons frommanipulation of specific neural circuits by use of a viraldistinct brain regions. Glia 65:93-105.

vector system. J Neural Transm (Vienna) in press.

doi: 10.1002/glia.23076.

doi: 10.1007/s00702-016-1674-7.

7. Taruno A, Kashio M, Sun H, Kobayashi K, Sano H,《遺伝子改変動物作製室》
1) 英文原著論文

Cellular Reprogramming 18: 108-115.

1. Hara H, Tagiri M, Hirabayashi M, Hochi S (2016)

doi:10.1089/cell.2015.0084.

Multiple aster formation is frequently observed in bovine

5. Hayama T, Yamaguchi T, Kato-Itoh M, Ishii Y, Mizuno

oocytes retrieved from 1-day stored ovaries. Zygote 24:

N, Umino Y, Sato H, Sanbo M, Hamanaka S, Masaki H,

115-120. doi: 10.1017/S096719941400080X.

Hirabayashi M, Nakauchi H (2016) Practical selection

2. Kaneko R, Sato A, Hamada S, Yagi T, Ohsawa I, Ohtsuki

methods for rat and mouse round spermatids without

M, Kobayashi E, Hirabayashi M, Murakami T (2016)

DNA staining by fluorescence-activated cell sorting. Mol

Transgenic rat model of childhood-onset dermatitis by

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3. Goto T, Hara H, Nakauchi H, Hochi S, Hirabayashi M(2016) Hypomorphic phenotype of Foxn1 gene-modified
rats by CRISPR/Cas9 system. Transgenic Res 25: 533-544.
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7. Nakamura S, Uenoyama Y, Ikegami K, Dai M, Watanabe
Y, Takahashi C, Hirabayashi M, Tsukamura H, Maeda KI

4. Hara H, Goto T, Takizawa A, Sanbo M, Jacob HJ,(2016) Neonatal kisspeptin is steroid-independently

Kobayashi T, Nakauchi H, Hochi S, Hirabayashi M (2016)

required for defeminisation and peripubertal kisspeptin-

Rat blastocysts from nuclear injection and time-lagged

induced testosterone is required for masculinisation of

enucleation and their commitment to embryonic stem cells.

the brain: A behavioural study using Kiss1 KO rats. J

114

研究発表／発表論文

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Biology. 14: 103. doi: 10.1186/s12915-016-0326-6.

8. Masaki H, Kato-Itoh M, Takahashi Y, Umino A, Sato H,

10. Hasegawa S, Kumagai M, Hagihara M, Nishimaru H,

Ito K, Yanagida A, Nishimura T, Yamaguchi T,

Hirano K, Kaneko R, Okayama A, Hirayama T, Sanbo M,

Hirabayashi M, Era T, Loh KM, Wu SM, Weissman IL,

Hirabayashi M, Watanabe M, Hirabayashi T, Yagi T

Nakauchi H (2016) Inhibition of apoptosis overcomes(2016) Distinct and cooperative functions for thestage-related compatibility barriers to chimera formation

protocadherin-α, -β and -γ clusters in neuronal survival

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9. Tarusawa E, Sanbo M, Okayama A, Miyashita T,

11. Sakamoto T, Nitta T, Maruno K, Yeh Y.-S, Kuwata H,

Kitsukawa T, Hirayama T, Hirabayashi T, Hasegawa S,

Tomita K, Goto T, Takahashi N, Kawada T (2016)

Kaneko R, Toyoda S, Kobayashi T, Kato-Itoh M,

Macrophage infiltration into obese adipose tissues

Nakauchi H, Hirabayashi M, Yagi T & Yoshimura Y (2016)suppresses the induction of UCP1 level in mice. Am J

Establishment of high reciprocal connectivity between

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clonal cortical neurons is regulated by the Dnmt3b DNA

doi: 10.1152/ajpendo.00028.2015.

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1) 英文原著論文

doi: 10.1016/j.celrep.2016.02.067.

1. Imai H, Shoji H, Ogata M, Kagawa Y, Owada Y, Miyakawa

6. Naganuma T, Takagi S, Kanetake T, Kitamura T, Hattori

T, Sakimura K, Terashima T, Katsuyama Y (2016) Dorsal

S, Miyakawa T, Sassa T, Kihara A (2016) Disruption offorebrain-specific deficiency of reelin-dab1 signal causes

the Sjögren-Larsson syndrome gene Aldh3a2 in mice

behavioral abnormalities related to psychiatric disorders.

increases keratinocyte growth and retards skin barrier

Cereb Cortex 27(7):3485-3501.doi:10. 1093/cercor/bhv334.

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S (2016) Gomafu lncRNA knockout mice exhibit mild

3. Matsuda I, Shoji H, Yamasaki N, Miyakawa T, Aiba A

hyperactivity with enhanced responsiveness to the(2016) Comprehensive behavioral phenotyping of a new

psychostimulant methamphetamine. Sci Rep 6:27204.

Semaphorin 3 F mutant mouse. Mol Brain 9:15.

doi: 10.1038/srep27204.

doi: 10.1186/s13041-016-0196-4.

8. Takao K, Shoji H, Hattori S, Miyakawa T (2016) Cohort

4. Ohashi R, Takao K, Miyakawa T, Shiina N (2016)

removal induces changes in body temperature, pain

Comprehensive behavioral analysis of RNG105 (Caprin1)

sensitivity, and anxiety-like behavior. Front Behav

heterozygous mice: Reduced social interaction and

Neurosci 10:99. doi: 10.3389/fnbeh.2016.00099.

attenuated response to novelty. Sci Rep 6:20775.
doi: 10.1038/srep20775.
5. Hagihara H, Horikawa T, Nakamura HK, Umemori J,

9. Sakai K, Shoji H, Kohno T, Miyakawa T, Hattori M (2016)
Mice that lack the C-terminal region of Reelin exhibit
behavioral abnormalities related to neuropsychiatricShoji H, Kamitani Y, Miyakawa T (2016) Circadian genedisorders. Sci Rep 6:28636. doi: 10.1038/srep28636.

circuitry predicts hyperactive behavior in a mood disorder

10. Morishita Y, Yoshioka Y, Takimura Y, Shimizu Y, Namba

mouse model. Cell Rep 14(12)2784-2796.

Y, Nojiri N, Ishizaka T, Takao K, Yamashita F, Takuma K,

115

生理学研究所年報116

第 38 巻（Dec,2017）

Ago Y, Nagano K, Mukai Y, Kamada H, Tsunoda S, Saito

11. Okamoto K, Yamasaki M, Takao K, Soya S, Iwasaki M,

S, Matsuda T, Hashida M, Miyakawa T, Higashisaka K,

Sasaki K, Magoori K, Sakakibara I, Miyakawa T, Mieda

Tsutsumi Y (2016) Distribution of silver nanoparticles toM, Watanabe M, Sakai J, Yanagisawa M, Sakurai T (2016)breast milk and their biological effects on breast-fed

QRFP-deficient mice are hypophagic, lean, hypoactive

offspring mice. ACS Nano 10(9):8180-8191.

and exhibit increased anxiety-like behavior. PLoS ONE

doi: 10.1021/acsnano.6b01782.

11(11):e0164716. doi: 10.1371/journal.pone.0164716.

研究発表／学会発表

b.

学会発表

〔

目

次

〕

神経機能素子研究部門 ................................................................................. 118
分子神経生理研究部門 ................................................................................. 119
生体膜研究部門 ....................................................................................... 120
神経細胞構築研究部門 ................................................................................. 121
神経発達・再生機構研究部門 ........................................................................... 121
細胞構造研究部門 ..................................................................................... 122
細胞生理研究部門 ..................................................................................... 122
心循環シグナル研究部門 ............................................................................... 124
生殖・内分泌系発達機構研究部門 ....................................................................... 126
神経シグナル研究部門 ................................................................................. 127
大脳神経回路論研究部門 ............................................................................... 128
生体恒常性発達研究部門 ............................................................................... 130
視覚情報処理研究部門 ................................................................................. 132
感覚認知情報研究部門 ................................................................................. 133
認知行動発達機構研究部門 ............................................................................. 133
生体システム研究部門 ................................................................................. 135
統合生理研究部門 ..................................................................................... 137
心理生理学研究部門 ................................................................................... 138
個別研究（村上研究室） ............................................................................... 140
個別研究（毛利研究室） ............................................................................... 141
形態情報解析室 ....................................................................................... 141
多光子顕微鏡室 ....................................................................................... 142
ウイルスベクター開発室 ............................................................................... 143
遺伝子改変動物作製室 ................................................................................. 143
行動様式解析室 ....................................................................................... 143
生体制御シグナル研究部門 ............................................................................. 144
動物実験センター ..................................................................................... 144

117

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

学

会

発

表

《神経機能素子研究部門》
1. 立山充博，久保義弘 (2016.3.22) Regulation of KCNK13
channel by Gi/o or Gq coupled receptors. 第 93 回日本生視覚」の光受容機能を支えるメラノプシンの分子基
盤 第 43 回 生体分子科学討論会（名古屋）
11. Yoshihiro Kubo, Batu Keceli, Rizki Tsari Andriani

理学会大会（札幌）
2. 王 培冰，立山充博，久保義弘 (2016.3.22) Analyses of(2016.7.22) Structural rearrangements of the ATP

the voltage dependence and its structural determinant of

receptor channel P2X2 associated with voltage and

the P2Y1 purinergic receptor. 第 93 回日本生理学会大ATP-dependent gating of the pore. Symposium “Brain’s会（札幌）spark: Biophysics of neurotransmitter receptors and3. 陳以珊，山本友美，久保義弘 (2016.3.22) Activation
mechanisms of an orphan metabotropic receptor Prrt3.

channels” 第 39 回日本神経科学大会（横浜）12. Yoshihiro Kubo (2016.9.28) Regulation of the function
and stoichiometry of Kv4.2/KChIP4/DPP10 ion channel

第 93 回日本生理学会大会（札幌）
4. Rizki Tsari Andriani, Yoshihiro Kubo (2016.3.22)

complexes. Symposium “Dynamic aspects of structure,

Analyses of structural rearrangements of P2X2 byfunction, regulation and physiological relevance of ion

voltage-clamp fluorometry using fluorescent unnaturalchannels” International Conference of Physiologicalamino acid 第 93 回日本生理学会大会（札幌）Sciences 2016 (Beijing. China)

5. 粂慎一郎，久保義弘 (2016.3.22) Analyses of the role of

13. Hisao Tsukamoto, Yoshihiro Kubo, I-Shan Chen, David

Asp727 in C-linker domain for the modulation of the

L. Farrens, Mitsumasa Koyanagi, Akihisa Terakita, Yuji

slow deactivation of hERG channel. 第 93 回日本生理

Furutani

学会大会（札幌）

characterization of mammalian melanopsins (Opn4s) and6. 下村拓史，久保義弘 (2016.3.23) Two voltage sensor(2016.10.5)

Spectralandbiochemical

invertebrate Opn3 homologs. The 17th International

domains of two-pore Na+ channel 3 (TPC3) play different

Conference on Retinal Proteins (Potsdam, Germany)roles in voltage sensing. 第 93 回日本生理学会大会（札14. 下村拓史，久保義弘 (2016.11.4) Two-pore Na+ channel
3 (TPC3)の 2 つの S4 へリックス上の正電荷は，電位

幌）7. 久 保 義 弘 ， 北 澤 和 寛 ， 中 條 浩 一(2016.3.23)

Stoichiometry and function of Kv4.2/KChIP4/DPP10
complexes.

Symposium “Regulation of the function,

依存性に異なる貢献をする

第 63 回中部日本生理学会（岡崎）
15. 立山充博，王培冰，久保義弘 (2016.11.4) 代謝型プ

structure and trafficking of ion channel complexes byリン受容体 P2Y1R の膜電位依存性

accessary subunits” 第 93 回日本生理学会大会（札幌）

本生理学会（岡崎）

第 63 回中部日

8. Yoshihiro Kubo (2016.3.26) Dynamic aspects of the

16. 粂慎一郎，久保義弘 (2016.11.5) hERG チャネルの遅structure and function of membrane proteins (Special

い脱活性化を制御する C 末端細胞内ドメイン間の相Lecture) The 31st Joint Annual Conference of Biomedical

互作用様式とそのストイキオメトリーの解析 第 63

Science (Taipei, Taiwan)回中部日本生理学会（岡崎）9. Yoshihiro Kubo (2016.4.15) Stoichiometry and function of

17. Oda M, Ogino H, Kubo Y, Saitoh O (2016.11.17)

Kv4.2/KChIP4/DPP10 complexes. The International Elite

Molecular identification of TRPA1 from axolotl. 第 87

Forum for Cardiovascular Pesearch (Luzhou, China)

回日本動物学会（沖縄）

10. 塚本寿夫，久保義弘，David Farrens，小柳光正，寺18. Oda M, Ninomiya K, Kubo Y, Saitoh O (2016.11.17)

北明久，古谷祐詞 (2016.6.24) 哺乳類における「非Sensitivities of Takifugu TRPA1 to chemical and thermal

118

研究発表／学会発表

stimuli analyzed in heterologous expression systems. 第87 回日本動物学会（沖縄）《分子神経生理研究部門》
1. 國澤和生（2016.2.1）Analysis of neuronal responses
against disruption of neuro-glial interaction and its effecton brain functions. 第 21 回グリアクラブ（小樽）2. 菊地原沙織 (2016.2.1)Bergmann glia are essential for

Pacific Society for NEUROCHEMISTRY (クアラルンプール)
13. 國澤和生（2016.8.30）Analysis of neuronal responses
against disruption of paranodal junction.

14th Meeting

synapse pruning in the cerebellum. 第 21 回グリアクラ

of the Asian-Pacific Society for NEUROCHEMISTRYブ（小樽）(クアラルンプール)

3. 吉村武（2016.2.1）GlcNAc6S-1regulates sulfation of
N-glycans and myelination in the peripheral nervous
system. 第 21 回グリアクラブ（小樽）14. 池中一裕（2016.9.9）脳白質異常と神経疾患

第 59

回日本神経化学会（福岡）15. 大野伸彦（2016.9.8）髄鞘による軸索のオルガネラ動4. 長内康幸（2016.2.13）Oligodendrocytes myelinate axons

第 59 回日本神経化学会（福岡）

態制御とその破綻

by sensing neuronal subtypes and/or sensory inputs with

16. 清水健史（2016.9.8）The role of mechanosensors inindividual variance in selectivity. 第 8 回 NAGOYA グ

oligodendrocyte morphogenesis and maturation. 第 59 回

ローバルリトリート（大府）

日本神経化学会(福岡)

5. 橋本弘和（2016.3.18）Notochord-derived sonic hedgehog

17. 吉 村 武 （ 2016.9.8 ） Sulfated N-glycans modulate

is not sufficient for the oligoｄendrocyte precursor cell

myelination in the peripheral nervous system. 第 59 回

generation in the embryonic mouse spinal cord. 第 9 回

日本神経化学会(福岡)

18. 長内康幸（2016.9.9）Visualization of oligodendrocyte-

神経発生討論会（東京）
6. 池 中 一 裕 （ 2016.5.19 ） Oligodendrocyte-neuron

axon interaction with a combinational injection ofinteraction in physiological and pathological statea. 第

attenuated rabies virus and adeno-associated virus. 第 59

57 回日本神経学会学術大会（神戸）回日本神経化学会

7. 大野伸彦（2016.6.13）2 型糖尿病性近位腎尿細管障
害における脂質代謝異常の顕微鏡解析

公益社団法人日本顕微鏡学会第 72 回学術講演会（仙台）(福岡)

19. 國澤和生（2016.9.9）Analysis of neuronal responses
against disruption of paranodal junction. 第 59 回日本神
経化学会

(福岡)

8. 池中一裕（2016.7.14）グリア研究の変遷と若手グリ

20. 半田麻衣（2016.9.24）6-sialyl-LewisC on N-glycan may

ア研究者へのメッセージ 第 3 回グリアアセンブリ

be involved in microglial phagocytosis of neurons. 第 6

若手の会（山形）

回生理研・名大合同シンポジウム（名古屋）（ポス

9. 吉村武（2016.7.15）GlcNAc6ST-1 regulates sulfation of
N-glycans and myelination in the peripheral nervous
system.

第 3 回グリアアセンブ夏のワークショップ

（山形）

ター）
21. 國澤和生（2016.9.24）Analysis of neuronal responses
against disruption of paranodal junction. 第 6 回生理研・名大合同シンポジウム（名古屋）（ポスター）

10. 大野伸彦（2016.7.21）神経線維の極性-その形成と維

22. 大野伸彦（2016.11.4）オルガネラ動態の生理機能に

第 39 回日本神経科学会（横浜）

迫る最先端 3 次元微細構造解析法。第 63 回中部日本

持，そして破綻-

11. 大野伸彦（2016.7.23）有髄神経におけるミトコンド
リア恒常性の維持機構

第 2 回日本ミエリン研究23. 菊地原沙織（2016.11.4）小脳登上線維-プルキンエ細胞間シナプスの精緻化へのグリア細胞の関与。第 63（横浜）
12. 清水健史（2016.8.30）Microglia-induced activation of
non-canonical Wnt signaling aggravates neurodegenerationin demyelinating disorders.

生理学会（岡崎）14th

Meeting of the Asian-回中部日本生理学会（岡崎）24. 李 佳 益 （ 2016.11.4 ） Exploring the factors causing
remyelination arrest through studying Cystatin F gene119

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）expression regulatory mechanism. 第 63 回中部日本生

oligodendrocyte morphogenesis and maturation.

理学会（岡崎）回グリア研究会（大阪）

第 2125. 大野伸彦（2016.11.19）SEM による生物組織の 3 次

27. 池中一裕（2016.12.19）グリアアセンブリによる脳機

元超微形態解析の活用法と落とし穴。 日本顕微鏡学

能発現の制御と病態。次世代脳プロジェクト冬のシ

会第 59 回シンポジウム（東京）

ンポジウム 2016(東京)

26. 清水健史（2016.12.3）Role of mechanical factors in《生体膜研究部門》
1. 横井紀彦, 関谷敦志, 深田優子, 深田正紀 （2016.2.12）

Hannover, （Hannover, Germany）招待講演

Stoichiometric analysis of protein palmitoylation in the rat

8. Masaki Fukata（2016.7.11）Postsynaptic nanodomains

brain. 第７回 NAGOYA グローバルリトリート（大府）

regulated by local palmitoylation machinery. Deutsches

2. 深田優子, 横井紀彦, 関谷敦志, 小林憲太, 深田正紀

Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen （DZNE）（2016.3.1）PSD-95 パルミトイル化サイクルを担う酵素群の発見と機能解析. 第 5 回新潟脳研-生理研合同（Magdeburg, Germany） 招待講演
9. Yuko Fukata （2016.7.11）Genetic and acquired brain
disorders due to dysfunction of an epilepsy-related LGI1.

シンポジウム（岡崎）3. 深田正紀, 横井紀彦, 関谷敦志, 小林憲太, 深田優子
（2016.3.10）PSD-95 パルミトイル化サイクルを担う

Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen（DZNE）（Magdeburg, Germany）招待講演

酵素群の発見と機能解析. 自然科学研究機構プロジ

10. Masaki Fukata（2016.9.9）The LGI1-ADAM22 proteinェクト「自然科学研究における国際的学術拠点の形

complex in synaptic transmission and disorders. Brain

成〜脳神経情報の階層的研究, 機能生命科学におけprotein aging and dementia control: International

る揺らぎと決定〜」（岡崎）workshop 2016（Nagoya, Japan）招待講演

4. Norihiko Yokoi, Yuko Fukata, Daisuke Kase, Taisuke

11. Masaki Fukata （ 2016.10.7 ） Regulators of glutamate

Miyazaki, Martine Jaegle, Keiji Imoto, Dies, Meijer,

receptors and epilepsy. 第 50 回日本てんかん学会学術

Masahiko Watanabe, Masaki Fukata （ 2016.3.10 ）集会（静岡）招待講演

Molecular Mechanisms of a familial epilepsy caused by

12. Masaki Fukata（2016.10.26）Regulatory mechanisms for

LGI1 mutations. 第 89 回日本薬理学会年会 シンポジ

AMPA receptors through PSD-95. The 47th NIPS

ウム（横浜）招待講演

International Symposium “Decoding Synapses”（岡崎）5. Yuko Fukata, Norihiko Yokoi, Atsushi Sekiya, Tatsuro
Murakami, Kenta Kobayashi, Masaki Fukata（2016.7.3）

13. Yuko Fukata, Norihiko Yokoi, Atsushi Sekiya, Tatsuro

PSD organization regulated by PSD-95 palmitoylation

Murakami, Kenta Kobayashi, Masaki Fukata（2016.10.27）

machinery.

10th

Forum of Neuroscience （ FENS ）6. Masaki Fukata, Norihiko Yokoi, Atsushi Sekiya, Tatsuro
Murakami, Kenta Kobayashi, Yuko Fukata （2016.7.5）
Postsynaptic

nanodomains

palmitoylation machinery.

Postsynaptic

nanodomains

organized

by

local

palmitoylation machinery. The 47th NIPS International（Copenhagen, Denmark）

10th

Symposium “Decoding Synapses”（岡崎）
14. Norihiko Yokoi, Yuko Fukata, Daisuke Kase, Taisuke

local

Miyazaki, Martine Jaegle, Keiji Imoto, Dies, Meijer,

Forum of Neuroscience

Masahiko Watanabe, Masaki Fukata （ 2016.10.27 ）regulatedby（FENS）（Copenhagen, Denmark） 招待講演
7. Masaki Fukata（2016.7.8）Molecular mechanisms of
PSD95 (de)palmitoylation. Medizinische Hochschule

120

主催

Molecular pathogenic mechanisms of epilepsy-causative
LGI1 mutations. The 47th NIPS International Symposium“Decoding Synapses”（岡崎）研究発表／学会発表《神経細胞構築研究部門》
1. 瀬藤光利（2016.12.11）最近のマスイメージングの進

4. 瀬藤光利（2016.3.24）マスイメージングが明らかに

歩．第 37 回日本トリプトファン研究会（東京）する脂質の分布とその意義．日本化学会 96 春季年会

2. 瀬藤光利（2016.9.16）病態解析に向けたリポクオリ
ティ研究の新展開．第 41 回日本医用マススペクトル（京田辺）
5. 瀬藤光利（2016.2.27）リポクオリティの可視化．第36 回白金シンポジウム（東京）

学会（名古屋）3. 瀬藤光利（2016.6.9）Imaging mass spectrometry of lipids

6. 瀬藤光利（2016.2.12）Development and application offor spinal cord neuropathology．第 58 回日本脂質生化

imaging mass spectrometry．第 8 回 NAGOYA グロー

学会（秋田）

バルリトリート（名古屋）《神経発達・再生機構研究部門》
1. Ogino T, Sawada M, Takase H, Nakai C, Herranz-Perez

眞也, 大野伸彦, 澤本和延（2016.9.8-10）成体大脳皮V, Cebrian-Silla A, Kaneko N, Garcia-Verdugo JM,

質傷害脳における新生ニューロンの移動形態と足場

Sawamoto K（2017.3.10-11）Emergence of multiciliatedの解析. 第 38 回日本生物学的精神医学会・第 59 回

ependymal cells in the neurogenic niche of the aged

日本神経化学会大会 合同年会（福岡）zebrafish brain. 第 10 回神経発生討論会（宮城）10.澤田雅人, 神谷幸余, 稲田浩之, 田口和己, 岡田淳志,

2. 宮本拓哉，山本誠也，金子奈穂子，澤本和延（2017.

郡健二郎, 高坂新一, 鍋倉淳一, 澤本和延（2016.

3.7-9）脳傷害部に移動する新生ニューロン・オリゴ

9.8-10 ） Phagocytosis by resting microglia promotes

デンドロサイト前駆細胞の挙動の解析．第 16 回日本

neuronal turnover in the adult olfactory bulb. 第 38 回日

再生医療学会（宮城）本生物学的精神医学会・第 59 回日本神経化学会大会

3. 澤本和延（2017.1.8-13）脳に内在する再生メカニズ
ム と 再 生 誘 導 技 術 へ の 応 用 ． 第 12 回 Chiba
Neuroresearch Meeting（千葉）4. 澤本和延（2017.1.8-13）Migration of New Neurons for
Maintenance and Repair of Adult Mammalian Brain.
Keystone Symposia 2017（California, USA）

合同年会（福岡）
11. 金子奈穂子,澤本和延（2016.9.8-10）アストロサイトとの相互作用調節による新生ニューロンの移動・機能回復の促進. 第 38 回日本生物学的精神医学会・第59 回日本神経化学会大会 合同年会（福岡）12. 澤本和延（2016.9.8-10）Migration of new neurons for5. 澤 本 和 延 （ 2016.12.1-4 ） Neuronal migration formaintenance and repair of adult brain. 第 38 回日本生物

maintenance and repair of adult brain．サント・トーマ

学的精神医学会・第 59 回日本神経化学会大会 合同

ス大学国際シンポジウム（マニラ，フィリピン）年会（福岡）

6. 澤本和延（2016.11.29-30）基礎研究に立脚した神経

13. Ogino T, Sawada M, Takase H, Nakai C, Herranz-Perez

系再生医療への展開. 第 39 回日本分子生物学会（横V, Cebrian-Silla A, Kaneko N, Garcia-Verdugo JM,

浜）Sawamoto K（2016.8.27-30）Emergence of multiciliated

7. 澤本和延（2016.11.17）脳に内在する再生機構の解明

ependymal cells in the neurogenic niche of the agedと操作技術の開発. 生体ボリュームイメージング研

zebrafish brain. 14th meeting of Asian-Pacific Society

究部会＆生理研究会同ワークショップ（岡崎）for Neurochemistry（Kuala Lumpur, Malaysia）

8. 澤本和延（2016. 10.1）iPS 細胞と神経幹細胞/神経細胞の再生. 中外製薬講演会（名古屋）
9. 松本真実, 澤田雅人, 金子奈穂子, 熊本奈都子, 鵜川

14. Sawada M, Huang A, Hikita T, Uemura A, Sawamoto K（ 2016.7.20-22 ） A novel protrusion in new neurons
regulating the migratory potential in the postnatal brain.

121

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）17. 澤本和延（2016.6.18）脳に内在する再生機構とその第 39 回日本神経科学大会（横浜）15. Sawada M, Sawamoto K（2016.7.8-9）Mechanisms for
migration and maturation of new neurons in the adult

操作技術. 第２回 Neuroscience-NCU（名古屋）
18. 澤本和延（2016.5.18-19）Migration and maturation ofbrain. The 8th Symposium of Korean Society for

new neurons in the normal and injured brain.

Developmental Neurobiologists（Incheon, South Korea）

日本神経学会学術大会（神戸）16. 澤本和延（2016.7.8）脳梗塞における内在性神経幹細胞の活性化. 第 2 回

Stroke Treatment and Researchmeeting in Tokyo（東京）

第５７回

19. 澤本和延（2016.4.22）脳に内在するニューロン再生機構とその操作技術：工学的アプローチの可能性.
第１２１回医工学フォーラム（京都）《細胞構造研究部門》
1. Furuse M. (2016.9.10) Tricellular tight junctions andtheir associated proteins. International conference "Tight
junctions and their proteins" (Berlin, Germany)
2. Izumi Y. (2016.9.10) Identifications and characterizationsof novel smooth septate junction proteins in Drosophila.
International conference "Tight junctions and their

第 68 回日本細胞生物学会大会（京都）7. 大谷 哲久，徳田 深作，渡邊 美香，古瀬 幹夫（2016.9.24）上皮極性における密着結合の役割．第 6
回生理学研究所・名古屋大学医学系研究科合同シンポジウム（名古屋）
8. 菅原太一 (2016.9.24) Molecular analysis of tricellular
tight junction constituents using genome editing

proteins" (Berlin, Germany)
3. Otani T, Tokuda S, Watanabe M, Furuse M. (2016.9.10)
ZO-1 and ZO-2 are required for epithelial polarity in
MDCK II cells. International conference "Tight junctions
and their proteins" (Berlin, Germany)

第6回 生理学研究所・名古屋大学医学系研究科 合同シンポジウム (名古屋)
9. 泉 裕士，古瀬幹夫 (2016.9.24)

ショウジョウバエ

腸管上皮セプテートジャンクション形成の分子基盤.

4. 泉 裕士（2016.6.16）ショウジョウバエ内胚葉上皮のセプテートジャンクションの形成機構. 第 68 回細
胞生物学会大会 シンポジウム「セルシャンクション

第 6 回生理学研究所・名古屋大学医学系研究科 合同
シンポジウム（名古屋）
10. Nagaoka T, Kishi M (2016.2.12) Role of planar cell
polarity protein Vangl2 in synapse formation. 第 8 回を介する細胞と場の協調 」（京都）
5. 大 谷 哲 久 ，徳 田 深 作 ，渡 邊 美 香 ，古 瀬 幹夫
（2016.6.17）上皮極性における密着結合の役割．第68 回日本細胞生物学会大会（京都）NAGOYA グローバルリトリート (名古屋)
11. Nagaoka T, Kishi M (2016.10.27) Roles of planar cell
polarity protein Vangl2 in synapse formation. The 47th

6. Tokuda S, Furuse M. (2016.6.17) Hydrostatic pressure
gradient induces stratification of simple epithelial cells.

NIPS International Symposium "Decoding Synapses"（岡崎）《細胞生理研究部門》
1. Derouiche Sandra （ 2016.2.12 ） Functional interaction

3. 内田邦敏（2016.3.22）褐色脂肪組織における温度感

between TRPV4 and anoctamin 1 in salivary and lacrimal

受性 TRP チャネルの生理的役割. 第 93 回日本生理学

glands. 第 8 回名古屋グローバルリトリート（大府）

会大会（札幌）2. 齋藤茂（2016.2.26）脊椎動物における温度感知機構

4. 橘 高 裕 貴 （ 2016.3.22 ） Transient receptor potentialの進化. 京都大学生態学研究センターセミナー（大vanilloid 4 チャネルの新規阻害剤の同定および機能

津）

解析. 第 93 回日本生理学会大会（札幌）122研究発表／学会発表

5. Gupta Rupali（2016.3.22）Identification of a single amino

Congress（Isparta, Turkey）

acid residue involved in TRPA1 inhibition by HC-030031

18. Tominaga Makoto （ 2016.6.4 ） Involvement of theutilizing species specific differences. 第 93 回日本生理学

functional interaction between TRP channels and会大会（札幌）anoctamin1 in the pungent sensation. ISOT Satellite

6. Kurganov Erkin （ 2016.3.22 ） Extracellular

Ca2+

is

required in the heat-evoked activation of green anole
TRPA1. 第 93 回日本生理学会大会（札幌）7. 山野井遊（2016.3.23）外用剤に含まれる 2 種の成分による TRPV1 と TRPA1 の活性化. 第 93 回日本生理19. Takayama Yasunori（2016.6.6）TRPV1-ANO1 interaction
enhances HOT taste? 17th International Symposium on
Olfaction and Taste(ISOT2016)（横浜）
20. Sun Wuping（2016.6.7）Absence of TRPV2 impaired BAT
thermogenesis in mice. 17th International Symposium on

学会大会（札幌）
8. 富永真琴（2016.3.24）温度感受性の生理機能. 第 93

Olfaction and Taste(ISOT2016)（横浜）
21. 富永真琴（2016.6.8）温度生物学と温度感受性 TRP

回日本生理学会大会（札幌）9. 高山靖規（2016.3.24）ANO1 阻害剤の検討とそのTRPV1 関連疼痛に対する効果.

Symposium（東京）

第 93 回日本生理学会大会（札幌）チャネル. 第 2 回山梨医学フォーラム（中央）22. 富永真琴（2016.6.15）温度感受性 TRP チャネルの構
造と生理機能. 第 68 回日本細胞生物学会大会（京都）

10. Derouiche Sandra （2016.3.24）Functional interaction

23. 高山靖規（2016.6.25）DRG ニューロンにおける

between TRPV4 and anoctamin 1 in salivary and

TRPV1-ANO1 相互作用とメントールによる ANO1 阻

lacrimal glands. 第 93 回日本生理学会大会（札幌）

害効果. 第 38 回日本疼痛学会（札幌）11. Sun Wuping （ 2016.3.24 ） Lack of TRPV2 impaired

24. Gupta Rupali（ 2016.6.25 ） 種 間 多 様 性 を 利 用 し た

BATthermogenesis in mice. 第 93 回日本生理学会大会

HC-030031 による TRPA1 の抑制機構の解明. 第 38

（札幌）回日本疼痛学会（札幌）12. 富永真琴（2016.3.27）温度感受性 TRP チャネルを標

25. Saito Shigeru（2016.7.5）Evolutionary trajectory of a heat

的とした温度療法の可能性. 日本薬学会第 136 回年

sensor TRPV1 in clawed frogs inferred from multispecies

会（横浜）comparison and ancestral protein reconstruction. Society

13. 富永真琴（2016.3.28）TRP チャンネルによる分泌現象の制御. 第 121 回日本解剖学会総会全国学術集会（福島）
14. Kurganov Erkin（2016.4.8）Extracellular Ca2+ is requiredin the heat-evoked activation of green anole TRPA1.
Advances & Breakthroughs in Calcium Signaling（Honolulu, USA）
15. Suzuki Yoshiro（2016.4.8）Involvement of TRPM7 in theintercellular junction formation on mouse urothelium.
Advances & Breakthroughs in Calcium Signaling（Honolulu, USA）
16. Derouiche Sandra （ 2016.4.8 ） Functional interaction

for Molecular Biology and Evolution Conference 2016
（Gold Coast, Australia）
26. 富永真琴（2016.7.6）温度感受性 TRP チャネルを介した温度感知メカニズム. 第 20 回睡眠科学研究講座（東京）
27. Tominaga Makoto（2016.7.29）Functional interaction
between TRPV4 and anoctamin1 causes water efflux inchoroid plexus epithelial cells. Physiology2016（Dublin,
Ireland）
28. Takayama Yasunori（2016.7.29）Interaction of transient
receptor potential vanilloid 1 and anoctamin 1 in primarysensory neurons. Physiology2016（Dublin, Ireland）

between TRPV4 and anoctamin 1 in salivary and29. 富永真琴（2016.8.6）温度感受性 TRP チャネルと亜

lacrimal glands. Advances & Breakthroughs in Calcium

鉛による制御. 第 13 回日本亜鉛栄養治療研究会（大Signaling （Honolulu, USA）

阪）

17. Tominaga Makoto（2016.5.25）Functional interaction

30. 齋藤茂（2016.8.26）祖先配列の再構築によるツメガ

between TRP channels and anoctamin1. 6th Oxidative

エル高温センサーの機能進化過程の推定. 日本進化Stress, Calcium Signaling and TRP Channel World

学会第 18 回大会（東京）123生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）31. Tominaga Makoto（2016.9.9）Pungent sensation throughSymposium of Itch（Tokyo)

27th Annual Meeting

39. Kurganov Erkin（2016.11.5）Extracellular Ca2+ binding toof the European Chemoreception Research Organization

specific amino acid is required for the heat-evoked（ECRO2016）（Athens, Greece）

activation of TRPA1. 第 63 回中部生理学会（岡崎）TRP channels in the oral cavity.

32. 富永真琴（2016.9.14）口の中で辛味と温度を感じる

40. Kittaka Hiroki （ 2016.11.13 ） Identification of theメカニズム. 第 24 回「脳の世紀」シンポジウム（東molecular target of crotamiton, an anti-itch agent.

京）

Neuroscience2016 (San Diego, USA）

33. 富永真琴（2016.9.25）温度感受性 TRP チャネルによ41. 富永真琴（2016.11.17）温度感受性 TRP チャネルのる温度受容の生理学的意義. 第 89 回日本生化学会大

生理機能と創薬標的としての意義. 第 38 回生体膜と会（仙台）

薬物の相互作用シンポジウム（名古屋）

34. Tominaga Makoto （ 2016.9.26 ） Basic Mechanisms /42. Santo Shigeru （ 2016.11.18 ） Evolutionary changes in

Neurobiology of Acute and Chronic Pain. International

thermoTRP channels contributed to species diversity in

Association for the Study of Pain(IASP2016)（横浜）

thermal nociception in vertebrates. The 22nd International

35. Takayama Yasunori（2016.9.29）Interaction of TRPV1and ANO1 in DRG neurons. International Association
for the Study of Pain(IASP2016)（横浜）
36. Gupta Rupali（2016.9.30）Structural basis for TRPA1
inhibition by HC-030031 utilizing species-specificdifferences.

Regulation of Cell Functions by TransientCongress of Zoology（Okinawa, Japan）
43. 富永真琴（2016.11.20）TRP チャネルを介した痒み・
痛み刺激感知機構.

第 68 回日本皮膚科学会西部支部学術大会（米子）44. Tominaga Makoto （ 2016.12.4 ） Structural basis forinhibition of wasabi receptor TRPA1 by HC-030031.

Receptor Potential Channels（Herrsching, Germany）

The 15th International Symposium on Molecular and37. 富永真琴（2016.10.1）温度感受性 TRP チャネルの構

Neural Mechanisms of Taste and Olfactory Perception

造と機能. 日本脳外科学会第 75 回学術総会（福岡）（福岡）38. 橘高裕貴（2016.10.8）The molecular mechanism of itch

45. 富永真琴（2016.12.17）温度感知の分子メカニズム.

and the involvement of TRP channels. 26th International

次世代脳プロジェクト冬のシンポジウム 2016（東京）《心循環シグナル研究部門》
1. 西田基宏（2016 年 3 月 10 日）Increase in cardiac risk via
electrophile-medaited

activationofdynamin-related

protein 1．第 89 回日本薬理学会年会（神奈川県，パシフィコ横浜）2. 島内司，石川達也，西田基宏（2016 年 3 月 11 日）

循環器疾患治療薬の開発．第 136 回日本薬学会年会（神奈川県，パシフィコ横浜）
5. 西田基宏（2016 年 3 月 29 日）活性イオウによる生体レドックス恒常性制御基盤の構築．第 136 回日本薬学会年会（神奈川県，パシフィコ横浜）

Eco-Pharma of approved drugs focused on inhibition of

6. 冨田拓郎（2016 年 3 月 2 日）運動を模倣した創薬．

mitochondrial fission．第 89 回日本薬理学会年会（神新潟脳研シンポ（愛知県，岡崎コンファレンスセン

奈川県，パシフィコ横浜）ター）

3. Takuro Numaga-Tomita, James Putney, Yasuo Mori,

7. Takuro Numaga-Tomita, Naoyuki Kitajima, Akiyuki

Motohiro Nishida（2016 年 3 月 23 日）TRPC3 amplifies

Nishimura, Motohiro Nishida（2016 年 5 月 22 日）

B cell receptor-induced ERK signaling via protein kinase

ROS-generating TRPC channels in cardiac remodeling.

D-dependent Rap1 activation. 第 93 回日本生理学会

第 9 回国際 NO 学会, 第 16 回日本 NO 学会 （宮城，年会（北海道，札幌）

仙台国際センター）

4. 西田基宏（2016 年 3 月 27 日）運動療法を模倣する

124

8. Akiyuki Nishimura, Tomoya Ito, Takuro Numaga-

研究発表／学会発表

Tomita, Motohiro Nishida (2016 年 5 月 22 日) Redox-

angiotensin II-induced hypertensive signaling. International

dependent Regulation of H-Ras palmitoylation. 第 9 回

and Interdisciplinary Symposium 2016（東京都，東京医国際 NO 学会

科歯科大学）

第 16 回日本 NO 学会（宮城県，仙台

17. Tsukasa Shimauchi, Takuro Numaga-Tomita, Motohiro

国際センター）
9. Tomoya Ito, Akiyuki Nishimura, Takuro Tomita andNishida (2016 年 7 月 22 日) Role of lipid-activatedMotohiro Nishida（2016 年 5 月 22 日）Suppression of

TRPC channels in peripheral arterial disease，The 9th

adriamycin-induced cardiotoxicity by isothiocyanate. 第KOREA-JAPAN conference on Cellular Signaling for

9 回国際 NO 学会

Young Scientists（Seoul, Yonsei University）

第 16 回日本 NO 学会（宮城県，

仙台国際センター）

18. 冨田拓郎，北島直幸，西村明幸，西田基宏（2016 年

10. Tsukasa Shimauchi, Takuro Numaga-Tomita, Akiyuki

7 月 28 日）細胞膜 TRPC3-NOX2 相互作用による心Nishimura, Motohiro Nishida (2016 年 5 月 22 日) Inhibition

臓の硬さ制御．オルガネラ研究会（愛知県，岡崎コ

of TRPC6 enhances endothelium function and improves

ンファレンスセンター）

peripheral arterial disease. 第 9 回国際 NO 学会 第 16 回
日本 NO 学会（宮城県，仙台国際センター）
11. Sayaka Oda, Akiyuki Nishimura, Takuro Numaga-Tomita,
Motohiro Nishidaa (2016 年 5 月 22 日) S-nitrosylation of
NF-κB underlies down-regulation of angiotensin type 1

19. 西村明幸，冨田拓郎，西田基宏（2016 年 7 月 28 日）
活性イオウによる H-Ras パルミトイル化の調節機構
オルガネラ研究会（愛知県，岡崎コンファレンスセ
ンター）
20. 島内司，西村明幸，冨田拓郎，西田基宏(2016 年 7

receptors induced by ATP in cardiac fibroblasts 第 9 回国

月 28 日)際 NO 学会 第 16 回日本 NO 学会（宮城県，仙台国

トコンドリア品質管理. オルガネラ研究会（愛知県，

際センター）

岡崎コンファレンスセンター）

Drp1－細胞骨格の相互作用による心筋ミ

12. Kakeru Shimoda, Ryosuke Matsukane, Tomoya Ito,

21. 冨田拓郎，松金良祐，北島直幸，西村明幸，西田基Akiyuki Nishimura, Takuro Numaga-Tomita, Motohiro

宏（2016 年 8 月 30 日）TRPC チャネルによる心筋細Nishida（2016 年 5 月 22 日）TRPC3-dependent ROS

胞の低酸素適応negatively regulates hypoxic stress-induced adaptive

術集会（宮城県，仙台国際センター）

第 69 回日本酸化ストレス学会学

hypertrophy of rat cardiomyocytes. 第 9 回国際 NO 学会

22. 島内司，冨田拓郎，伊藤智哉，西村明幸，西田基宏

第 16 回日本 NO 学会（宮城県，仙台国際センター）(2016 年 8 月 30 日)下肢虚血後の末梢循環障害におけ

13. 島内司，冨田拓郎，西村明幸，西田基宏 (2016 年 6

る TRPC6 チャネルの役割. 第 69 回酸化ストレス学

月 2 日) 末梢循環障害における TRPC6 チャネルの役
割. 第 11 回 TRP 研究会（愛知県，岡崎カンファレン
スセンター）

会（宮城県，仙台国際センター）
23. Takuro Numaga-Tomita, Naoyuki Kitajima, Akiyuki
Nishimura, Motohiro Nishida（2016 年 9 月 2 日）ROS-

14. 冨田拓郎，北島直幸，西村明幸，森泰生，西田基宏

generating TRPC channels in cardiac remodeling.

（2016 年 6 月 3 日）シグナル複合体プラットフォー

Molecular Cardiovascular Conference II（東京都，東京

ムとしての TRPC3 の役割．TRP チャネル研究会（愛ドームホテル）

知県，岡崎コンファレンスセンター）

24. Akiyuki

Nishimura,

Caloline

Sunggip,

Takuro15. Takuro Numaga-Tomita, Naoyuki Kitajima, Akiyuki

Numaga-Tomita, Motohiro Nishida (2016 年 9 月 2 日)

Nishimura, Motohiro Nishida（2016 年 7 月 11 日）TRPC3

Developmentally upregulated P2Y6 receptor promotes

underlies ROS-mediated cardiac remodeling International

angiotensin II-induced hypertensive signaling. Molecularand Interdiciplinary Symposium 2016（東京都，東京医Cardiovascular Conference II（東京都，東京ドームホ科歯科大学）テル）

16. Akiyuki Nishimura, Caloline Sunggip, Takuro Numaga-

25. 小田Tomita, Motohiro Nishida (2016 年 7 月 11 日 )西田

Developmentally upregulated P2Y6 receptor promotes

環機能回復における TRPC6 の役割．第６回生理学研

紗矢香，島内

司，冨田

拓郎，西村

明幸，

基宏（2016 年 9 月 24 日）運動による末梢循125

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

究所・名古屋大学医学系研究科 合同シンポジウム

第 63 回中部日本生理学会（愛知県，岡崎コンファレ（愛知県，名古屋大学）

ンスセンター）

26. 下田翔，西村明幸，Caroline Sunggip，冨田拓郎，西31. 下田翔，西村明幸，Caroline Sunggip，冨田拓郎，西田基宏（2016 年 9 月 24 日）加齢に伴う AT1R-P2Y6R

田基宏（2016 年 10 月 24 日）プリン作動性受容体

複合体形成によるアンジオテンシン II 誘発性高血圧

P2Y6R の機能多様性とその病態生理学的意義．心血の制御．第 6 回名古屋大学・生理学研究所合同シン

管膜輸送研究会（福岡県，九州大学）

ポジウム（愛知県，名古屋大学）

32. 島内司，冨田拓郎，西村明幸，西田基宏 (2016 年 11

27. 冨田拓郎，島内司，西村明幸，西田基宏（2016 年 10

月 19 日)ドキソルビシン心筋症における TRPC3/Nox2

月 24 日）運動による虚血後の末梢循環回復効果にお複合体の役割. 第 130 回日本薬理学会近畿部会 (京都ける TRPC6 の役割

府，京都大学)

心血管膜輸送研究会（福岡県，33. 小田九州大学）
28. 西村明幸，島内司，冨田拓郎，西田基宏（2016 年 10

西田紗矢香，島内

司，冨田

拓郎，西村

明幸，

基宏（2016 年 11 月 19 日）末梢血流障害にお月 24 日）活性イオウによる心筋ミトコンドリア品質ける運動を介した TRPC6 チャネルリン酸化機構の管理の分子機構解明. 第 130 回日本薬理学会近畿部会（京都府，京心血管膜輸送研究会（福岡県，九

都大学）

州大学）
29. 島内司，冨田拓郎，西村明幸，西田基宏（2016 年 10

34. 冨田拓郎，島内司，西村明幸，西田基宏（2016 年 12月 24 日 ） ド キ ソ ル ビ シ ン 心 筋 症 に お け る

月 2 日）末梢循環障害における TRPC6 チャネルの役

TRPC3/Nox2 の役割.

割．第 26 回日本循環薬理学会（長野県，信州大学）

心血管膜輸送研究会（福岡県，35. 西村明幸，島内司，石川達也，冨田拓郎，西田基宏九州大学）
30. 西村明幸，Caroline Sunggip，冨田拓郎，西田基宏（2016 年 12 月 2 日）Drp1-細胞骨格の相互作用による(2016 年 11 月 4 日) 加齢に伴う AT1R-P2Y6R 複合体

心筋ミトコンドリアの品質管理形成によるアンジオテンシン II 誘発性高血圧の制御

薬理学会（長野県，信州大学）

第 26 回日本循環《生殖・内分泌系発達機構研究部門》
1. 箕越靖彦（2016.1.23）メトホルミンの代謝調節作用：
AMPK と AMPK 非依存性調節機構に関する最近の知見．メトホルミンセミナー (福岡)

AMPK による調節作用．第 5 回新潟脳研-生理研合同
シンポジウム（岡崎）6. 佐藤達也，岡本士毅, 箕越靖彦（2016.3.11-12）社会2. 佐藤達也（2016.2.12-13）Regulatotory role of AMPK in

的ストレスによる食餌選択行動の変化と室傍核

PVH-CRH neurons in social stress-induced alteration of

CRH ニューロンの AMPK による調節作用．第 30 回

food selection behavior．第 8 回 NAGOYA グローバル日本糖尿病・肥満動物学会年次学術集会 (さいたま)リトリート (大府)
3. 岡本士毅（2016.2.13）視床下部による食餌嗜好性制
御機構の解明と肥満による影響．Diabetes Forun For
Next Generation In 京滋・北陸 (京都)

7. 三木隆司，李恩瑛，櫻井健一，箕越靖彦（2016.3.22-24）
胆汁酸代謝制御による糖尿病治療．第 93 回日本生理学会大会 (札幌)
8. 佐藤達也，岡本士毅, 箕越靖彦（2016.3.22-24）スト

4. 岡本士毅（2016.3.1-2）AMP-activated Protein Kinase in

レスによる食餌選択行動の変化と室傍核 CRH ニュ

CRH Neurons in the PVH Controls Food Selection

ーロンの AMPK による調節作用．第 93 回日本生理Behavior．第 5 回新潟脳研-生理研合同シンポジウム

学会大会 (札幌)(岡崎)

9. 佐藤達也，岡本士毅, 箕越靖彦（2016.5.13-14）社会

5. 佐藤達也（2016.3.1-2）社会的ストレスによる食餌選的ストレスによる食餌選択行動の変化に及ぼす視床

択行動の変化に及ぼす室傍核 CRH ニューロンの下部室傍核 CRH ニューロンの AMPK による調節作

126

研究発表／学会発表

dietary carbohydrate and fat preference．Global Summit

用．第 12 回 GPCR 研究会 (東京)
10. Minokoshi Y, Sato T, Okamoto S （ 2016.6.10-15 ）Regulatotory role of AMPK in CRH neurons in the PVH
in social stress-induced alteration of food selection
behavior. American Diabetes Association's 76th Scientific
Sessions (New Orleans, USA)on Obesity and Diet Management (Los Angeles, USA)18. 岡本士毅（2016.9.28）消化の不思議．中学生のためのサイエンスセミナー (岡崎)19. 箕越靖彦（2016.10.7-8）肥満基礎研究における今後の課題．第 37 回日本肥満学会 (東京)

11. 岡本士毅，佐藤達也, 箕越靖彦（2016.6.17.18）視床

20. 岡本士毅，佐藤達也, 箕越靖彦（2016.10.7-8）視床下下部室傍核による食物選択行動の調節とストレス応

部室傍核 AMPK による食物選択行動の調整とストレ答．食欲・食嗜好の分子・神経基盤研究会 (岡崎)ス応答．第 37 回日本肥満学会 (東京)

12. 箕越靖彦（2016.7.1）AMPK によるエネルギー代謝調

21. 横田繁史，箕越靖彦（2016.10.7-8）ストレプトゾト

節機構．第 6 回糖尿病トランスレーショナルリサー

シン誘発型糖尿病の代謝異常に及ぼすマイオカイン

チ研究会 (弘前)の調節作用．第 37 回日本肥満学会 (東京)

13. 岡本士毅（2016.7.1）視床下部室傍核 AMPK による

22. 岡本士毅，佐藤達也, 箕越靖彦（2016.10.7-8）室傍核

食物選択行動の調整機構．第 1 回愛知糖尿病・内分CRH ニューロンは AMPK を介して社会的ストレス

泌研究会 (名古屋)による食餌選択行動の変化を制御する．第 37 回日本

14. 佐藤達也，岡本士毅, 箕越靖彦（2016.8.20）社会的肥満学会 (東京)

ストレスによる食餌選択行動の変化に及ぼす室傍核

23. 岡本士毅，佐藤達也, 箕越靖彦（2016.10.14-15）視床CRH ニューロンの AMPK による調節作用．第 21 回下部室傍核 AMPK による食物選択行動の調節機構．

アディポサイエンス・シンポジウム (豊中)第 43 回日本神経内分泌学会学術集会 (浜松)15. 横田繁史（2016.9.10-11）ストレプトゾトシン糖尿病

24. 佐藤達也，岡本士毅, 箕越靖彦（2016.10.14-15）視床の代謝異常に及ぼす骨格筋 AMPK の調節作用．臓器

下部室傍核の CRH ニューロンは AMPK を介して社相関による生体制御システムとその変容の仕組み

会的ストレスによる食餌選択行動の変化を制御する．

(岡崎)

第 43 回日本神経内分泌学会学術集会 (浜松)

16. Farehan Asgar，岡本士毅, 箕越靖彦（2016.9.24）The25. Minokoshi Y（2016.11.29-30）Involvement of myokinesrole of AMP-kinase during myogenesis in C2C12 cells．

in metabolic abnormalities of streptozotocin-induced

第６回 生理学研究所・名古屋大学医学系研究科合同diabetes．Japan Diabetes Innovation Summit（京都）シンポジウム (名古屋)

26. 岡本士毅（2016.12.6）脳と食欲と肥満．学校保健委

17. Minokoshi Y（2016.9.26-27）Hypothalamic control of

員会（岡崎）《神経シグナル研究部門》
大介, 井本敬二, 古江秀昌（2016.2.6）成熟ラッ（2016.3.23）In vivo 細胞外記録およびパッチクランプ

ト脊髄膠様質における TRPA1 及び TRPV1 作動薬の法を用いた前滞状回皮質感覚応答の解析. 第 93 回日作用比較-電気生理学的及び形態学的解析を用いて-.

本生理学会大会（札幌）

1. 歌

第 37 回脊髄機能診断研究会（東京）

5. 秋元

望, 箱崎敦志, 河谷正仁, 井本敬二, 古江秀昌

2. 秋元 望（2016.3.1）自律神経系を介した内の中枢性（2016.3.23）下部尿路カプサイシン刺激に対する in制御機構. 第 5 回新潟脳研-生理研合同シンポ（岡崎）vivo 脊髄後角痛覚応答. 第 93 回日本生理学会大会

3. 古江秀昌（2016.3.10）脊髄ノルアドレリンネットワ
ーク人為的操作と鎮痛機構の解析. 第 89 回日本薬理6. 古江秀昌（2016.3.24）顔面領域刺激による青斑核ノ
ルアドレナリンニューロンの賦活化と痛み伝達の調学会（横浜）
4 . 山田彬博, 大澤匡弘, 粂（札幌）

和彦, 井本敬二, 古江秀昌

節. 第 93 回日本生理学会大会（札幌）127

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

7. 佐竹伸一郎,井本敬二（2016.7.20-22）小脳分子層介在（2016.9.29）Effects of ethanol on GABAergic synaptic

神経の脱分極に伴う逆行性脱興奮を仲介する Cav2

transmission in the rat spinal dorsal horn. International

チャネルサブタイプ. Neuroscience 2016.第 39 回日本

Association for the Study of Pain (IASP) （Yokohama,

神経科学大会. (横浜)Japan）

8. Yamagata Y, Yanagawa Y, Imoto K (2016.7.22)

13. S. Choi, S. Kim, S. Oh, H. Furue（2016.9.29）Noradrenergic

Ca2+/

inhibition of spinal hyperexcitation elicited by cutaneous

calmodulin-dependent protein kinase IIα in hippocampus-

cold stimuli in rats with oxaliplatin-induced allodynia:

and amygdala-dependent memory - Behavioral analysis ofElectrophysiologicalheterozygous kinase-dead knock-in mouse. 第 39 回日本International Association for the Study of Pain (IASP)

神経科学大会, Neuroscience 2016（横浜）（Yokohama, Japan）

Differential involvement of kinase activity ofandbehavioral

assessments.

9. Yamagata Y, Yanagawa Y, Imoto K (2016.9.9) Kinase

14. D. Uta, M. Yoshimura, R. Kawatsu, K. Imoto, H. Furue

activity of Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase IIα（ 2016.9.28 ） Electrophysiological analysis of local

and hippocampus- and amygdala-dependent memory -anesthetic actions on nociceptive synaptic transmission in

Dose-response relationship revealed by the kinase-deadthe adult rat spinal cord. International Association for the

knock-in mouse. 第 38 回日本生物学的精神医学会・Study of Pain (IASP) （Yokohama, Japan）

第 59 回日本神経化学会大会合同年会（福岡）15. H. Furue, L. Hickey, Y. Li, A. Pickering, K. Imoto

10. 山肩葉子, 柳川右千夫, 井本敬二 (2016.9.24) カル（ 2016.9.28 ） Spinal GABAergic Synaptic Responses

モジュリンキナーゼ IIα 活性による海馬依存性記憶

Elicited by Optogenetic Activation of Descendingの特異的制御.第６回名古屋大学医学研究科・生理学

Noradrenergic System. International Association for the研究所合同シンポジウム（名古屋）

Study of Pain (IASP) （Yokohama, Japan）

11. N. Akimoto, A. Hakozaki, M. Kawatani, K. Imoto, M.

16. Yamagata Y, Yanagawa Y, Imoto K (2016.10.26-28)

Kawatani, H. Furue （ 2016.9.29 ） Spinal Nociceptive

How much kinase activity of Calmodulin kinase IIα isTransmission from the Lower Urinary Tract. International

necessary to acquire hippocampus-dependent memory?

Association for the Study of Pain (IASP)（Yokohama,

The 47th NIPS International Symposium "Decoding

Japan）

Synapses"（Okazaki, Japan）

12. A.Yamada, M. Ohsawa, K. Kume, K. Imoto, H. Furue《大脳神経回路論研究部門》
1. Kawaguchi Y, Kubota Y (2016.2.12) Synapses from3. 大塚岳 (2016.3.2) 皮質回路におけるオシレーショ

fast-spiking GABAergic neurons are tuned to specific

ン活動. 第 5 回新潟脳研－生理研合同シンポジウム

postsynaptic target domains. 新学術領域「大脳新皮質（岡崎）

構 築 」 終 了 公 開 国 際 シ ン ポ ジ ウ ム /International

4. Hatanaka Y, Kawasaki T, Hirata T, Kawaguchi Y

Symposium"Neocortical Organization Ⅲ" （東京）(2016.3.3) Plexin A2/A4-Semaphorin 6A signaling is

2. Hatanaka Y, Kawasaki T, Hirata T, Kawaguchi Y

involved in termination of migration for uppermost layer(2016.2.12) PlexinA2/A4 signaling is necessary forneurons in the mouse cerebral cortex. International

proper termination of migration for uppermost part ofSymposium on Adaptive Circuit Shift 2016 (ACS2016):

layers 2/3 neurons in the mouse cerebral cortex. 新学術

Integrative neural network linking multiple brain areas

領域「大脳新皮質構築」終了公開国際シンポジウム

for behavioral adaptation (tentative) （京都）/International Symposium"Neocortical Organization Ⅲ"
（東京）

128

5. Kawaguchi Y, Morishima M (2016.3.4) Pyramidal cell
diversity and inhibition styles in the frontal cortex.

研究発表／学会発表

International Symposium on Adaptive Circuit Shift 2016

Sakai Y, Kawaguchi Y, Nambu A, Isomura Y, Kimura M(ACS2016): Integrative neural network linking multiple(2016.7.22) Activity of dopamine D2 receptor-expressing

brain areas for behavioral adaptation (tentative) （京都）striatal neurons during decision-making task. 第 39 回日

6. 窪田芳之, 根東覚, 野村真樹, 苅部冬紀, 川口泰雄

本神経科学大会 （横浜）(2016.3.10-11) 大脳皮質 5 層の錐体細胞を神経支配

17. Morishima M, Kawaguchi Y (2016.7.22) Interaction

する FS バスケット細胞のシナプス支配様式. 自然科

between GABAergic cells and two types of target-specific

学研究機構 3 プロジェクト合同終了シンポジウム

pyramidal cells in layer 5 of the rat frontal cortex. 第 39 回

「次ステージ機能生命科学の展望」 （岡崎）日本神経科学大会 （横浜）

7. 森島美絵子 (2016.3.12) 前頭皮質における錐体細胞

18. Kubota Y (2016.9.28) 3D Methods from serial electronを中心とした神経回路. 宮川博義教授退職記念シン

micrographs. Electron microscopy course for Master of

ポジウム「脳神経機能学のフロンティア」（八王子）Science

8. 窪田芳之 (2016.3.18) 神経科学における電顕の役割.
第 5 回大脳基底核機能研究会 （岡崎）Experimental&

Clinical

Neuroscience(Regensburg, Germany)
19. Kubota Y (2016.9.29) EM applications in neuroscience I:

9. 窪田芳之 (2016.3.30) ATUMtome/SEM を使った神経

Cortical microcircuits. Electron microscopy course for

組織の 3 次元再構築解析. 第 121 回日本解剖学会総

Master of Science Experimental & Clinical Neuroscience

会・全国学術集会 （福島）(Regensburg, Germany)

10. Kubota Y (2016.4.12) Structurally authentic model

20. Kubota Y (2016.9.30) EM applications in neurosciencepyramidal and non-pyramidal cells. OIST workshop 2016:

II: Structural plasticity of cortical synapses. Electron

Digital Representation of Neuronal Morphologies andmicroscopy course for Master of Science Experimental &Tissue（那覇）Clinical Neuroscience (Regensburg, Germany)

11. Kubota Y, Sekigawa A, Mohamed AA, Kondo S, Karube

21. Kubota Y, Kawaguchi Y (2016.11.14) GABAergic/non-

F, Tanaka Y, Kawaguchi Y (2016.6.20) An excitatory and

GABAergic synaptic inputs to striatal medium spiny

inhibitory synapse density on various neurons in the rat

neurons. 46th annual meeting of the Society forfrontal cortex. EMBO Dendrites 2016 meeting (Creete,

Neuroscience (San Diego, USA)

Greece)22. Kawaguchi Y (2016.12.9) Layer 5 GABAergic circuits in

12. Kubota Y, Kawaguchi Y (2016.7.20) GABAergic inputs

the frontal cortex. The 7th International Neural Microcircuit

to spine of striatal medium spiny neuron. 第 39 回日本

Conference - Recent advances in the analysis of cortical

神経科学大会 （横浜）

microcircuits - （岡崎）13. Hatanaka Y, Kawasaki T, Kawaguchi Y, Hirata T

23. Kubota Y (2016.12.9) The diversity of cortical inhibitory(2016.7.20) Proper termination of migration for uppermost

synapses. The 7th International Neural Microcircuit

part of layers 2/3 neurons requires PlexinA2/A4-

Conference - Recent advances in the analysis of cortical

Semaphorin6A signaling in the mouse cerebral cortex. 第microcircuits - （岡崎）39 回日本神経科学大会 （横浜）

24. Otsuka T, Kawaguchi Y (2016.12.9) Oscillatory activities

14. Ueta Y, Hirai Y, Kawaguchi Y (2016.7.21) Corticocorticalin the cortical networks. The 7th International Neuralcell diversity in superficial layers of the rat frontal cortex.

Microcircuit Conference - Recent advances in the analysis

第 39 回日本神経科学大会 （横浜）of cortical microcircuits - （岡崎）15. Tanaka YH, Tanaka YR, Hira R, KondoM, Terada S,

25. Morishima M, Kawaguchi Y (2016.12.9) Interaction

Kawaguchi Y, Matsuzaki M (2016.7.21) Distinct

between GABAergic cells and two types of target-thalamocortical inputs mediate learning and execution of

specific pyramidal cells in layer 5 of the rat frontal cortex.

self-initiated movement. 第 39 回日本神経科学大会

The 7th International Neural Microcircuit Conference -（横浜）

Recent advances in the analysis of cortical microcircuits -16. Nonomura S, Yamanaka K, Nishizawa K, Kobayashi K,

（岡崎）

129

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）26. Sohn J, Okamoto S, Kataoka N, Kaneko T, Nakamura K,

27. Mohamed AA, Yamaguchi N, Hatada S, Lübke J,

Hioki H (2016.12.9) Differential inputs to the perisomatic

Kawaguchi Y, Kubota Y (2016.12.9) Conserved dimensions

and distal-dendritic compartments of VIP-positive neuronsof dendritic trees in cortical pyramidal cell. The 7th

in layer 2/3 of the mouse barrel cortex. The 7th International

International Neural Microcircuit Conference - Recent

Neural Microcircuit Conference - Recent advances in theadvances in the analysis of cortical microcircuits - （岡崎）analysis of cortical microcircuits - （岡崎）《生体恒常性発達研究部門》
1. 鍋 倉 淳 一(2016.12.16), Remodeling of Neuronal

Circuits in Development and Chronic Pain: Glia-Neuron
Interaction, Rutgers Departmental Seminar, Rutgers

activity, 第 47 回生理研国際シンポジウム「Decoding
Synapses」(岡崎)10. Inada H, Kato G, Nabekura J (2016.10.27), Microglial
Contact Prevents Excess Depolarization and Rescues(New Jersey, USA)2. 鍋倉淳一 (2016.12.12), 生体内シナプス長期再編に

Neurons from Excitotoxicity, The 47th NIPS International

おけるグリアーシナプス機能連関, AMED 課題事後

Symposium "Decoding Synapses"第 47 回 生理研国際シ評価会(東京都・豊田区)

ンポジウム(岡崎)

3. 鍋倉淳一 (2016.12.10), 発達・障害による神経回路再11. 江藤圭,

金善光, 鍋倉淳一 (2016.10.13), 慢

編：神経細胞-グリア連関, Advans 研究会 2016(東京性疼痛モデルマウスにおける大脳皮質体性感覚野神

都・千代田区)

経回路再編とグリア機能, 第 31 回日本整形外科学会

4. Nakahata Y, Eto K, Watanabe M, Murakoshi H, Kuriu T,

基礎学術集会(福岡県・福岡)

Hirata H, Ishibashi H, Nabekura J (2016.11.27),

12. 鍋倉淳一(2016.10.11), Cortical Synapse Remodeling in

Activation-dependent rapid postsynaptic clustering ofVivo; Neuron-Glia Interaction, 6th Joint CIN-NIPS

glycine receptors in mature spinal cord neurons, The 47th

Symposium, Institute for Medical Virology/Microbiology

NIPS International Symposium “Decoding Synapses”(岡(Tuebingen, Germany)
13. 鍋倉淳一 (2016.10.3), 大脳皮質神経回路再編：ニュ

崎市)
5. 堀内

浩, 稲田浩之, 江藤

圭, 和氣弘明, 鍋倉淳一

(2016.11.9), イオンセンサを用いた細胞由来アセチ
ルコリン計測系の探索, JST-CREST 合同チームミー

ーロンーグリア連関, 東京大学

機能生物学セミナー(東京都・文京区)
14. 戸田拓弥, 鍋倉淳一 (2016.9.24), 坐骨神経損傷後の運動機能回復における KCC2 発現低下の役割, 第６ティング(静岡)
6. 稲田浩之, 加藤剛, 鍋倉淳一 (2016.11.4), ニューロンの興奮毒性に対するミクログリアの神経保護作用,

回 生理学研究所・名古屋大学医学系研究科 合同シンポジウム (名古屋)
15. 中村佳代, 鍋倉淳一 (2016.9.24), K+ －Cl⁻共輸送体

第 63 回 中部日本生理学会(岡崎)7. 戸田拓弥, 鍋倉淳一 (2016.11.4), 坐骨神経損傷後の（KCC2）の過剰発現は運動学習効率とシナプスリモ

運動機能回復における KCC2 発現低下の役割, 第 63

デリングの増加を促進する, 第 6 回

回 中部日本生理学会(岡崎)所・名古屋大学医学系研究科

8. 中村佳代, 鍋倉淳一 (2016.11.4), Overexpression of

K+

生理学研究

合同シンポジウム(名古屋)–Cl- cotransporter (KCC2) promotes morphological change

16. 稲田浩之 (2016.9.6), 発達期マウスの大脳皮質 inof spines in the mouse motor cortex in vivo, 中部日本生理vivo イメージングと同期活動のダイナミクス, バイ学会(岡崎)

オセンサ夏季合宿セミナー(熱海)9. 穐吉亮平, 和氣弘明, 加藤大輔, 鍋倉淳一 (2016.

17. 鍋倉淳一 (2016.9.3), 慢性疼痛モデルマウスにおけ10.27), Microglial contact with synapse enhances synaptic

る大脳皮質神経回路再編, 第 24 回日本腰痛学会(甲130研究発表／学会発表

Young glia Meeting (Germany)

府市)
18. Eto K, Ishibashi H, Nabekura J (2016.8.25), Disruption of

29. Haruwaka K, Wake H, Nabekura J (2016.5.29), Systemicbalance between excitation and inhibition in the primary

immune condition dependent modification of neuralsomatosensory cortex contributes to chronic pain, The 13th

activity, The 2nd "Young Glia" meeting, Center forJapan-Korea Joint Symposium on Brain Science, andIntegrative Physiology and Molecular Medicine (CIPMM)

Cardiac and Smooth Muscles(佐賀)(Homburg ,Germany)

19. Eto K, Ishibashi H, Nabekura J (2016.7.21), Attenuation

30. Horiuchi H, Wake H, Nabekura J (2016.5.29), The

of GABA inhibition due to down regulation of K-Cl

functional analysis of microglia for neural homeostasis,

cotranspoter 2 in the primary somatosensory cortex

Japanese-German Young Glia collaborative meeting foraccerelate chronic pain, The 39th Annual Meeting of themutual research exchange (Homburg ,Germany)

Japan Neuroscience Society(横浜)20. 中村佳代, 鍋倉淳一
–Cl-(2016.7.21), Overexpression of K+

cotransporter (KCC2) promotes morphologicalchange of spines in the mouse motor cortex in vivo, 第39 回

日本神経科学大会(横浜)21. 穐吉亮平, 和氣弘明, 鍋倉淳一 (2016.7.20), Microglial
regulation of synaptic activity with their direct contacts,
第 39 回日本神経科学大会(横浜)22. Toda T, Wake H, Nabekura J (2016.7.20), Role of KCC2

31. 鍋倉淳一・宮本愛喜子・穐吉亮平・和氣弘明 (2016.
5.19), ミクログリアよる大脳皮質シナプス再編, 第57 回日本神経学会学術大会(神戸市)
32. 江藤圭 (2016.3.1), 慢性疼痛における一次体性感

覚野神経回路の変容機構, 第 5 回

新潟脳研－生理研合同シンポジウム(岡崎)33. Eto K, Ishibashi H, Nabekura J (2016.3.23), The role ofinhibitory neurons in the primary somatosensory cortex
in chronic pain,

The 93rd Annual Meeting of thedown-regulation for recovery after sciatic nerve injury,

Physiological Society of Japan. (第 93 回日本生理学会

The 93rd The 38th Annual Meeting of the Physiological

大会)(札幌)Society of Japan(Japan・Yokohama)
23. 鍋倉淳一 (2016.7.15), 大脳皮質の神経回路再編：

34. 穐吉亮平, 和氣弘明, 鍋倉淳一 (2016.3.1), 大脳皮質
ミクログリアによるシナプス活動制御と神経局所回

Neuron-Glia Interaction, グリアアセンブリ夏のワー路への関与,

クショップ(山形市)

ジウム(岡崎)第５回新潟脳研－生理研合同シンポ

24. Miyamoto A, Wake H, Murakoshi H, Eto Kei, Nabekura J

35. 穐吉亮平, 和氣弘明, 鍋倉淳一 (2016.3.22), Microglia(2016.7.5), Microglia involved in neural circuit formation

modify spatial pattern of neuronal activity through thein postnatal mice somatosensory cortex, 10th FENS Forum

regulation of synaptic activity,of Neuroscience(Copenhagen, Danmark)会大会(札幌)25. 江藤第９３回日本生理学圭, 鍋倉淳一 (2016.6.29), 一次体性感覚野に

36. Nabekura J (2016.3.5), Remodeling of neuronal circuits in

おける温度センシング機構とその経験依存的可塑的vivo: neuron--glia interaction, International Symposium

変化, 第 2 回温度生物学領域会議(札幌)

on Chemosensory signals from the oral cavity to the brain

26. 鍋倉淳一 (2016.6.5), Remodeling of cortical circuits inchronic pain model: neuron-glia interaction in vivo, Pain

(福岡)
37. Toda T, Wake H, Nabekura J (2016.3.22), Role of KCC2

Mechanisms and Therapeutics Conference(Sicily, Italy)

downregulation for recovery after sciatic nerve injury,

27.Horiuchi H, Eugenin J, Dimou L, Nabekura J (2016.5.31),

The 93rd The 38th Annual Meeting of the Physiological

Calcium signal synchronization between NG2-glia andSociety of Japan(札幌)neurons during neuronal activity modulation, Japanese-

38. 宮本愛喜子, 和氣弘明, 石川理子, 村越秀治, 江藤

German Young Glia collaborative meeting for mutual

圭, 吉村由美子, 鍋倉淳一 (2016.3.10), マウス大脳research exchange(Homburg ,Germany)

皮質発達期におけるミクログリアによるシナプス形

28. Horiuchi H, Wake H, Nabekura J (2016.5), The functional
analysis of microglia for neuronal homeostasis, The 2nd

成,ゆらぎシンポジウム(岡崎)39. 鍋倉淳一 (2016.2.14), 生体内シナプス長期再編にお131生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

けるグリアーシナプス機能連関,

AMED「脳神経回路」領域 平成 27 年度領域会議 (東京都・中央区)
40. Toda T, Wake H, Nabekura J (2016.2.12), Early KCC2
down regulation promote behavior recovery after sciatic

sense systemic immune condition to affect on the neuralactivity, The 12th SOKENDAI Life Science Retreat (掛川)
45. Horiuchi H, Wake H, Nabekura J (2016.1), Role of NG2

nerve injury, 第 8 回 NAGOYA グローバルリトリー

glia for intercellular mechanosignaling,ト(大府市)

Glia Meeting, (東京)The 1st Young

圭 (2016.1.28), 慢性疼痛における皮質興奮ー

46. Toda T, Wake H, Nabekura J (2016.1.25), Early KCC2

抑制バランス破綻の役割と新たな疼痛抑制機構の創down regulation promotes motor function recovery after

41. 江藤出,

sciatic nerve injury,

AMED-Crest 合同ミーティング(甲府市)42. 穐吉亮平, 和氣弘明, 鍋倉淳一 (2016.1.27), 大脳皮質ミクログリアのシナプス活動修飾とその神経回路
活動への関与, CREST 合同ミーティング山梨(甲州生命科学リトリート, 岡崎コンファレンスセンター(岡崎)
47. Nabekura J (2016.1.14), Remodeling of Cortical Neuronal
Circuits in vivo:Neuron-Microglia Interaction, The 3rd

市)
43. 堀内第 12 回 総合研究大学院大学

浩, 稲田浩之, 江藤

圭, 和氣弘明, 鍋倉淳一

(2016.1.27), イオンセンサと 2 光子イメージングの同時計測による神経伝達全過程の可視化,

CREST

合同ミーティング, (甲州市)International Symposium on Glyco-Neuroscience, 淡路夢
舞台国際会議場(淡路島)
48. Haruwaka K, Wake H, Nabekura J (2016.1.10), Systemic
immune condition dependent modification of neural activity,

44. Haruwaka K, Wake H, Nabekura J (2016.1.25), Microglia

The 1st "Young Glia" meeting, Keio University (東京)

《視覚情報処理研究部門》
1. Yamamoto M, Yoshimura Y (2016.2.12) Cell-typetunings in excitatory and inhibitory neurons in mouse

specific neural connectivity of visual cortex revealed

primary visual cortex. The 39th Annual Meeting of thethrough trans-synaptic tracing. The 8th NAGOYA Global

Japan Neuroscience Society, (Yokohama)

Retreat, (Nagoya)

6. Kimura R, Yoshimura Y (2016.7.22) Development of a

2. Ishikawa AW, Komatsu Y, Yoshimura Y (2016.7.20) Visual

visuomotor task useful for the analysis of interactions

experience-dependent and independent development of

between neuronal activities in the visual and motor

visually-evoked synchronized firing in rat visual cortex. The

cortices of behaving rats. The 39 th Annual Meeting of

39th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society,

the Japan Neuroscience Society, (Yokohama)(Yokohama)
3. Karaki T, Kim R, Bito H, Yoshimura Y (2016.7.20)

7. YoshimuraY(2016.8.8)

Experience-dependent

development of fine-scale networks and feature-selective

Synaptic connections are preferentially formed between

synchronization in the visual cortex.

International

cortical pyramidal neurons with similar orientation

Symposium 2016 ‘ Circuit Construction in thepreference in both layers 2/3 and 5. The 39th Annual

Mammalian Brain’, (Osaka)

Meeting of the Japan Neuroscience Society, (Yokohama)

8. 木村梨絵, 吉村由美子 (2016.9.24) 視覚弁別課題遂

4. Yoshimura Y. (2016.7.21) Experience-dependent maturation

行中のラット視覚野における神経活動. 第 6 回生理of neural circuits and functions in the secondary visual

学研究所・名古屋大学医学系研究科合同シンポジウ

cortex of rats. The 39th Annual Meeting of the Japanム,

Neuroscience Society, (Yokohama)
5. Nishio N, Ishikawa AW, Yoshimura Y. (2016.7.22)
Experience dependent maturation of spatial frequency

132

(名古屋)

9. 石川理子，吉村由美子 (2016.11.4) 大脳皮質領野間結合の経験依存的な発達. 第 63 回中部生理学会, (岡崎)研究発表／学会発表

10. 唐木智充，金亮，尾藤晴彦, 吉村由美子 (2016.11.4)

Hirabayashi M, Yagi T, Yoshimura Y. (2016.11.16) High

最適方位が類似した視覚野錐体細胞における選択的

reciprocal connectivity between clonal cortical neurons is

な神経結合. 第 63 回中部生理学会, (岡崎)established under the guidance of epigenetic regulation.

11. Tarusawa E, Sanbo M, Okayama A, Miyashita T,

Society of Neuroscience 2016 (San Diego, USA)

Kitsukawa T, Hirayama T, Hirabayashi T, Hasegawa S,《感覚認知情報研究部門》
1. 西尾亜希子, 下川丈明, 小松英彦 (2016.7.20) Temporal

4. Komatsu H (2016.8.30) Neural processing of color in

dynamics of responses of gloss selective neurons, 第 39 回

higher cortical areas, ECVP2016（バルセロナ, スペイ

日本神経科学大会（横浜）ン）

2. Sanada TM, Komatsu H (2016.7.22) Responses to single
colors cannot predict chromatic interaction profile in

5. 郷田直一 (2016.11.20) 視覚野における多感覚的な情報の表現, 第 8 回多感覚研究会 (東京)

macaque area V4, 第 39 回日本神経科学大会（横浜）6. 郷田直一 (2016.12.20) 物体材質属性の視覚認知機

3. 郷田直一 (2016.8.25) 材質を知る: 質感認知の脳内

構：多感覚経験の重要性, 第 31 回生体生命工学研究機構, 第 20 回視覚科学フォーラム (吹田, 大阪)

会 (仙台)《認知行動発達機構研究部門》（磯田研）
1. 郷康広（2017.01.28）マーモセットにおける精神神経疾患関連遺伝子多様性解析．第 5 回日本マーモセッ
ト研究会（東京都港区）
2. 郷康広（2017.03.12）霊長類における精神神経疾患関連遺伝子解析と認知ゲノミクスの展望．共同利用研
究会「霊長類脳科学の新しい展開とゲノム科学との融合」（愛知県犬山市）
3. Isoda M （ 2016.07.18 ） Phenotype-driven cognitive
genomics: a case of an autistic monkey．PRI MiniSymposium Recent advances in the development of
nonhuman primate models for brain（愛知県犬山市）
4. 郷康広，辰本将司，豊田敦，今井啓雄，平井啓久，

6. 磯田昌岐（2016.07.20）Genetic and neuronal correlatesof autistic behavior in the macaque．第 39 回日本神経科学大会（神奈川県横浜市）
7. Noritake A, Isoda M（2016.07.20）Activity of primate
dopamine neurons is influenced by the prospect of others'
reward．第 39 回日本神経科学大会（神奈川県横浜市）
8. Tsujimoto K, Sawada M, Fukunaga M, Yoshida M（ 2016.07.21 ） Animal model of spatial neglect inmacaque monkeys．第 39 回日本神経科学大会（神奈川県横浜市）
9. 磯田昌岐（2016.07.23）サルの社会脳研究からみたドーパミンシグナル．第 31 回日本大脳基底核研究会（秋田県秋田市）

山森哲雄，伊佐正，藤山秋佐夫（2016.07.19）マカク

10. Yoshida M（2016.07.26）Awareness and saliency in

属霊長類集団エキソーム解析によるニホンザルの集

blindsight．Neuroscience2016 Satellite Symposium（東団遺伝学的解析．第 32 回日本霊長類学会大会（鹿児京都目黒区）

島県鹿児島市）5. 辰本将司，臼井千夏，石川裕恵，郷康広（2016.07.19）
マーモセットの血液マイクロキメリズムと遺伝的多型解析．第 32 回日本霊長類学会大会（鹿児島県鹿児島市）

11. 吉田正俊（2016.07.31）マカクザルを用いた半側空間
無視動物モデル．第 1 回高次脳機能学とニューロリ
ハビリテーション研究会（奈良県北葛城郡）
12. 辻本憲吾，澤田真寛，福永雅喜，吉田正俊（2016.07.31）
マカクザルによる半側空間無視の動物モデル．第 1133

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

回高次脳機能学とニューロリハビリテーション研究

annual meeting of the Society for Neuroscience（San Diego,会（奈良県北葛城郡）

USA）

13. 磯田昌岐（2016.09.10）霊長類動物を用いた社会脳研

23. Tsujimoto K, Sawada M, Fukunaga M, Yoshida M

究：ニューロンは自己と他者の情報をどのように表（ 2016.11.14 ） Animal model of spatial neglect in

現するか．日本学術会議「脳と意識」・「神経科学」・

macaque monkeys．46th annual meeting of the Society「脳とこころ」分科会合同for Neuroscience（San Diego, USA）

市民公開シンポジウム

24. 磯田昌岐（2016.11.21）自己と他者の報酬情報処理に（東京都千代田区）
14. 辰本将司，豊田敦，今井啓雄，平井啓久，山森哲雄，おけるドーパミン神経細胞の役割．第 1 回脳情報の伊佐正，藤山秋佐夫，郷康広（2016.09.08）マカク属

解読と制御研究会＆第 3 回自発脳活動研究会（大分霊長類集団エキソーム解析によるニホンザルの集団県別府市）

遺伝学的解析．日本遺伝学会大会第 88 回大会（静岡

25. 吉田正俊（2016.12.04）フリービューイング検査を用いた眼球運動のサリエンシー解析．第 12 回 IGC 第 8県三島市）
15. 磯田昌岐（2016.09.24）自己と他者の報酬情報処理にかかわるサルの皮質・皮質下ネットワーク．第 6 回
生理学研究所・名古屋大学医学系研究科合同シンポ

回 COCORO 合同会議（第 8 回脳表現型の分子メカニズム研究会）（東京都文京区）
26. 郷康広（2016.12.11）霊長類脳の構造・機能をささえる分子基盤解明にむけたマーモセット全脳遺伝子発ジウム（愛知県名古屋市）
16. 辻本憲吾，澤田真寛，福永雅喜，吉田正俊（2016.09.24）

現動態．第 2 回革新的技術による脳機能ネットワー

マカクザルによる半側空間無視の動物モデル．第 6

クの全容解明プロジェクト・臨床研究グループ分科

回生理学研究所・名古屋大学医学系研究科合同シン会（東京都文京区）
27. Isoda M （ 2016.12.14 ） Phenotype-driven cognitive

ポジウム（愛知県名古屋市）
17. Isoda M （ 2016.10.10 ） Phenotypo-Driven Cognitive

genomics: a naturally occurring case of autistic disorder

Genomics in the Macaque: A Naturally Occurring Casein the macaque．Brain/MINDS International Symposiumof Autistic Disorder．6th Joint CIN-NIPS Symposium（東京都文京区）
28. Go Y（2016.12.14）Spatiotemporal brain transcriptome（Tubingen, Germany）
18.Yoshida M（2016.10.11）Attention in Blindsight Monkey．
6th Joint CIN-NIPS Symposium（Tubingen, Germany）

architecture in the common marmoset．Brain/MINDSInternational Symposium（東京都文京区）

19. Go Y （ 2016.10.11 ） Spatiotemporal gene expression

29. 磯田昌岐（2016.12.15）社会性からみた“かしこさ”

trajectory in the human and non-human ape brains．6thの神経メカニズムと遺伝子基盤を探る．第 13 回 NBRJoint CIN-NIPS Symposium（Tubingen, Germany）

公開シンポジウム（東京都千代田区）

20. 辻本憲吾，澤田真寛，福永雅喜，吉田正俊（2016.11.04）

30. 吉 田 正 俊 （ 2016.12.27 ） Awareness and saliency in

マカクザルによる半側空間無視の動物モデル．第 63blindsight．大阪大学工学部浅田研究室ラボセミナー

回中部日本生理学会（愛知県岡崎市）（大阪府吹田市）

21. Noritake A, Isoda M（2016.11.12）Social reward signals inprimate lateral hypothalamic neurons: comparison with（伊佐研）

prefrontal and midbrain dopamine neurons．46th annual

1. 西村幸男（2016.01.15）脊髄損傷からの機能回復戦略．

meeting of the Society for Neuroscience（San Diego,

生理学研究所・和漢医薬学総合研究所研究会最先端

USA）

生理学と和漢医薬学との融合（愛知県岡崎市）

22. Ninomiya T, Nagai Y, Suhara T, Minamimoto T, Takada M,
Matsumoto M, Isoda M, McCairn KW

K, Isa K, Watanabe D, Kobayashi K, Liu M and Isa T

coupling（2016.02.12）Contribution of propriospinal neurons to

between alpha and gamma oscillations underlies motor-tic

recovery of hand dexterity after the corticospinal tract

encoding in cerebro-basal ganglia-cerebellar networks．46th

lesion in mokeys．第 8 回 NAGOYA グローバルリトリ

Prominent

134(2016.11.14)

2. Tohyama T, Kinoshita M, Matsui R, Kato S, Kobayashi

phase-amplitude

cross-frequency

研究発表／学会発表

and Monkey．8th Annual meeting of the UK Neuro-ート（愛知県東浦町）
3. 高桑徳宏（2016.03.01）Visual input pathways for reward
prediction signals in dopamine neurons of blindsight

Ophthalmology Special Interest Group（London, UL）
8. 高桑徳宏，加藤利佳子，レドグレイブ

ピーター，monkeys．第 5 回 新潟脳研-生理研合同シンポジウ

伊佐正（2016.03.22）皮質盲視野に提示された条件刺ム（愛知県岡崎市）

激に対するドーパミンニューロン応答を駆動する視4. 西村幸男（2016.03.08）人工神経接続による運動・体性感覚の双方向機能再建に向けて．第 18 回日本ヒトピーター，伊佐正（2016.03.10）中脳ドーパミンニューロンの報酬予測誤差表現に関わる視覚情報入力神経経路．揺らぎ，脳階層，ヒトとモデル動物（北海道札幌市）
9. 笠井昌俊，伊佐正（2016.03.23）上丘浅層における側脳機能マッピング学会（京都府京都市）
5. 高桑徳宏，加藤利佳子，レドグレイブ

覚神経経路に関する研究．第 93 回日本生理学会大会

合同終了シンポ

方抑制の空間ダイナミクス．第 93 回日本生理学会大会（北海道札幌市）
10. 辻本憲吾，澤田真寛，福永雅喜，吉田正俊（2016.03.23）
マカクザルによる半側空間無視の動物モデル．第 93回日本生理学会大会（北海道札幌市）

ジウム（愛知県岡崎市）
6. 西村幸男（2016.03.12）中脳辺縁系による運動制御の11. 西村幸男（2016.03.23）モチベーションで制御される

神経基盤．共同利用研究会「霊長類脳科学の新しい運動パフォーマンスの神経基盤．第 93 回日本生理学

展開とゲノム科学との融合」（愛知県犬山市）

会大会（北海道札幌市）

7. Yoshida M（2016.03.15）Awareness in Blindsight in Man《生体システム研究部門》
1. 南部篤（2016.2.20）科学への信用• 信頼. 科学知の総合化シンポジウム科学と社会（東京）2. 佐野裕美（2016.2.25）ドーパミンニューロンに対す

8. 佐野裕美（2016.3.18）大脳基底核神経経路の制御における線条体投射ニューロンの役割．第５回大脳基底核機能研究会（岡崎）るゾニサミドの神経保護作用〜遺伝子組換えマウス

9. Chiken S, Nambu A (2016.3.23) Parkinson’s disease as aを用いた基礎研究〜. ハッピーフェイスセミナー

network disorder. 第９３回日本生理学会大会シンポ（名古屋）

ジウム「ネットワーク病としての神経・精神疾患」

3. 佐野裕美（2016.3.1）ジストニアモデルマウスの筋電図解析．第５回新潟脳研− 生理研合同シンポジウム（岡崎）
4. Sano H, Tanaka KF, Nambu A (2016.3.3-4) Physiologicalroles of striatal projection neurons in voluntary movements.
ACS2016（京都）（札幌）
10. Hasegawa T, Chiken S, Kobayashi K, Nambu A(2016.3.24) Chemogenetic control of neuronal activity inthe primate subthalamic nucleus. 第９３回日本生理11. 岡田由香，佐野裕美，小林憲太，富永真琴，南部篤，
雑賀司珠也（2016.4.8）マウス神経麻痺性角膜症モデ

5. 南部篤（2016.3.6）大脳皮質ー大脳基底核ループと大ルに対する三叉神経節での TRPV4 強制発現による

脳 基 底 核 疾 患 . 第 ３ ７ 回 Neuroscience Seminar

治療効果．第１２０回日本眼科学会総会（仙台）学

Tokushima.（徳島）会大会（札幌）6. 知見聡美, 南部篤（2016.3.10）パーキンソン病モデ

12. 南部篤（2016.4.23）ゾニサミドによるドーミン作動

ルサルにおける大脳皮質－大脳基底核路の情報伝達性ニューロンの保護作用. カテコールアミンと神経異常. 次ステージ機能生命科学の展望,（岡崎）疾患研究会２０１６（品川）7. 南部篤（2016.3.12）パーキンソン病の病態生理につ

13. Nambu A (2016.5.12) Abnormal basal ganglia activity in

いて. 京大霊長研共同利用研究会「霊長類脳科学のmovement disorders. Stockholm-Okazaki Symposium

新しい展開とゲノム科学の融合（犬山）“Multi-scale structures & dynamics of the basal ganglia”

135

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society（横(Stockholm, Sweden)
14. Sano H (2016.5.12) Molecular genetic approaches to浜）understanding the physiological roles of the basal ganglia.

24. Kobayashi K, Sano H, Kato S, Kuroda K, Nakamura S,

Stockholm-Okazaki Symposium “Multi-scale structures

Isa T, Nambu A, Kaibuchi K, Kobayashi K (2016.7.21)& dynamics of the basal ganglia” (Stockholm, Sweden)

Functional analysis of Rho GTPase signaling in

15. Wakabayashi M (2016.5.12) Thalamic oscillatory activity

corticostriatal neurons using dual viral vector system.

and tremor. Stockholm-Okazaki Symposium “Multi-scale

The 39th Annual Meeting of the Japan Neurosciencestructures & dynamics of the basal ganglia” (Stockholm,

Society（横浜）25. 佐野暢哉 , 中山義久 , 知見聡美, 南部篤 , 星英司

Sweden)16. Chiken S (2016.5.12) Basal ganglia & cerebellar control of（2016.7.21）小脳核電気刺激に応答する一次運動野ニ

thalamocortical activity. Stockholm-Okazaki Symposium

ューロンの活動特性. 第３９回日本神経科学大会“Multi-scale structures & dynamics of the basal ganglia”（横浜）
26. Nonomura S, Yamanaka K, Nishizawa K, Kobayashi K,(Stockholm, Sweden)
17. Hasegawa T (2016.5.12) DREADD: a chemogenetic tool

Sakai Y, Kawaguchi Y, Nambu A, Isomura Y, Kimura M

to control neuronal activity and the treatment for PD.

(2016.7.22) Activity of dopamine D2 receptor-expressing

Stockholm-Okazaki Symposium “Multi-scale structures

striatal neurons during decision-making task. The 39th

& dynamics of the basal ganglia” (Stockholm, Sweden)

Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society（横18. 南部篤（2016.5.20）ネットワーク異常としてパーキンソン病を考える. 第 57 回日本神経学会学術大会

浜）
27. Horie M, Sano H, Chiken S, Mekada K, Yoshiki A,
Someya T, Kobayashi K, Nambu A, Takebayashi H（神戸）
19. Kashio M, Taruno A, Sun H, Kobayashi K, Sano H,(2016.7.22) Analysis of a novel Dystonin spontaneous

Nambu A, Marunaka Y (2016.6.8) Adeno-associatedmutant mice showing dystonic-like movements. The 39th

virus-mediated gene trunsduction of taste cells in vivo.

Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society（横第１７回嗅覚・味覚国際シンポジウム，第５０回日

浜）28.佐野裕美, 知見聡美, 長谷川拓, 堀江正男, 竹林浩秀,

本味と匂い学会大会（横浜）20. Chiken S, Nambu A (2016.7.19) How do the basal ganglia

吉木淳, 長谷川一子, Shashidharan P, 南部篤（2016.

control thalamocortical activity? Satellite Symposium of

7.23）運動異常症モデルげっ歯類•霊長類が示す運動

Neuroscience 2016 Basal Ganglia in Health and Disease

症状. 第 31 回日本大脳基底核研究（秋田）29. 掘江正男, 佐野裕美, 知見聡美, 小林憲太, 南部篤,

（横浜）
21. Chiken

S,

Nambu

A

(2016.7.21)

Dopaminergic

竹林浩秀（2016.7.23）ジストニア症状を示す Dystonia

transmission maintains dynamic activity changes in themusculorum マウスにおける姿勢制御異常に関わる神

basal ganglia to appropriately control movements. 39th

経回路の解析. 第 31 回日本大脳基底核研究（秋田）Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society

30. Wongmassang W, Chiken S, Nambu A (2016.8.9) Weak

Symposium （横浜）correlation in pallidal neurons during voluntary reaching

22. Sano H, Tanaka KF, Nambu A (2016.7.21) Concurrent
activation of striatonigral and striatopallidal neurons
facilitate movements. The

39th

Annual Meeting of theJapan Neuroscience Society（横浜）movement in a macaque monkey. 日本大脳基底核機能研究会（福島）31. 知見聡美, 南部篤（2016.9.24）パーキンソン病の病態生理：モデルサルにおける神経活動の記録. 名古

23. Dwi Wahyu Indrian, Sano H, Chiken S, Nambu A.

屋大学・生理学研究所合同シンポジウム.（名古屋）(2016.7.21) Mechanism of L-dopa induced dyskinesia:

32. Sano H (2016.10.10) Physiological Roles of Cortio-striatal

increased

movement

facilitation

anddecreased

movement termination by the basal ganglia. The 39th136

Neurons in the Basal Ganglia. 6th Joint CIN-NIPS
Symposium (Tuebingen, Germany)

研究発表／学会発表

33. Nambu A (2016.10.10) Somatotopy in the Basal Ganglia.

by striatal projection neurons. Japan-Sweden Joint

6th Joint CIN-NIPS Symposium (Tuebingen, Germany)

Program Symposium "Computational Basal Ganglia"（岡34. Dwi Wahyu Indriani, Sano H, Chiken S, Nambu A崎）(2016.10.10) Mechanism of L-dopa induced dyskinesia:

43. Hasegawa T, Chiken S, Kobayashi K, Nambu A (2016.

electrophysiological study using a mouse model. 6th Joint

12.14) The chemogenetic suppression of the primate STN

CIN-NIPS Symposium (Tuebingen, Germany)

induces abnormal involuntary movement. Japan- Sweden

35. Wakabayashi M (2016.10.26) Tremor-related thalamic
activity in a parkinsonian model marmoset.生命科学リ

Joint Program Symposium "Computational Basal Ganglia"（岡崎）
44. Wakabayashi M, Hatanaka N, Nambu A (2016.12.14)

トリート 2016（山梨）36. Sano H, Tanaka K, Nambu A (2016.10.27) Concurrent

Thalamic oscillatory activity and tremor. Japan-Sweden

activation of striatonigral and striatopallidal neurons

Joint Program Symposium "Computational Basal Ganglia"

facilitates motor activity. The 47th NIPS International（岡崎）

Symposium "Decoding Synapses"（岡崎）45. Koketsu D, Nambu A (2016.12.14) Neurophysiological

37. Nambu A (2016.10.28) Parkinson's disease as a network

and Anatomical Studies of Marmoset Motor-Sensory

disorder. 第４６回日本臨床神経生理学会学術大会

Cortices. Japan-Sweden Joint Program Symposium（郡山）"Computational Basal Ganglia"（岡崎）38. 長谷川拓，知見聡美，小林憲太，南部篤（2016.11.4）

46. Wongmassang W, Chiken S, Nambu A (2016.12.14) Weak

化学遺伝学的手法によるマカクザル視床下核の神経

correlation in pallidal neurons during voluntary reaching

活動制御. 第 63 回中部日本生理学会（岡崎）movement in a macaque monkey. Japan-Sweden Joint

39. Dwi Wahyu Indriani, Sano H, Chiken S, Nambu A(2016.11.4) Mechanism Underlying L-Dopa Induced
Dyskinesia in Parkinson's Disease Model Mice. 第 63 回

Program Symposium "Computational Basal Ganglia"（岡崎）
47. Dwi Wahyu Indriani (2016.12.14) Electrophysiologicalstudy of L-dopa-induced dyskinesia model mice. Mini

中部日本生理学会（岡崎）40. Dwi Wahyu Indriani (2016.12.10) Electrophysiologicalinternational symposium on computational basal ganglia.

study of a L-dopa-induced dyskinesia mouse model. 生

Japan-Sweden Joint Program Symposium "Computational

理研研究会「行動を制御する神経ネットワーク機能

Basal Ganglia"（岡崎）48. 佐野裕美（2016.12.21）線条体投射ニューロンによるの解明に向けて」（岡崎）41. Hatanaka N (2016.12.14) GABAergic modulation of the

運動調節機構の解明. 次世代脳プロジェクト冬のシ

striatal neuron activity in behaving monkeys. Japan-

ンポジウム「適応回路シフト」「記憶ダイナミズム」

Sweden Joint Program Symposium "Computational Basal「マイクロ精神病態」 三領域合同若手シンポジウム

Ganglia"（岡崎）（東京）

42. Sano H, Tanaka K, Nambu A (2016.12.14) Motor control《統合生理研究部門》
1. 柿木隆介 (2016.2.26-27)

痒みと痛みの脳内認知機3. 木田哲夫，田中絵実，柿木隆介 (2016.3.10) 注意制

構，教育講演，第 45 回日本慢性疼痛学会. (佐賀市)

御に関わる脳内ネットワーク特性の時空周波数動態．

2. 木田哲夫，田中絵実，柿木隆介 (2016.3.1-5) 注意制

自然科学研究機構・生理学研究所 3 プロジェクト合御に関わる脳内ネットワーク特性の時空周波数動態．

同 終了シンポジウム「次ステージ機能生命科学の展

新潟脳研－生理研合同シンポジウム（岡崎，生理学

望」（岡崎，岡崎カンファレンスセンター）

研究所）

4. Kobayashi M, Kanazawa S, Yamaguchi MK, Kakigi R.

137

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）(2016. 5. 13-18) Infants’ recognition of caricature oftactile attention: an MEG study. The 20th international

mother’s face. Vision Sciences Socierty16th Annual

conference on biomagnetism (Biomag2016) (Seoul, South

Meeting (Florida, USA)

Korea)

5. 木田哲夫，田中絵実，柿木隆介（2016.6.9-10）触覚

11. Miki K, Honda Y, Takeshima Y, Watanabe S, Kakigi R.

性注意の指選択性．第 31 回日本生体磁気学会大会(2016.10.1-6) Differential age-related changes in N170

（金沢）

responses to upright faces, inverted faces, and eyes in

6. 木田哲夫，田中絵実，柿木隆介（2016.9.23-25）手指
動作における感覚運動調節機構の空間的勾配．第 71

Japanese children. The 20th international conference on
biomagnetism (Biomag2016) (Seoul, South Korea)
12. Kida T (2016.10.10-11). MEG analysis of attentional

回日本体力医学大会（岩手）7. Kakigi R. (2016. 9. 24) Pain and itch perception in humans.
Special Lecture, 16th Scientific Meeting of Asian Academyof Craniomandibular Disorders (Yokohama, Japan)
8. Kakigi R. (2016.9.25) Pain and itch perception in humans.
Special Lecture, “Brain and New Pain Mechanisms: What
We Know So Far and Where We’re Heading”, Satellite
Symposium of 16thW World Congress of Pain (Tokyo)
9. Okamoto H, Kakigi R. (2016.10.1-6) Auditory evokedmodulation and control. 6th CIN-NIPS joint symposium(Tuebingen, German)
13. 木田哲夫，田中絵実，柿木隆介（2016.10.27-29）触覚性注意効果の分布様式：脳磁図による検証．第 46回日本臨床神経生理学会学術大会（郡山）14. 小林恵，柿木隆介，金沢創，山口真美，O’Toole, Alice
J（2016.10.29-30）自然シーンでの人物認知の発達．
第 35 回日本基礎心理学会（東京）fields elicited by frequency-modulated sweeps. The 20th

15. 木田哲夫，田中絵実，柿木隆介（2016.11.4-5）触覚international conference on biomagnetism (Biomag2016)

性注意における指選択性：脳磁図による検証．第 63(Seoul, South Korea).

回中部日本生理学会（岡崎）10. Kida T, Tanaka E, Kakigi R. (2016.10.1-6) Selectivity of《心理生理学研究部門》
1. 福永雅喜，八幡憲明（2016.1.23）Resting-state fMRI
概論．
包括脳 MRI 脳画像解析チュートリアル（東京）．
2. Yoshimoto T,

6. 岡本悠子，小坂浩隆，北田亮，関あゆみ，田邊宏樹，Okazaki S, Sumiya M, Takahashi H,

林正道，河内山隆紀，齋藤大輔，谷中久和，棟居俊

Nakagawa E, Koike T, Kitada R & Sadato N (2016.1.25)

夫，石飛信，大森晶夫，和田有司，岡沢秀彦，小枝Neural substrates underlying the anorexigenic effect of

達也，定藤規弘（2016.3.7）自閉スペクトラム症におintranasal oxytocin in humans. 生命科学リトリート

ける顔認知・身体認知に関与する視覚領域の発達遅2015（掛川市，静岡）．

延．第 18 回日本ヒト脳機能マッピング学会（京都，

3. 福永雅喜（2016.1.27）７テスラ超高磁場 MRI でせまる脳の構造と機能．名古屋大学脳とこころの研究センターシンポジウム（名古屋，愛知）．
4. Aoki N, Sugawara SK, Hirotani M, Okazaki S, Yamazaki-

京都）．
7. 定藤規弘，福永雅喜（2016.3.7）7TMRI を用いたヒト神経回路解明に向けて．第 18 回日本ヒト脳機能マ
ッピング学会（京都，京都）．

Kindaichi H, Yoshimoto T, Yokokawa H, Yoshida H, &8. 北田亮（2016.3.10）社会的認知の神経基盤に視覚障

Sadato N（2016.2.12）The Enhanced consolidation of

害が与える影響．自然科学研究機構プロジェクト「自foreign word learning by verbal rehearsal. 名古屋グロー

然科学研究における国際的学術拠点の形成」3 プロ

バルリトリート（大府，愛知）．

ジェクト合同 終了シンポジウム「次ステージ機能生

5. 菅 原 翔 (2016.3.1) 超 高 磁 場 fMRI に 最 適 化 し た
multiband GE-EPI 法の検証．第５回新潟脳研ー生理138

研合同シンポジウム（岡崎，愛知）．

命科学の展望」（岡崎，愛知）．
9. 岡田直大，福永雅喜，山下典生，越山太輔，山森英研究発表／学会発表

長，安田由華，渡邊嘉之，根本清貴，橋本直樹，宮Sadato N, Okazawa H, Kosaka H (2016.7.20) Distinct

田淳，山末英典，松尾幸治，鬼塚俊明，川崎康弘，neural representation of perspective of hand in the lateral

吉村玲児，鈴木道雄，武田雅俊，尾崎紀夫，笠井清occipito-temporal cortex. The 39th Annual Meeting of登，橋本亮太，ENIGMA-SZJ（2016.3.25）統合失調

the Japan Neuroscience Society (Yokohama, Japan).

症の皮質下体積のメタアナリシス．第 11 回日本統合

19. Koike T, Abe S, Bosch-Bayard J, Sadato N (2016.7.21)

失調症学会（前橋，群馬）．
10. 越山太輔，福永雅喜，岡田直大，山森英長，安田由Neural basis of sharing attention during eye contact :Hyperscanning fMRI study. The 39th Annual Meeting of

華，藤本美智子，山下典生，藤野陽生，渡邊嘉之，

the Japan Neuroscience Society (Yokohama, Japan).

住吉チカ，住吉太幹，笠井清登，橋本亮太（2016.3.25）

20. Tohyama T, Kinoshita M, Kobayashi K, Isa K, Watanabe

統合失調症の皮質下体積と認知・社会機能の相関解

D, Kobayashi K, Liu M and Isa T (2016.7.21)

析．第 11 回日本統合失調症学会（前橋，群馬）．

Contribution of propriospinal neurons to recovery of

11. Fukunaga M, Sadato N (2016.4.16) Ultra High Field

hand dexterity after corticospinal tract lesions in

MRI of Human Brain Structure and Function. The 75thmonkeys. The 39th Annual Meeting oh the Japan

Annual Meeting of the Japan Radiological Society

Neuroscience Society（Yokohama, Japan）．

(Yokohama, Japan).

21. 近添 淳一，Lee H Daniel，定藤 規弘，Adam K

12. Sugawara SK, Fukunaga M, Hamano Y, Kuribayashi H,

Anderson (2016.7.21) 味 覚 の 神 経 基 盤 ． Neural

Sadato N (2016.4.16) Ultra High Field MRI of Humancorrelates of taste in the human brain. The 39th Annual

Brain Structure and Function. The 75th Annual Meeting

Meeting oh the Japan Neuroscience Society（Yokohama,of the Japan Radiological Society (Yokohama, Japan).

Japan）．

13. 惠飛須俊彦，福永雅喜（2016.6.10）回復期脳卒中患

22. Nagashima K, Aizawa Y, Tsunakawa M, Nakata H,

者における半側空間無視と画像所見との関連．第 53

Harada T, Sadato N (2016.7.22) Brain regions involved

回日本リハビリテーション医学会学術集会（京都，in thermal perception. The 39th Annual Meeting of the

京都）．

Japan Neuroscience Society (Yokohama, Japan).

14. 當山峰道，里宇明元，伊佐正（2016.6.10）サル皮質

23. Sadato N (2016.7.22) Neural substrates of face-to-face

脊髄路損傷後の手指巧緻性回復における脊髄固有ニ

communication through eyes : an approach with

ューロンの寄与．第 53 回日本リハビリテーション医

hyperscanning fMRI. The 39th Annual Meeting of the

学会学術集会（京都，京都）．

Japan Neuroscience Society (Yokohama, Japan).

15. 越山太輔，福永雅喜，岡田直大，山森英長，安田由24. Shishido E, Okazaki S, Imoto K, Sadato N, Fukumura N,

華，藤本美智子，山下典生，藤野陽生，渡邉嘉之，Ozaki N (2016.7.22) Analysis of eye-movement when

笠井清登，橋本亮太（2016.6.11）統合失調症の皮質drawing a line. The 39th Annual Meeting of the Japan

下体積と認知機能との相関解析．第 11 回 IGC 第 7

Neuroscience Society (Yokohama, Japan).

回 COCORO 合同会議（東京）．

25. Sadato N (2016.7.26) Shared attention and inter-individual

16. Nakagawa E, Makita K, Shimada K & Sadato N

neural synchronization in the human right inferior frontal(2016.6.30) Gray matter volume in the caudate nucleus isgyrus. The 31st International Congress of Psychology

related to second language fluency: a VBM study.

(Yokohama, Japan).

OHBM 2016 Annual Meeting (Geneva, Switzerland).

26. Yoshioka A, Tanabe HC, Koike T, Nakagawa E, Sumiya

17. Kawamichi H, Sugawara SK, Hamano YH, Sadato N

M, Okazaki S, Sadato N (2016.7.27) The neural substrates(2016.7.20) High frequency of social interaction isof feature-based joint attention using a hyperscanning

perceived as social reward represented in the ventral

functional MRI. The 31st International Congress of

striatum. The 39th Annual Meeting of the Japan

Psychology (Yokohama, Japan).

Neuroscience Society (Yokohama, Japan).
18. Okamoto Y, Kitada R, Arai S, Kochiyama T, Ishikawa S,

27. Tanabe HC, Yoshioka A, Koike T, Okazaki S, Sadato N(2016.7.28) Core neural substrates of joint attention using139生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

hyperscanning functional MRI. The 31st International

35. Chikazoe J. (2016.10.10) The human gustatory cortex

Congress of Psychology (Yokohama, Japan).
28. Kitada R (2016.8.19) Brain networks for haptic object
recognition.

The

2nd

International

Workshopポジウム（名古屋，愛知）．

onrevealed by multivoxel patter analysis. 2016CIN-NIPS
Symposium (Tubingen, Germany).

Neuroimaging and Human Connectomics (Beijing, China).

36. Tohyama T, Kinoshita M, Kobayashi K, Isa K, Watanabe

29. 定藤規弘（2016.9.4）コミュニケーション能力の神経

D, Kobayashi K, Liu M and Isa T. (2016.11.12)

基盤：イメージング手法によるアプローチ．分子かContribution of propriospinal neurons to recovery of hand

ら心まで観るバイオイメージング（名古屋，愛知）．

dexterity after corticospinal tract lesions in monkeys.

30. Yamamoto T, Oida T, Natsukawa H, Hilschenz I, Ito Y,
Kobayashi T（2016.9.11）Ultra-Low Field MRI with
Optically Pumped Atomic Magnetometer: Hyperpolarized
129Xe

Imaging. 第 44 回日本磁気共鳴医学会大会（大Society for Neuroscience's 46th Annual Meeting(San

Diego, USA).
37. Hamano YH, Sugawara SK, Sadato N (2016.11.15)
Dynamic change of the parieto-premotor network during
early motor sequence learning: an fMRI study. Society宮，埼玉）.
31. 定藤規弘（2016.9.16）子どもの育ちに活かすほめ脳科学からのアプローチ．みらいエンパワメントカフ

for Neuroscience's 46th Annual Meeting (San Diego,USA).
38. Sugawara SK, Hamano YH, Sadato N (2016.11.15)

ェ（東京）．
32. 北田亮（2016.9.17）触覚による物体認識の神経メカ

Reactivation of declarative memory system is essential

ニズム-視覚障害者の身体部位知覚を例として-. 日

for the enhancement of the sequential motor skill. Society

本特殊教育学会自主シンポジウム「触覚と特別支援

for Neuroscience's 46th Annual Meeting (San Diego,

教育（1）-触図認知と触覚教材・教具作り」（新潟）.

USA).

33. 北田亮（2016.9.23）ベルベット錯触の神経基盤. 公39. 近添淳一（2016.12.11）快・不快の脳内表現．日本情益財団 中山隼雄科学技術文化財団第 23 回研究成果

動学会第 6 回大会「情動と教育」:一般公開シンポジ

発表会（東京）.

ウム「情動の視点から教育を考える」（神戸，兵庫）．

34. 吉本隆明，岡崎俊太郎，近添淳一，角谷基文，高橋40. 定藤規弘（2016.12.15）コミュニケーション能力の神晴香，中川恵理，小池耕彦，北田亮，岡本士毅，矢経基盤：イメージング手法によるアプローチ．医用田俊彦，小坂浩隆，定藤規弘（2016.9.24）ヒトの満画像と物理シュミレーションの融合による電磁界の腹時の甘味に対する選好性の神経基盤の検討．第６

医療応用と安全性評価技術の最新動向（名古屋，愛回生理学研究所・名古屋大学医学系研究科合同シン知）．

《個別研究（村上研究室）》
1. 橋本貞充，成田貴則，村上政隆（2016 年・12 月・1

3. Hashimoto S, Murakami M, Narita T, Sato M, Shibukawa

日）灌流ラット顎下腺の血管系の可視化とムスカリ

Y (2016 年・12 月・1 日) Visualization of microcirculation

ン刺激による変化．第 61 回日本唾液腺学会（文教学and paracellular pathway in the perfused submandibular

院

gland. The 4th International Symposium in honor of Niels

文京区

東京都）

2. Wei MX, Ding W, Xie L, Ping H, Wei F, Murakami M

Stensen (Okazaki Conference Hall, Okazaki, Aichi, Japan)（2016 年・12 月・1 日）Effects of Chinese herb HQ on

4. Derouiche S, Takayama Y, Murakami M, Tominaga M

salivary fluid secretion by isolated and perfused rat(2016 年・11 月・29-12 月 1 日) Functional interaction

submandibular glands ． 学 会 名 The

140

4th

International

between TRPV4 and TMEM16A/anoctamin 1 contributes

Symposium in honor of Niels Stensen (Okazaki

to stimulated saliva and tear secretion. The 4th International

Conference Hall, Okazaki, Aichi, Japan)

Symposium in honor of Niels Stensen (Okazaki

研究発表／学会発表

saliva and tear secretion, Caclium signalling meeting,Conference Hall, Okazaki, Aichi, Japan)
5. Murakami M, Wei F, Narita T, Fukushima-Matsuki M,(Hilton Hawaiian Village, Honolulu, Hawaii, USA)

Hashimoto S, Shibukawa Y, Sato M, Steward MC. (20169. Yamashita N, Kunii C, Tateno Y, Kuma M, Murakami M,

年・11 月・29-12 月 1 日) Microcirculation and paracellular

Ishikawa T. (2016 年・3 月・22-24 日) Pharmacologicalfluid secretion in the perfused submandibular gland of the rat.

evaluation of the role of the Ca2+-dependent BK and IK

The 4th International Symposium in honor of Niels Stensen

channels in the fluid secretion in the rat submandibular(Okazaki Conference Hall, Okazaki, Aichi, Japan)

gland. The 93rd Japan Physiolgical Society meeting.

6. Murakami M (2016 年・11 月・29 - 12 月 1 日) Development(Saporo Convention Center,Sapporo, Hokkaido)of salivological view through 20 years of Stensen symposia.

10. Derouiche S, TakayamaY, Murakami M, Tominaga M

The 4th International Symposium in honor of Niels Stensen(2016 年・3 月・22-24 日) Functional interaction between(Okazaki Conference Hall, Okazaki, Aichi, Japan)

TRPV4 and angiotensin I in salivary and lacrimal glands.

7. 村上政隆，魏飛，魏睦新，成田貴則，杉谷博士(2016年・10 月・14-15 日)唾液分泌に及ぼす漢方薬の影響。
天然薬物研究方法論アカデミー第 19 回岡崎シンポジ

The 93rd Japan Physiolgical Society meeting. (Saporo
Convention Center,Sapporo, Hokkaido)
11. Derouiche S, TakayamaY, Murakami M, Tominaga M

ウム(Okazaki Conference Hall, Okazaki, Aichi, Japan)(2016 年・2 月・12-13 日) Functional interaction between

8. Derouiche S, TakayamaY, Murakami M, Tominaga M

TRPV4 and angiotensin I in salivary and lacrimal glands.

(2016 年・4 月・7-9 日) Functional interaction between

The 8th Nagoya Global retreat. (Aichi Health Plaza,

TRPV4 and TMEM16A/ANO1 contributes to stimulated

Nagoya, Aichi)

《個別研究（毛利研究室）》
1. Mohri T，Landowne D（2016・9・17）Analysis of electricalresponses and phenomena accompanying them in JapaneseInternational Congress of Zoology and the 87th meeting of
Zoological Society of Japan（Okinawa, Japan）

echinoderm eggs at fertilization．Joints events of the 22nd

《形態情報解析室》
1. 村田和義（2016.6.14）超高圧電子顕微鏡トモグラフ
ィーの生物応用．日本顕微鏡学会第 72 回学術講演会（仙台）

置ずれの大域的な事後補正．日本顕微鏡学会第 72 回
学術講演会（仙台）
5. 山口正視，山田博之，樋口公孝，山本悠太，荒井重2. Song Chihong，片山和彦，村田和義（2016.6.14）ク勇，村田和義，森裕子，古河弘光（2016.6.14）深海

ライオ電子顕微鏡単粒子解析によるマウスノロウイのらせん菌のストラクトーム解析と超高圧電子顕微

ルスの構造解析．日本顕微鏡学会第 72 回学術講演会

鏡による観察．日本顕微鏡学会第 72 回学術講演会

（仙台）

（仙台）

3. 角田潤，村田武士，上野博史，飯野亮太，村田和義

6. 森山陽介，宮崎直幸，村田和義，臼田信光（2016.6.14）（2016.6.14）腸内連鎖球菌 V-ATPase のクライオ位

SBF-SEM による肝臓ペルオキシソームの増殖過程

相差電顕単粒子構造解析．日本顕微鏡学会第 72 回学の三次元超微形態解析．日本顕微鏡学会第 72 回学術術講演会（仙台）講演会（仙台）4. 永 谷 幸 則 ， 村 田 和 義 ， 木 森 義 隆 ， 永 山 國 昭

7. 宇畑雄哉，山崎順，桑原隆亮，村田和義，保田英洋，（2016.6.14）ゼルニケ位相差電子顕微鏡法の位相板位

森博太郎（2016.6.14）電子線透過率補正を用いた密141

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

度定量 TEM トモグラフィー．日本顕微鏡学会第 72

14.Akito Nakao, Keizo Takao, Koji Ohira, Naoyuki Miyazaki,
Kazuyoshi Murata, Tsuyoshi Miyakawa（2016.11.12）

回学術講演会（仙台）8. 松下敦子，Finlay Stewart，宮崎直幸，村田和義，蟻Three-dimensional analysis of dendritic spines and川謙太郎（2016.7.22）連続ブロックフェイス走査電mitochondria in dentate gyrus granule cells in Schnurri-2

顕(SBF-SEM)によるアゲハ視葉板カートリッジ内シ

knockout mice, an animal model for schizophrenia.

ナプス連絡の解析．日本光医学・光生物学会（京都）Society for Neuroscience（San Diego, USA）

9. 村田和義（2016.7.30）ネガティブ染色法の基礎．日

15. Daisuke Yamauchi, Yasuko Kaneko, Daisuke Tamaoki,
Keita Goto, Ichirou Karahara, Kazuyoshi Murata, Akihisa

本顕微鏡学会サマースクール（京都）10. Kazuyoshi Murata（2016.8.19）Molecular assembly of

Takeuchi, Kentaro Uesugi, Yumie Takahara, Tomonori

viruses: boundaries between life and materials. OIIB

Nakai and Yoshinobu Mineyuki （2016.11.12 ）Folded

Summer School（Okazaki）

structure of cell surface in dry seeds: real or artifact?. 日本

11. 村田和義（2016.9.6）クライオ電子顕微鏡によるタン
パク質の単粒子構造解析．日本バイオイメージング学会大 25 回学術集会（名古屋）顕微鏡学会第 59 回シンポジウム（東京）
16. Chihong Song, Motohiro Miki, Reiko Todaka, Kazuhiko
Katayama, Kazuyoshi Murata（2016.11.25）Structural

12. Kazuyoshi Murata（2016.9.25）Single Particle Zernike

Analyses of Murine Norovirus VLPs by Cryo-Electron

Phase Contrast Cryo-Electron Microscopy Combined

Microscopy Single Particle Analysis．第 54 回日本生物with Direct Detector for Analyzing Membrane Proteins

物理学会大会（つくば）and their Dynamics. 第 89 回日本生化学会大会（仙台）

17. Jun Tsunoda, Chihong Song, Fabiana Lica Yakushiji,

13. Jun Tsunoda, Chihong Song, Fabiana Lica Yakushiji,

Takeshi Murata, Hiroshi Ueno, Junichi Takagi, Ryota Iino,

Takeshi Murata, Hiroshi Ueno, Junichi Takagi, Ryota Iino,

Kazuyoshi Murata（2016.11.25）Single Particle Analysis of

Kazuyoshi Murata（2016.10.26）Single Particle Analysis of

EhV-ATPase by Phase-contrast cryo-Electron Microscopy．

EhV-ATPase by Zernike-phase contrast cryo-Electron

第 54 回日本生物物理学会大会（つくば）

Microscopy．47th NIPS International Symposium（Okazaki）《多光子顕微鏡室》
1. 柴田明裕，村越秀治 （2016.2.25）新規光応答性

5. 村越秀治，柴田明裕，安田涼平，鍋倉淳一 （2016.9.16）

CaMKII の開発とシナプス可塑性研究への応用．自然

神経細胞内シグナル伝達の光操作と分子活性イメー

科学研究機構プロジェクト

ジング（愛知）合同シンポジウム「脳神経情報の階層的研究」「機能生命科学における揺らぎと決定」（愛知）
2. 柴田明裕，村越秀治 （2016.7.22）Development of aphoto-activatable CaMKII for the study of synaptic
plasticity．第 39 回日本神経科学大会（神奈川）
3. 村越秀治 （2016.7.24）光操作とイメージングによる
細胞内単一経路シグナル伝達解析に向けて．第 1 回
ルミノジェネティクス研究会（静岡）6. 柴田明裕，村越秀治 （2016.9.24）Development of agenetically encoded photo-activatable CaMKII．第 6 回
生理研・名大合同シンポジウム（愛知）7. Hideji

Murakoshi（ 2016.10.27 ） Spatiotemporal

manipulation and imaging of signaling molecules indendritic

spines.

The

47th

NIPS

International

Symposium "Decoding Synapses"（Aichi）
8. 柴田明裕，村越秀治 （2016.12.2）Development of a

4. 村越秀治 （2016.9.5）2 光子蛍光寿命イメージング

genetically encoded photo-activatable CaMKII and its

によるシナプス内生化学反応の可視化と操作．第 25

application to the study of synaptic plasticity．第 39 回日回日本バイオイメージング学会（愛知）本分子生物学会（神奈川）142

研究発表／学会発表《ウイルスベクター開発室》
1. Kenta Kobayashi，Hiromi Sano，Shigeki Kato，Keisuke

Functional analysis of Rho GTPase signaling in

Kuroda，Shinichi Nakamuta，Tadashi Isa，Atsushi Nambu，corticostriatal neurons using a dual viral vector system．

Kozo Kaibuchi，Kazuto Kobayashi（2016 年 7 月 21 日）

第 39 回日本神経科学大会（横浜市）《遺伝子改変動物作製室》
1. 田島 和弥, 山中 貴寛, 佐藤 美月, 平林 真澄, 保地

誠司, 平林 真澄, 保地 眞一. (2016.9.13) 外径が異眞一. (2016.5.14) 卵丘細胞層ダウンサイズ後にガラなるウシ卵核胞期卵丘卵子複合体ならびにラット膵

ス化保存した卵核胞期ウシ卵母細胞の蘇生能力. 第ランゲルハンス島のガラス化耐性. 第 109 回日本繁57 回日本卵子学会 (新潟)殖生物学会 (相模原)

2. 後藤 哲平, 原 弘真, 保地 眞一, 中内 啓光, 平林

8. 後藤 哲平, 山口 智之, 佐藤 秀征, 原 弘真, 小林

真澄. (2016.5.19) 腎発生関連遺伝子 Sall1 をノックア

俊寛, 中内 啓光, 平林 真澄. (2016.9.15) 膵臓欠損

ウトしたラットの表現型解析. 第 63 回日本実験動物

ラット体内で再生したマウス iPS 細胞由来膵島の糖学会 (川崎)尿病誘発モデルマウスへの移植. 第 109 回日本繁殖

3. 原 弘真, 後藤 哲平, 滝澤 明子, Melinda Dwinell, 保

生物学会 (相模原)

地 眞一, 中内 啓光, 平林 真澄. (2016.5.19) 雄性発

9. 香月 康宏, 小林 カオル, 平林 真澄, 久世 治朗, 佐

生胚ならびに雌性発生胚からの半数体ラット ES 細久間 哲史, 阿部 智志, 橋本 真里, 墳崎 靖子, 千田

胞株の樹立. 第 63 回日本実験動物学会(川崎)直人, 梶谷 尚世, 嵩原 昇子, 香月 加奈子, 山本 卓,

4. Hirabayashi M, Hara H, Goto A, Takizawa A, Dwinell

千葉 寛, 押村 光雄. (2016.10.14)ヒト薬物代謝予測

MR, Hochi S, Nakauchi H. (2016.7.18) Haploid ES cellのためのマウス人工染色体とゲノム編集によるヒト

lines derived from androgenetic and parthenogenetic rat

化 CYP3A ラットの作製. 第 31 回日本薬物動態学会

blastocysts. The 49th Annual Meeting of the Society for(松本)

the Study of Reproduction (San Diego, CA, USA)

10. Sosonkina N, Takizawa A, Prokop JW, Goto T, Grzybowski

5. Goto A, Hara H, Sato H, Hochi S, Nakauchi H,

M, Geurts A, Hirabayashi M, Lazar J, Jacob HJ. (2016.

Hirabayashi M. (2016.7.19) Mouse thymus generated in

10.20) Functional characterization of a point mutation in the

Foxn1 mutant rats by blastocyst complementation. The

MAPK1 gene in a patient with undiagnosed disease. The

49th Annual Meeting of the Society for the Study of

66th Annual Meeting of the American Society of Human

Reproduction (San Diego, CA, USA)

Genetics (Vancouver, Canada)

6. 田 島 和 弥 , 久 保 友 紀 , 平 林 真 澄 , 保 地 眞 一 .

11. 山中 貴寛, 高橋 理央, 田島 和弥, 高島 誠司, 後藤(2016.9.12) ガラス化 GV 期ウシ卵丘卵子複合体を成哲平, 平林 真澄, 保地 眞一. (2016.11.11) ラット膵島

熟培養した後の卵細胞質内脂肪滴動態について. 第の保存に対する Cryotop®ガラス化法と Bicell®凍結法

109 回日本繁殖生物学会 (相模原)の適性比較. Cryopreservation Conference 2016 (岡崎)7. 山中 貴寛, 田島 和弥, 高橋 理央, 後藤 哲平, 高島《行動様式解析室》
1. Hattori S, Shoji H, Takao K, Miyakawa T (2016.5.28-29)
Mouse Behavioral Phenotype Database. INCF Japan

International Workshop: Advances in Neuroinformatics
(和光)

143

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

2. Murano T, Hagihara H, Miyakawa T (2016.7.3)

回日本神経科学大会 (横浜)Transcriptomic immaturity of hippocampus and prefrontal

9. 上野浩司, 横内美保子, 石原武士, 末光俊介, 高雄啓

cortex in patients with alcoholism. 第 46 回日本神経精神三, 宮川剛, 岡本基（2016.7.21）Altered Perineuronal

薬理学会年会 (Seoul, Korea)

net expression in autistic-like behavior in FcγRIIB

3. Murano T, Hagihara H, Miyakawa T (2016.7.4)

knockout mice. 第 39 回日本神経科学大会 (横浜)Transcriptomic immaturity of hippocampus and prefrontal

10. Yamaguchi Y, Hattori S, Takao K, Okumura Y, Suenaga S,

cortex in patients with alcoholism. 30th CINP （ The

Ishii I, Honda A, Ogawa M, Usui S, Miyakawa T

International College of Neuropsychopharmacology ）(2016.11.12) Tutorial contents on neuroinfomrmatics

World Congress (Seoul, Korea)

platforms. 46th Annual meeting of Society for Neuroscience

4. Takao K (2016.7.20) Mice model can greatly mimic the
behavioral and molecular characteristics of schizophrenia( San Diego, USA)
11. Murano T, Miyakawa T (2016.11.13) Transcriptomic
immaturity of the hippocampus and prefrontal cortex inpatients. 第 39 回日本神経科学大会 (横浜)
5. 村上拓冬, 奥田耕助, 小林静香, 深谷昌弘, 高雄啓三,
渡邉紀, 萩原舞, 阪上洋行, 水口雅, 宮川剛, 真鍋俊

patients with alcoholism. 46th Annual meeting of Society
for Neuroscience ( San Diego, USA)也, 田中輝幸 (2016.7.22) CDKL5 controls postsynaptic

12. Bhandari P, Parajuli LK, Takao K, Miyakawa T,

NMDA receptor localization and regulates memory,

Kobayashi Y, Tanaka KF, Shigemoto R (2016.11.13) Role

emotion and seizure susceptibility. 第 39 回日本神経科

of R-type calcium channel (Cav2.3) in medial habenula to学大会 (横浜)

interpeduncular nucleus pathway. 46th Annual meeting of

6. 大橋りえ, 高雄啓三, 宮川剛, 椎名伸之 (2016.7.22)

Society for Neuroscience ( San Diego, USA)RNG105

13. Nakao A, Takao K, Ohira K, Miyazaki N, Murata K,

heterozygous mice: reduced social interaction andMiyakawa T (2016.11.14) Three-dimensional analysis ofattenuated response to novelty. 第 39 回日本神経科学大dendritic spines and mitochondria in dentate gyrus granule会 (横浜)

cells in Schnurri-2 knockout mice, an animal model for

Comprehensive

behavioral

analysisof7. 小清水久嗣, 萩原英雄, 宮川剛 (2016.7.22) Contrasting
expression patterns of inflammation-related genes inmouse models of depression and psychosis. 第 39 回日本
神経科学大会 (横浜)schizophrenia. 46th Annual meeting of Society for
Neuroscience ( San Diego, USA)14. 高雄啓三 (2016.11.26) マウスはやはりヒト炎症性疾患のモデルになる －バイオインフォマティクス

8. 萩原英雄, 大平耕司, 宮川剛 (2016.7.22) Transcriptomic
evidence for dematuration of the mouse frontal cortex and的手法によるマウスモデルの再評価－. 第 54 回日本
生物物理学会年会 (つくば)hippocampus by chronic antidepressant treatment. 第 39

《生体制御シグナル研究部門》
1. 宮澤

直美，佐藤

幸治，川野

竜司（2016 年 12回サイボウニクス研究会（神奈川県横浜市）

月 20 日）電気化学計測による匂い物質の検出．第３《動物実験センター》
1. 野口和浩，浦野徹（2016.4）九州支部における他の実験動物関連団体との連携の現況とその将来像。

144

日本実験動物技術者協会第 2 回東海北陸支部総会（三重）

研究発表／学会発表

2. Urano T（2016.8）The latest information on the regulation

8. Wang C-C, Kubota M, Kamiya E, Hiroe T, Ito A, Uranoof the relevant animal experiments in Japan. 2016

T （ 2016.11 ） Control and elimination strategies ofInternational Symposium for Southern China Laboratory

Pasteurella pneumotropica from a mouse barrier facility

Animal Sciences, Guangzhou（China）

in Japan. 14th The Chinese-Taipei Society of Laboratory

3. 乾守裕，王振吉，廣江猛，矢田徹，伊藤昭光，Animal Sciences (CSLAS) Annual Meeting（Taipei）

徹（2016.9）サル類飼育施設害虫対策におけ

9. Wang C-C, Inoue T, Yamane I, Kobayashi A, Ito A,

る総合防除管理の有効性。第 50 回実験動物技術者協

Urano T（2016.11）The veterinary care and husbandry for

会総会（川越）common marmosets (Callithrix jacchus). 14th The

浦野

4. 窪田美津子，王振吉，神谷絵美，太田里美，大麻孝
志，杉村俊英，藤田涼太郎，廣江猛，伊藤昭光，徹（2016.9）Pasteurella pneumotropica の感染

浦野

Chinese-Taipei Society of Laboratory Animal Sciences(CSLAS) Annual Meeting（Taipei）
10. 浦野徹（2017.1）「動物愛護管理法」の過去・現事故対策と除菌効果の報告。第 50 回実験動物技術者

在・未来。NPO 法人動物実験関係者連絡協議会第 5

協会総会（川越）

回シンポジウム（東京）5. 浦野

徹（2016.10）動物実験・実験動物を取り巻く

11. 浦野徹（2017.1）なぜ大学等で動物実験に関する

科学界の動向－最近の国内事情―。京都大学霊長類

外部検証を受けなければならないのか？。動物実験研究所シンポジウム（犬山）の外部検証・平成 29 年度の実施準備に向けた事前説

6. 浦野

徹（2016.10）実験動物飼養保管基準の解説書の改正などに関する最新情報と今後の課題。第 9 回
実験動物ジョイントセミナー・イン九州（北九州）
7. 乾

猛，矢田

学省後援（東京）
12. 浦野徹（2017.3）なぜ大学等で動物実験に関する

徹，伊藤昭光，外部検証を受けなければならないのか？。動物実験

徹（2016.11）実験動物施設屋内サル飼育室にの外部検証・平成 29 年度の実施準備に向けた事前説

おけるオオチョウバエ発生事例。第 32 回日本ペスト明会，公益社団法人日本実験動物学会主催，文部科

ロジー学会（栃木）学省後援（大阪）

浦野

守裕，王振吉，廣江明会，公益社団法人日本実験動物学会主催，文部科

145

一般共同研究報告

一般共同研究報告
〔

目

次

〕

1．新規構造を有したイソギンチャク由来ペプチド性神経毒の作用機構に関する研究 .......................... 150
2．哺乳類カリウムチャネルの機能を制御するドメイン間相互作用の解析 .................................... 150
3．電位依存性カリウムチャネルによる情動制御機構の解明 ................................................ 151
4．陸上進出に伴う環境変化と動物のもつ体性感覚受容の仕組み ............................................ 152
5．生物多様性に基づくイオンチャネル・受容体機能と生理的役割の解析 .................................... 152
6．神経変性疾患に伴う TRPV4 陽性アストロサイトの異常化............................................... 153
7．新規レクチン複合体を用いたマウス脳における生理活性糖鎖の探索 ...................................... 154
8．脳・神経系発生分化過程において時空間特異的な発現をする糖鎖の構造と機能の解析と医療への応用 ........ 154
9．グリア細胞の発生機構の解析とその代謝基盤を支える分子機構の変化の解析 .............................. 155
10．マウス大脳皮質の樹状突起の形態と局所回路形成 ..................................................... 156
11．自由行動下動物の脳機能計測に向けた埋植型デバイスによるイメージングシステムの開発 ................. 156
12．視線制御に関与するニューロン・神経回路特性 ....................................................... 157
13．抑制性神経細胞における CTCF および Pcdhγ の機能解析 ............................................... 158
14．改変型狂犬病ウイルスを用いた海馬の投射型 GABA ニューロンの網羅的検討 ............................ 158
15．弁別学習の遂行における大脳基底核直接路・間接路のニューロン活動 ................................... 159
16．ジストニア様症状を示す遺伝子改変マウスの病態解析 ................................................. 159
17．電気刺激法を用いた運動野ネットワークの解析 ....................................................... 160
18．辺縁皮質刺激に対する大脳基底核のニューロン応答 ................................................... 160
19．ウイルスベクターを用いた味細胞遺伝子導入法による味覚受容分子メカニズム解析 ....................... 161
20．前頭皮質の領野間投射回路解析 ..................................................................... 162
21．前頭皮質深層細胞のシナプス結合解析 ............................................................... 162
22．アストロサイト集合体の密度変化に伴うカルシウム同期の秩序解析 ..................................... 162
23．室傍核オキシトシン・CRH ニューロンの多機能発現機構 .............................................. 163
24．真核生物における RNA 分解制御機構の解明 ......................................................... 164
25．昆虫視覚系におけるヒスタミン駆動性 C1-チャネルの機構解析 ......................................... 164
26．高速原子間力顕微鏡による温度感受性チャネルの機能動体の解明 ....................................... 165
27．TRPV1 が脳の炎症・発熱経路に果たす役割 .......................................................... 165
28．感染随伴疼痛学の創成 ............................................................................. 166
29．温度感受性を有する侵害受容チャネルの生理機能とその制御メカニズムの解明 ........................... 167
30．ジストニア・偏頭痛病態モデル Atp1a3，Atp1a2 遺伝子ヘテロ欠損マウスのシナプス機能解析 .............. 167
31．成体新生ニューロンによる海馬神経ネットワークの制御機序 ........................................... 168
32．味蕾細胞ネットワークによる情報処理機構の統合的解析および数理モデルの構築 ......................... 169
33．マウスノロウイルスの高分解能構造解析 ............................................................. 169
34．低温位相差電子顕微による黄色ブドウ球菌ファージの 3 次元構造解析とその感染機構の解析 ............... 170
35．位相差電子顕微鏡を用いた SFTSV 構成タンパク質の構造解析 .......................................... 171
36．PBCV-1 ファイバー状構造体の低温位相差顕微鏡による観察 ........................................... 171
37．Exploring the energy barrier for RNA polymeraseⅢ conformation change by Zernike phase plate cryo-EM(ZEM) ..... 172
38．新規蚊媒介性ウイルスの三次構造解析 ............................................................... 173
39．唾液腺水輸送関連タンパク質の翻訳後修飾による機能制御 ............................................. 173

149

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

1．新規構造を有したイソギンチャク由来ペプチド性神経毒の作用機構に関する研究
本間智寛（東海大学短期大学部）
粂

慎一郎，陳

以珊，下村拓史，久保義弘（生理学研究所）

イソギンチャクのペプチド毒は，Na＋や K＋チャネルへ

由来の SHTX I, II の 2 成分に，Kv1.2 チャネルに対するの薬理学的作用が注目されており，研究用試薬としての機能阻害が認められた。得られた阻害曲線をヒルプロッ

利用や，多発性硬化症などの治療薬としての開発が進ん

トにより解析したところ，SHTX I（n=6）は IC50 81.4±13でいる。代表者はこれまでに，上皮増殖因子（EGF）様（nM）, ヒル係数 1.09±0.37，SHTX II（n=5）は IC50 1073の新規ペプチド毒をはじめ，従来の分類には当てはまら±118（nM）, ヒル係数 1.18±0.17 と算出された。SHTX

ない一次構造を有したペプチド性神経毒をサワガニに対I, II の一次構造の違いは 6 残基目が Hyp か Pro の違いのする毒性を指標にして，数多く単離してきた。本研究でみであるにも関わらず，このように IC50 に大きな差が生はこれら新規ペプチド毒の詳細な作用機構を電気生理学

じたことは，構造活性相関の観点から非常に興味深い。

的手法により解明し，研究用試薬あるいは医薬品のリー

また SHTX I, II は，そのアミノ酸配列の特徴から，イソ

ド化合物としての有効利用を図ることを目的として行っ

ギンチャクのペプチド毒の中で一群の新規ファミリーをた。

形成しており，代表者は他に類似した構造を有する毒成

本年度は，すでに単離に成功している新規ペプチド毒

分をいくつか単離している。いずれも，サワガニに対す（イボハタゴイソギンチャク由来の SHTX I, II，ジュズダ

る毒性が個々に異なっていることから，今後これらのファ

マイソギンチャク由来の Ha III，ヒメニチリンイソギン

ミリーの Kv1.2 チャネルに対する阻害能の強さを比較検

チ ャ ク由 来の Pl II ，Cribrinopsis sp. 由来 の Jiibo V，討し，構造活性相関の解明を行う予定である。

Metridium sp.由来の Metridin 様ペプチド）の 6 成分を精また並行して，
アッセイに供する新規ペプチド毒，ター

製し，アフリカツメガエルの卵母細胞に各種イオンチャ

ゲットとするチャネルの種類をさらに増やして，各種チャネル（Kv1.2, Kv3.4, hERG, GIRK1/2）を発現させ，新規ペネルを機能阻害あるいは機能修飾するペプチド毒の探索

プチド毒による機能阻害や機能修飾を 2 本刺し膜電位固も引き続き進めていく予定である。

定法で解析した。その結果，イボハタゴイソギンチャク

2．哺乳類カリウムチャネルの機能を制御するドメイン間相互作用の解析
古谷祐詞，塚本寿夫（分子科学研究所）
久保義弘（生理学研究所）

カリウムチャネルは，基本的にカリウムイオンを選択

一方，いわゆる漏洩チャネルとして知られる 2 ポア型

的に透過し，ナトリウムイオンを透過しない。カリウム

カリウムチャネル TWIK-1 は，電気生理学的解析からカチャネルが高いイオン選択性を示すメカニズムについて

リウム選択性が低く，ナトリウムイオンも透過すること

は，原核生物カリウムチャネルの一種 KcsA の X 線結晶が知られている。ところが TWIK-1 の結晶構造において構造解析から，選択フィルタと呼ばれる部位の主鎖のカも，選択フィルタ部位の形状は KcsA と同一である。

ルボニル基がカリウムイオンに「ぴったり」配位するこ

本研究課題では，TWIK-1 のカリウム選択性が低くなっとによる，と理解されている。実際，哺乳類カリウムチャているメカニズムを明らかにするために，精製した TWIK-

ネル（Kir2.2, Kv1.2 など）の選択フィルタ部位も KcsA と1 に対して，溶液中のイオン種をカリウムからナトリウ

同じ立体構造を示すため，このメカニズムは普遍的であムに置換したときの赤外吸収変化，特に主鎖のカルボニると考えられている。

ル基の分子振動を反映するアミド I 領域の変化を解析し150

一般共同研究報告た。その結果，カリウム条件において TWIK-1 でも KcsA-1）に振動バンドが見られ，の場合と同じ波数（1680 cm

めていると考えられた。
また，TWIK-1 のイオン選択性は，細胞外環境によってこのバンドを，選択フィルタとカリウムイオンとの相互変化することが知られており，細胞外ドメインが細胞外作用を反映する「指紋バンド」として同定した。しかし，環境を感知することが示唆されている。そこで細胞外ドカリウムイオンとナトリウムイオンの割合を変化させたメインを欠失させた TWIK-1 変異体を作製し，それらが際に，TWIK-1 の「指紋バンド」は，カリウムイオン濃度

哺乳培養細胞で野生型と同様に発現することを確認した。

の低下に伴い減衰しやすいことを見出した。さらに TWIK-

今後この細胞外ドメイン欠失変異体についても赤外分光

1 のカリウム選択性を高めた変異体では，このバンドの解析などを行い，細胞外ドメインと選択フィルタ部位がカリウム親和性も大きくなった。つまり選択フィルタのどのように TWIK-1 のイオン選択性を制御するのかを明カリウム親和性の低下が，TWIK-1 のイオン選択性が弱らかにしていく。

3．電位依存性カリウムチャネルによる情動制御機構の解明
貝淵弘三，坪井大輔（名古屋大学大学院

医学系研究科）下村拓史，久保義弘（生理学研究所）

情動とは，喜び，怒り，悲しみ，恐怖，不安というよ

ト KCNQ2 をリン酸化することを明らかにしていたこと

うな激しい感情の動きである。快情動行動が発現する際，から，当該チャネルに着目して解析を行った。アフリカ

ドーパミンによって側坐核の D1R（タイプ 1 ドーパミン

ツ メ ガ エ ル 卵 母 細 胞 に ヒ ト KCNQ2(Q2) お よ び受容体）-中型有棘神経細胞が興奮性の低い状態から高い

KCNQ3(Q3)の cRNA を注入し，発現させたイオンチャネ状態へと遷移することで神経回路が作動し快情動行動がル電流を二本刺し膜電位固定法により測定した。野生型発現する。近年，私どもは新規リン酸化プロテオミクス

KCNQ チャネルは既報（Nakajo et al, J Physiol, 2005）と類法を用いてドーパミンが制御する情動制御シグナルを同似の電位依存性の電流が観察された。当該条件下におい定した（Nagai et al., Neuron, 2016）。快情動学習および記て Raf キナーゼの共発現は Q2/3 ヘテロチャネルの活性化

憶 過 程 に お い て ド ー パ ミ ンは D1R 受 容 体 を 通 じ て曲線に影響を及ぼした。この影響は MEK（Raf キナーゼ

PKA/Rap1/MAPK シグナル伝達経路を活性化することで，の下流因子）阻害剤の付加により消失した。更に私ども

神経活動を調節していた。ドーパミンにより誘引されるはリン酸化プロテオミクス解析から MAPK により修飾を

MAPK カスケードの活性化は直接的に神経膜興奮性を制受ける Q2 リン酸化部位を同定した。MAPK による KCNQ2御していることが明らかになったが，膜興奮性制御に関

リン酸化の生理的意義を検討するため，野生型またはリわる分子基盤は明らかになっていなかった。

ン酸化部位欠損 Q2 変異体を発現させた卵母細胞を用い

本共同研究では，情動発現に関わる線条体の中型有蕀

て電気生理学的解析を行った。野生型 Q2 チャネルに比神経細胞の膜興奮性を制御する細胞内シグナル機構を解べて，変異型 Q2 チャネルでは，Raf キナーゼの共発現の明するべく，電位依存性カリウムチャネルの MAPK リン

効果が消失していた。これらの結果は，MAPK カスケー

酸化修飾作用について検討した。予備的解析データから

ドが KCNQ チャネルの活性化を制御することを示してい私どもは MAPK が Kv7 ファミリーK+チャネルサブユニッ

た。

151

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

4．陸上進出に伴う環境変化と動物のもつ体性感覚受容の仕組み齊藤修，織田麻衣，浅野麻己子（長浜バイオ大学バイオサイエンス学部）
久保義弘（生理学研究所）

外界刺激の主要なセンサーである TRPV1 や TRPA1 とで，もし魚類 TRPV1 が TRPV2 の分岐前の TRPV チャネ

いった TRP チャネルは，脊椎動物の水中から陸上への進ルであれば，この TRPV2 の機能を有している可能性が考出に伴い，劇的な生存環境の変化に適応する為，大きくえられる。そこで，次に二本刺し膜電位固定法により高機能変化を獲得したと考えられる。しかし，その機能変張液と低張液に対する応答を解析した。結果，高張液に化の詳細は明らかにされていない。本研究では，TRPV1

対して olTRPV1b のみ応答する傾向があり，同様の傾向

及び TRPA1 を中心に陸生化に伴う機能変化を明らかにがラット TRPV1 にはみられずラット TRPV2 にみられた。

する。これまでのメダカ及びフグの TRPA1 の解析によ

今後，詳しい検討が必要であるが，olTRPV1b に四肢動物

り，水中生活する魚類の TRPA1 は閾値が不明確で徐々にの TRPV2 の機能があることが示唆された。また，温度に高温活性化される特性を持ち，高温閾値を持つ陸上動物

対する応答性の解析が更に必要であるが，メダカの 2 種

型 TRPA1 とは異なることが示唆されている。

の TRPV1 は大きく機能が異なることが考えられた。

本 年 度 は ， ま ず 真 骨 魚 類 メ ダ カ の 2 種 の TRPV1

有尾両生類アホロートルの TRPA1（axTRPA1）につい（olTRPV1a と b）に注目した。チャネル配列の系統関係ても，新たにｃDNA を単離し機能解析を行った。EST 情から TRPV1 と TRPV2 は，両生類以上で分岐したもので，報しか存在しなかった為，axTRPA1 の EST 配列の発現を魚類のもつ TRPV1 は TRPV2 分岐前の TRPV1/2 と考え

アホロートル後根神経で検出し，その配列を基に完全長られている。しかもメダカには，2 種存在する。そこで，

cDNA を取得した。次に，アホロートルとニシツメガエ

それらがどのような機能を持ち，なぜ 2 種存在するのか，

ル TRPA1 の化学物質応答性について比較解析した。結

機能解析を行った。カエル卵母細胞を用いた二本刺し膜

果，代表的なリガンドへの応答性は両者類似していたが，電位固定法により 3 種の侵害刺激性化学物質(カプサイシ

methyl anthranilate に対しては，axTRPA1 のみ応答性を示

ン，2-APB，酸)に対する応答を解析した。すると，カプした。更に，axTRPA1 の温度応答性を解析した結果，高サイシンにはどちらも応答しなかったが，2-APB と酸に温応答が検出され，41℃付近に高温閾値を持つことが示

対しては olTRPV1b のみが応答した。哺乳類 TRPV2 は，された。即ち，有尾両生類 TRPA1 は，既に陸上動物型の浸透圧変化によって活性化されることが示されているの

高温センサー機能を獲得していると考えられた。

5．生物多様性に基づくイオンチャネル・受容体機能と生理的役割の解析
岡村康司（大阪大学大学院 医学系研究科），岡戸晴生 (東京都医学総合研究所）
小野富三人（大阪医科大学），加藤総夫（東京慈恵会医科大学）
青木一郎（名古屋大学大学院 理学研究科）
久保義弘（生理学研究所）

本研究はイオンチャネル・受容体機能を生物間で比較し，その動作原理の共通項や多様性を明らかにすることを目的とした。
岡村グループは，マウスとゼブラフィッシュの電位依＋あり血清中の亜鉛濃度の動物種間の違いと相関していた（論文投稿中）。
岡戸グループは尾索動物ホヤの AMPA 型 Glu 受容体
ciGluA について解析を行い，これが神経胚期から発現し存性 H チャネル（VSOP）を比較し，電気生理学的性質ており，この発現を抑制すると光受容器官形成と変態がの差異を見出した。また亜鉛感受性に 10 倍以上の差異が阻害されることを見いだした。形態形成を司る AMPA 型

152

一般共同研究報告

グルタミン酸受容体の新奇機能として論文発表した。

神経ニューロンと顔面神経ニューロンでは IPSC(Gly) 頻

小野グループはゼブラフィッシュで筋肉型 ACh 受容体度のみが選択的に増加し，動眼神経ニューロンではε, γ サブユニットのダブルノックアウト個体を作成し，こIPSC(GABA) 頻度のみが増加することを明らかにした。

れらは遅筋と速筋で興味深い発現型を示した。また電位

これらの運動ニューロン間の差異が運動ニューロン変性＋

依存性 K チャネル KCNQ1 を常時開状態に固定する疾患などにおける NMDA 受容体電流を介した脆弱性の

KCNE3 についても解析を行い，ゼブラフィッシュではそ差異の背景機構である可能性が示され，論文発表した。

の機能が失われていることを見出した。更にマウスとの青木グループの研究では，線虫の温度走性行動を指標

比較により，上記機能に重要な領域を同定した。興味深とした順遺伝学的スクリーニングから，K＋チャネルの機いことにこれらの領域がシーラカンスで保存され，シー能獲得型の変異を得た。そこで，変異体と野生型のチャ

ラカンス KCNE3 が KCNQ1 制御副サブユニットとしてネルのコンダクタンスを比較するため HEK293T 細胞に機能することを電気生理学的に示した。

線虫 K＋チャネルを発現し whole cell patch clamp 法で電流加藤グループは，ラットの脳幹スライス内の骨格筋支を記録した。その結果から，実際に遺伝学的解析に基づ配運動ニューロンにおいて，代謝ストレス負荷に対するいた予測と一致し変異体のチャネルは野生型よりも大きシナプス応答を比較解析し，代謝ストレスによって舌下いコンダクタンスを持つことが示された。

6．神経変性疾患に伴う TRPV4 陽性アストロサイトの異常化
柴崎貢志，杉尾翔太（群馬大学大学院医学系研究科分子細胞生物学分野）
加納雄一朗，池中一裕（生理学研究所分子神経生理部門）

中枢神経系には神経細胞だけでなく，神経細胞の数倍られたアストロサイト集団から ATP 放出が惹起されるこのグリア細胞が存在する。特に，アストロサイトは神経とを明らかにした（Shibasaki et al. J. Biol. Chem. 2014，JPS細胞と機能連関していると想定され，近年の研究で積極2016）。また，柴崎・池中は，TRPV4 活性化→VNUT 含

的に神経情報伝達に貢献することがわかってきた。しか

有小胞への放出シグナルというカスケードを経てアスト

しながら，グリア細胞を用いた研究の進展は，神経研究

ロサイトの ATP 放出が引き起こされることも見いだしたに比べるとまだまだ発達段階にあり，グリア細胞の機能（投稿準備中）。柴崎・杉尾は網膜ミュラーグリアに発解析・分子レベルの研究の推進が急務である。そして，現する TRPV4 が網膜剥離時の神経細胞死に関与するこ神経細胞とグリア細胞の研究成果が融合してこそ，脳機とを見いだしている。そこで，柴崎・杉尾・加納・池中

能を制御する分子メカニズムの実体を明らかとすることは ATP イメージングシステムの検出感度向上を行い，網が出来る。

膜ミュラーグリアの ATP 放出をモニタリングした。網膜

アストロサイトが放出する重要なグリオトランスミッ

ミュラーグリアに内在性 TRPV4 リガンドの 5`,6`-EET 投ターとして ATP が同定されている。しかし，どのような与すると，TRPV4 活性化に伴いウェーブ上の ATP 放出

アストロサイトが ATP を放出するのか？あるいは，どのが出現した。この応答はこれまでにアストロサイトで観ようなタイムコースで放出が行われるのかは全く不明で察されていた ATP 放出とは全く異なり，全てのミュラーあった。生理学研究所（池中一裕教授の研究室）には，

グリアが高濃度の ATP を一気に放出する特徴的な様式でATP イメージングを可能とする超高感度画像取得システあることを突き止めた（日本眼科学会，日本神経化学会

ムが生理学研究所共同利用機器として導入され，リアルにて発表）。柴崎・杉尾はミュラーグリアが放出した ATP

タイム ATP イメージングが行われている。

が神経細胞死を惹起する可能性を見いだしており，今後培養アストロサイトを用いたこれまでの研究から，柴崎・池中は，海馬において TRPV4 活性化依存的にごく限は網膜剥離の病態悪化抑制に関する検討を行う予定である。

153生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

7．新規レクチン複合体を用いたマウス脳における生理活性糖鎖の探索
西河淳（国立大学法人東京農工大学大学院農学研究科）
中澤千秋（国立大学法人東京農工大学大学院農学府）

研究目的
脳の発生、発達過程において細胞表面糖鎖の構造や発現量が変化し、それが生理的に重要な役割を持つことがで 15 箇所持ち、しかも個々のレクチンに糖鎖認識の異なる変異レクチンを用いれば、結合する糖鎖構造を様々なものにマニピュレートすることが出来る。

次第に明らかになりつつあるが、未だ詳細は不明な点が本研究では、4%パラホルムアルデヒドで灌流固定した多い。ボツリヌス毒素由来のレクチン複合体は、従来のマウス脳の凍結切片をスライドガラスに貼付したものにレクチンと認識する糖鎖構造が異なることや多量体を形

対して、予め蛍光標識した上記の種々の変異レクチン複成しているため糖鎖結合力が強いことなどが示唆されて合体を作用させ、蛍光顕微鏡で観察することにより、脳いる。そこで本研究では、この新規ツールを用いて、新の発達過程や部位特異的に反応する変異レクチン複合体

たな細胞表面糖鎖構造変化を探索し、その生理的な役割のスクリーニングを行った。

を解明することを目的として共同研究を開始した。
研究方法と結果

その結果、小脳白質のランビエ絞輪に特異的に結合するレクチン複合体が見つかった。

過去の研究に於いて我々はボツリヌス毒素由来のレク

今後は、このレクチン複合体の認識する糖鎖構造をレチン複合体構成成分の立体構造や糖鎖結合能を明らかに

クチンアレイ等を利用して詳細に検討し、そのような糖しており、レクチンの糖鎖結合部位のアミノ酸置換によ鎖を持つ糖タンパク質やプロテオグリカン、糖脂質等のり異なる糖鎖を認識する変異体の創出も行っている。こランビエ絞輪に特異的に発現、存在している生理的意義

れら変異体を組み合わせて創造した新規レクチン複合体を検討していく予定である。

は、1 分子の複合体中に糖鎖構造認識･結合サイトを最大8．脳・神経系発生分化過程において時空間特異的な発現をする糖鎖の構造と機能の解析と医療への応用
等

誠司（滋賀医科大学医学部）

山中龍也（京都府立医科大学医学部）
正木勉，森下朝洋（香川大学医学部）

糖タンパク質に結合するＮ結合型糖鎖は，細胞間相互酵素遺伝子 Fut10 遺伝子が発生・発達期のマウス脳にお作用やシグナル伝達などにおいて様々な役割を演じていいて神経幹/前駆細胞が集積している脳室周囲に強く発現る。中枢神経の発生・分化の過程や，病変に伴って糖タすること，未分化な神経幹/前駆細胞が発現する LewisX

ンパク質糖鎖の組成は大きく変動するが，その詳細な動は主に Fut10 が生合成することを報告した。さらに，神態や意義についてはまだ充分に解明できていない。本共

経幹細胞や ES 細胞で Fut10 をノックダウンすると，未分

同研究は糖鎖関連遺伝子群の発現解析と糖鎖分析とを通化性が維持できず，不適切な分化を誘導することから，

じて中枢神経系の発生・分化の過程の糖鎖変化を網羅的

Fut10/LewisX は幹細胞の未分化性に関わると考えられるに把握し，それを基に様々な神経疾患と糖鎖変化の関連が，その分子メカニズムは不明であった。平成 28 年度は，を解析することを目的とする。

テトラサイクリンシステムを用いて Fut10 の過剰発現を，

平成 27 年度までに，時空間特異的な発現の見られる糖

CRISPR/Cas9 システムを用いて Fut10 のコンディッショ

鎖関連遺伝子群を同定し，その中から α 1,3 フコース転移

ナルノックアウト（cKO）をすることができる ES 細胞の154

一般共同研究報告樹立を行った。Fut10 過剰発現によって LewisX を含む糖するため，共同研究としてコンディッショナルノックア

タンパク質が増加することが確認されたので，池中研究

ウトマウスを作製中である。Fut10 遺伝子のターゲッティ

室が所持する 3 次元 HPLC 分析システムを駆使してそのングベクター構築を完了し，ES 細胞に形質導入して正し糖鎖の分子実態を解析している。Fut10 cKO については，

く組み換わりのおきた ES 細胞のスクリーニングを行っ

ホモの ES 細胞がまだ得られていないので，次年度以降ている。今後，陽性クローンの ES 細胞を用いてキメラマ

ホモ Fut10 cKO ES 細胞や，Fut9 KO マウスから樹立したウスの作製を進め，ノックアウトマウスを作出する予定

ES 細胞を用いて Fut9::Fut10 ダブル KO ES 細胞の樹立をである。

目指す。平行して，Fut10 の神経発生における役割を解明

9．グリア細胞の発生機構の解析とその代謝基盤を支える分子機構の変化の解析
後藤仁志，小野勝彦（京都府立医科大学大学院

神経発生生物学）

竹林浩秀，備前典久（新潟大学 医学部解剖学第二教室）
渡辺啓介（新潟大学 医学部解剖学第一教室）

グリア細胞は，神経細胞の機能を補助するのみならず，

いた解析では脳の第三脳室底部に由来することが明らか

積極的に神経機能に関わる事が近年明らかとなっている。

となっている。しかしマウスの視神経におけるオリゴデ

このグリア細胞，
神経細胞による機能的回路網の形成は，ンドロサイトの起源は明らかとなっていなかった。オリ

発生・発達期に起こると考えられる。グリア細胞の発生

ゴデンドロサイト前駆細胞のマーカーである PDGFRα や，

機構は，グリア細胞がどの脳領域で生まれて目的の領域

Olig2 といった分子の発現を解析したところ，第三脳室のまで移動していくか，あるいはグリア細胞としての機能

底部にはオリゴデンドロサイト前駆細胞の分布は認めらをどの時点で獲得するかなどが不明であり，これらの知れなかった。そのため，脳内にある視神経のオリゴデン

見は神経細胞と比較して解析が遅れている。本共同研究

ドロサイト前駆細胞をレトロウイルスや，Olig2-CreER 遺では，生理学研究所の池中一裕教授と共同で，グリア細伝子改変マウスを用いた時期特異的 Cre-loxP 系によって胞の発生と発生機構に関するメカニズムの解析を行った。

標識し，視神経オリゴデンドロサイトの出現様式を調べ

我々は，グリア発生における細胞内代謝経路の変化にた。その結果，マウスでは視神経のオリゴデンドロサイ

着目した。グリア細胞のうち，アストロサイトはグリコー

トが Preoptic area に由来することが明らかとなり，これゲン代謝を行う中枢神経系の唯一の細胞種である。このを報告した（Ono et al., Brain Struct Funct , 2017）。

グリコーゲン代謝が発生期の終脳でどのような時系列変現在，前者のプロジェクトでは発生期におけるグリコー化を示すかを解析した。その結果，発生後期の終脳背側・ゲンの細胞内局在を明らかとするため，後者のプロジェ

腹側の境界領域においてグリコーゲンは豊富に存在してクトではマウスやニワトリにおける視神経オリゴデンドいることが明らかとなった。また，グリコーゲン利用酵

ロサイトの発生における微細構造を解析するため，3D-素の阻害剤を新生仔期の側脳室に投与するとアストロサ

SEM を用いた電子顕微鏡解析を行うことを計画している。

イト系譜細胞の細胞増殖が減少することを明らかとし，

このため，分子神経生理部門

報告した（Gotoh et al., J Cereb Blood Flow and Metab, 2016）。

准教授と引き続き共同で解析を行っている。

池中一裕教授，大野伸彦

更に，視神経のオリゴデンドロサイトはニワトリを用

155

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）10．マウス大脳皮質の樹状突起の形態と局所回路形成
下郡智美（理化学研究所 脳科学総合研究センター）
足澤悦子，吉村由美子（視覚情報処理研究部門）

神経回路形成には樹状突起と軸索を介したシナプス接した。

続が必要である。樹状突起の本数，形態，枝分かれの状

これは，過剰な樹状突起にも入力がある事を示唆して態は，正しい回路形成に大きく影響を及ぼすと考えられいる。そこで次にこの過剰な樹上突起がどの神経細胞とている。これまでの我々の研究から，マウス大脳皮質のシナプス結合をしているのかを明らかにするため，大脳有棘星状細胞の樹状突起の形態を形成するための分子メ

皮質内の並列している細胞を caged glutamate を用いて刺カニズムを明らかにしているが（Matsui et al., 2013），実激し，Btbd3 がノックダウンされた有棘星状細胞での EPSC

際に過剰な樹状突起を形成した時に起こる神経回路異常を調べたところ変化は見られなかった。次に，視床軸索の実態はまだ解明されていない。そこで，本研究では本から入力を受けているのかを明らかにするために，視床来ならば除去される樹状突起を残したままでどのようなにチャネルロドプシンを AAV ウィルスで発現させる試

回路形成を起こすのか，電気生理学を用いて明らかにすみを行った。この際に有棘星状細胞が本来入力を受けるる。まず，子宮内遺伝子導入法を用いて，安定して大脳視床核 VPM を避けて，ウィルスを視床核 POm に限局し皮質の有棘星状細胞への遺伝子導入を行える事を確認して発現させる必要があることから，その技術開発を行った後，Btbd3 shRNA コンストラクトを導入した。Btbd3 遺ている。また，網羅的に過剰な樹状突起への入力を調べ

伝子のノックダウンによって生じる過剰な樹状突起がシるために，本来は有棘星状細胞に入力しない視床の様々ナプスを形成しているのか，その場合にはどの繊維とシな領域を刺激して，有棘星状細胞の EPSC を調べる方法

ナプス結合しているのかを明らかにするために以下の実を行えるように，視床軸索繊維が切断されない視床／大験を行った。まず，Btbd3 がノックダウンされた有棘星状脳皮質スライスを作成する条件検討を行っている。今後細胞にバイオサイチン注入することによって詳細な形態はこれらの技術を用いて，過剰な軸索への入力元を明らを観察したところ，本来ならば除去されているはずの樹

かにしていく。

状突起上に正常な樹状突起とほぼ同数のスパインを確認

11．自由行動下動物の脳機能計測に向けた埋植型デバイスによるイメージングシステムの開発
須永圭紀，白石愛香里，藤本光輝，笹川清隆，太田淳（奈良先端科学技術大学院大学）

本研究では，視覚情報処理研究部門吉村グループと共の課題へと取り組んでいる。

同で，我々が開発したマウス脳内埋植型イメージングデ

まず第 1 に，前年度に脳表計測用イメージングデバイ

バイスを用いて，自由行動下におけるマウスの脳機能計スの課題であった励起光漏れによる撮像領域の減少を抑測を行い，従来技術では困難であった行動や成長に伴うえることを狙い，黒色の遮光フィルタを導入した埋植型

脳機能計測及び解析を行うことを目的としている。また，イメージングデバイスを開発した。励起光源である LED

オプトジェネティクス用デバイスの開発も行い，イメー

付近の撮像領域が飽和してしまいやすく，本来広範囲の

ジングデバイス技術と組み合わせることで，より高度な

脳機能イメージングが可能な特性を活かせていないこと

脳機能計測の実現を目指している。本研究ではこれらのが課題となっていた。今回，遮光フィルタを導入したこ

目標の実現に向け，主にデバイス開発と動物実験の 2 つとにより励起光漏れを従来の 10%以下にまで低減するこ156

一般共同研究報告とに成功し，広範囲イメージングが可能となった。

力される視覚刺激前後の蛍光強度を測定したところ，視第 2 に，新たに開発した埋植型イメージングデバイス

覚刺激に伴う GCaMP 蛍光強度変化の観察に成功した。

を用いて，実際に神経活動計測に伴う GCaMP 蛍光反応

前年度に行ったフラビン蛋白蛍光イメージング実験ではの観察実験に適用した。本研究の最終目標は自由行動中困難であった，リアルタイムイメージングでの観察を実のマウスに対する脳神経活動計測を実現することである。

現した。

本研究ではその前段階として，本デバイスを用いて

現在は行動下マウスの脳神経活動の実現に向けた実験

GCaMP 蛍光反応がリアルタイムで観察可能であることを系の構築を進めつつ，視覚野の脳表部だけでなく脳の断実証するため麻酔下マウスに対し実験を行った。本実験

面方向の GCaMP 蛍光イメージング実現を目指し，デバ

では，埋植型イメージングデバイスを麻酔下のマウス脳イスの開発に取り組んでいる。今後，これまでに確立し視覚野に固定し，視覚刺激に伴う GCaMP 蛍光強度変化てきた実験系を元に改良を重ねつつ，実際に行動下反応を観察した。マウス前方に設置したモニターから出

GCaMP 蛍光イメージング実験を行う予定である。

12．視線制御に関与するニューロン・神経回路特性
齋藤康彦（奈良県立医科大学）
吉村由美子（視覚情報処理研究部門）

脳幹の内側前庭神経核（MVN）や舌下神経前位核（PHN）
は水平性の視線制御に関与することが知られている。

Venus と赤色蛍光タンパクとの 2 重標識の有無を検討する計画である。

MVN や PHN からの指令は外転神経核や動眼神経核を介

本年度は，外直筋へ投与したアデノ随伴ウイルスして外眼筋へ伝えられている。MVN からの同側性投射は（AAV6-EF1α-FLEX-TVA mCherry，以下 AAV6）が外転抑制性ニューロンが，対側性投射は興奮性ニューロンが神経核ニューロンの軸索終末に取り込まれ，細胞体まで担っており，一方，PHN では同側性投射は興奮性ニュー

逆行性に運ばれるかについて検討した。生後 6 週齢のロンが，対側性投射は抑制性ニューロンが担っているとLong-Evans ラットにイソフルランの吸入麻酔を施し，ガ考えられている。しかし，これらの知見は断片的な実験

ラス電極を用いて外直筋に AAV6 を注入した。外転神経

結果を組み合わせたものにすぎず，MVN や PHN から外核で Cre を発現させるため，２週間後に同じラットを麻眼筋への投射経路を直接調べた研究はない。そこで，本酔下において外転神経核に別のアデノ随伴ウイルス

研究ではシナプスを一つだけ乗り越えて逆行性に運ばれ（AAV2-CMV-Cre）を注入した。7 週間の生存期間の後，る改変型狂犬病ウイルス（Rabies ウイルス）を用いて，かん流固定し，脳組織標本を蛍光顕微鏡で観察した。そ蛍光タンパクを発現する Rabies ウイルスとエンベロープの結果，外転神経核において mCherry を発現するニュータンパク質をコードしたヘルパーウイルス（アデノ随伴

ロンが，想定より少なかったが，観察された。このことウイルス）を外眼筋に投射している外転神経核ニューロ

は，AAV6 が外転神経運動ニューロンの軸索終末に取りンの神経終末に共感染させることで，外転神経核ニュー

込まれたことを示す。
抗 Cre 抗体で免疫染色したところ，

ロンを介して MVN や PHN ニューロンを蛍光標識させ，多くの外転神経核ニューロンにおいて Cre の発現が確認

MVN や PHN から外眼筋への投射経路を明らかにするこされた。したがって，外転神経核で mCherry 発現ニューとを目的とする。抑制性ニューロンの同定のために VGAT-

ロンの数を増やすためには，AAV6 の投与方法のさらなVenus ラットを用いるため，赤色の蛍光タンパク（mCherry

る改良が必要であることが明確になった。

または tdTomato）を発現する Rabies ウイルスを作製し，157

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）13．抑制性神経細胞における CTCF および Pcdhγ の機能解析
平山晃斉，谷垣宏美，有賀理瑛，八木健（大阪大学）足澤悦子，吉村由美子（生理学研究所）

近年，細胞を特徴づける遺伝子発現には，エピゲノム

制性の入力をホールセルパッチクランプ法により取得し情報に基づき染色体が適切な三次元構造（高次染色体構た。その結果，CTCF -cKO マウスでは evoked IPSC の振造）を形成する必用があることが明らかとなってきた。

幅低下が認められた。

DNA 結合因子 CCCTC（CTCF）は，この高次染色体構造

中枢神経系では，クラスター型プロトカドヘリン(c-形成に働くこと，発達障害や統合失調症で CTCF 遺伝子

Pcdh)が CTCF により制御されていることが明らかとなっ領域に変異が認められることが報告されている。本研究ている。そこで，Pcdhγ を大脳皮質の抑制性神経細胞で欠では，抑制性神経細胞における CTCF の役割を明らかと損したマウス（Pcdhγ-cKO）を作製して解析をおこなった

するため，抑制性神経細胞特異的に CTCF を欠損させた

ところ，Pcdhγ-cKO マウスでも発育不全が認められ，生マウス(CTCF -cKO)を作製し，解析をおこなった。

後 1 ヶ月以内に死亡した。体性感覚野の抑制性神経細胞

CTCF -cKO マウスは発育不全を示し，生後１週間以降の分布を解析した結果，CTCF -cKO で認められた変化とから手足の硬直や痙攣発作が観察され，生後 1 ヶ月以内

同様の傾向を示した。また，体性感覚野の切片標本を作に死亡した。免疫組織化学法を用いて大脳皮質体性感覚

製してホールセル記録を行ったところ，Pcdhγ-cKO マウ

野の抑制性神経細胞の分布を解析したところ，Ⅱ/Ⅲ層か

スでも evoked IPSC の振幅低下が認められた。

らⅣ層にかけた分布に異常を認めた。次に，生後 2 週齢

共同研究により CTCF および Pcdhγ が抑制性シナプスののマウスから作製した急性スライス標本を用いて，4 層形成に重要な役割を果たしていることを示す結果が得られに刺激電極を置き，Ⅱ/Ⅲ層の興奮性神経細胞に対する抑たため，今後はシナプス形成の詳細な解析を進めていく。

14．改変型狂犬病ウイルスを用いた海馬の投射型 GABA ニューロンの網羅的検討
大篭友博（九州大学 大学院医学研究院 神経解剖学分野）

我々は最近カイニン酸投与による側頭葉てんかんモデ

イルスと，G タンパク質遺伝子領域を GFP 遺伝子に置きルにおいて，海馬のみならず内外側中隔核においてミク換えた改変型狂犬病ウイルスを使用して実験を行った。

ログリアが活性化していることを見出した。古典的なト予備検討として，各ウイルスの単独感染実験を行った。

レーサーを用いた先行研究から，海馬の抑制性神経細胞

アデノ随伴ウイルス，改変型狂犬病ウイルスをそれぞれ

は内外側中隔核への投射路が証明されており，海馬錐体

8 週令マウス海馬 CA1 領域の錐体細胞層を標的として圧細胞発火の同期化に重要であるといわれている。しかし注入し，それぞれ 14 日後・4 日後に 4％PFA＋0.05％グ

ながら古典的なトレーサーは投与部位近傍に存在する神

ルタルアルデヒド溶液で灌流固定を行った。アデノ随伴

経細胞に対して非特異的に取り込まれるため，シナプス

ウイルス単独感染では錐体細胞のほか，上昇層の抑制性

後部の神経細胞の性質について特定することが不可能で細胞（O-LM 細胞と思われる）の細胞体において RFP のある。本研究では優れた越シナプストレーサーである改シグナルが観察され，興奮性細胞・抑制性細胞の両者に変型狂犬病ウイルスを用いて，どのタイプの海馬抑制性

感染性を示すことが明らかになった。改変型狂犬病ウイ神経細胞が，どのタイプの内外側中隔核神経細胞に投射

ルスの単独感染では錐体細胞に大部分の感染が認められ，しているのか，その 1 対 1 対応関係を明らかにすること

抑制性細胞に対してはほとんど感染が見られなかった。

を最終目標とした。本研究では狂犬病ウイルス G タンパ

また注入部位近傍に投射軸索を進展していると予想されク質と赤色蛍光タンパク質 RFP を発現するアデノ随伴ウる領域（大脳皮質や対側海馬）においても興奮性細胞の158

一般共同研究報告

一部が GFP 陽性となっていた。次に，両者のウイルスをたのに対して，改変型狂犬病ウイルスに由来する GFP シ

二重感染させる実験を行った。アデノ随伴ウイルスの感

グナルはほとんど興奮性細胞に対してのみ認められた。

染から 14 日後に改変型狂犬病ウイルスを同領域に対し

今後，Cre リコンビナーゼ発現マウスを使用した細胞種て圧注入し，4 日後に灌流固定を行った。その結果，単特異的な感染実験が必要であると考えられるが，改変型

独感染と同様にアデノ随伴ウイルスに由来する RFP シグ

狂犬病ウイルスの逆行性感染には，上位神経細胞の種類

ナルは興奮性細胞・抑制性細胞の両者に対して認められによって感染選択性がある可能性がある。

15．弁別学習の遂行における大脳基底核直接路・間接路のニューロン活動
小林和人（福島県立医科大学医学部附属生体情報伝達研究所生体機能研究部門）
佐野裕美，南部

パーキンソン病における認知障害の一症状として観察さ篤（生体システム研究部門）

ンの活動を区別して解析することが可能となる。

れる弁別学習の障害は，大脳基底核回路の中心的な構造で

H28 年度は，線条体間接路を構成する GABA 作動性神

ある線条体の関与が示唆されているが，線条体における詳

経細胞特異的にイムノトキシンの標的分子であるヒトイン

細な制御機構は明らかにされていない。これらの解明は，

ターロイキン-2 受容体 α サブユニット（IL-2R）が発現す

認知障害の新しい治療法へとつながる基盤となることが期

る D2R-IL2R ラットを用いた，線条体間接路の選択的除去待される。本研究では，背側線条体に由来する直接路を含を誘導するイムノトキシンの処置条件（濃度・注入量・脳むものと，
間接路を含むものの 2 種類の神経回路に注目し，座標）を確立した。さらに，直接路の選択的除去を誘導す

かつ遺伝子組換えラットを用いて，ニューロン活動の生理るため，線条体直接路を構成する GABA 作動性神経細胞学的解析を行う。そして，2 種類の神経回路が持つ役割やに D1R 陽性細胞と同じく選択的に発現する，
P 物質前駆体

機能分化について明らかにすることを目的とした。

（tachykinin, Tac1）に着目し，Tac1 陽性細胞に選択的に Cre

我々が開発したイムノトキシン細胞標的法（immunotoxin-

酵素を発現する Tac1-Cre ラットを作製し，蛍光タンパク

mediated cell targeting, IMCT）は，遺伝子発現の特異性に基に対する抗体を用いた三重免疫染色を実施した。解析の結づいて特定の神経細胞タイプを誘導的に損傷させる技術で果，線条体直接路を構成する GABA 作動性神経細胞特異ある（Kobayashi et al., 2012）。IMCT を用いて直接路また的に，Cre 酵素を高発現するラットを数系統得ることがでは間接路を選択的に除去することで，各々の投射ニューロ

きた。

16．ジストニア様症状を示す遺伝子改変マウスの病態解析
竹林浩秀，堀江正男，ホサイン イブラヒム，酒井知史（新潟大学）
佐野裕美，知見聡美，南部篤（生体システム研究部門）

Dystonia musculorum (dt) マウスは，Dystonin (Dst) 遺伝

んどわかっていない。我々は dt 変異マウスにおけるジス子の変異により，感覚神経変性および四肢や体幹の異常

トニア様症状発現に関わる脳領域や神経回路を明らかにな捻転運動などのジストニア様症状を示す。dt マウスのするため，解剖生理学的な解析を行っている。

神経症状の原因となる Dst アイソフォームは末梢神経系

本年度は，理化学研究所バイオリソースセンターで樹と中枢神経系に広く発現している。dt マウスの末梢神経立された，dt マウスに良く似た神経症状を示す自然発生系における感覚神経変性は出生後に進行するが，ジスト

ミュータントマウスについての解析を進めた。連鎖解析

ニア様症状に関与する中枢神経系の異常についてはほとにより，自然発生突然変異マウスの原因遺伝子は１番染159

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

色体上の D1Mit373, D1Mit410 マーカーの近くに存在する

アの特徴を示すことを明らかにした。次に組織学的解析

ことがわかった。
近傍に Dst 遺伝子が存在することから，を行ったところ，後根神経節や脊髄の一部の神経細胞に

Gt マウス）と自然発生突

ニューロフィラメントの異常蓄積が観察された。
さらに，然変異マウスを掛け合わせたところ，コンパウンドへテ

脳幹の網様体や前庭神経外側核などの運動性神経核や感ロマウスは，dt マウスと同様の運動障害，感覚神経変性

覚性の三叉神経感覚核のニューロン細胞体で，異常なを示した。すなわち，アレリズムテストにより，自然発

ニューロフィラメントの蓄積が検出された。これらの神

生突然変異マウスの原因遺伝子は Dst であることが明ら

経細胞の機能異常により，運動障害が起こっている可能かとなり，本アリールを Dst23Rbrc と呼ぶ事にした。変異性が考えられた。以上の結果を論文発表した（Horie et al,解析を行ったところ，プラキンドメインに終止コドンがNeurobiol Dis 96:271-283, 2016）。

Dst 遺伝子トラップマウス（Dst生じるナンセンス変異を同定した。さらに，Dst23Rbrc ホモ

今後は，DstGt アリールを用いて Cre 組換えによるコン

マウスの表現型解析を行い，上肢の骨格筋の筋電図を測

ディショナル実験を行い，運動障害に関わる脳領域や神定では，主動筋と拮抗筋の同時収縮を観察し，ジストニ

経回路について調べていく予定である。

17．電気刺激法を用いた運動野ネットワークの解析
星英司（公益財団法人 東京都医学総合研究所）
知見聡美，南部前頭葉には複数の運動関連領野があり，これらが運動遂行にあたって中心的な役割を果たす。解剖学的研究に

篤（生体システム研究部門）

２）スパイク活動については，活動増加と活動減少が記録された。

より，前頭葉と小脳を初めとする皮質下部位との連絡様

３）小脳核の刺激に応答するスパイク活動が記録され式が明らかになってきている。こうした大脳皮質―皮質る細胞は局所場電位の応答極性にかかわりなく存

下ネットワークが運動関連領野の機能遂行にあたり重要在していた。

であると考えられる。そこで，その機能様式を明らかと１）の結果は先行研究をサポートする。３）の結果はすることを目指して本研究は実施された。特に小脳との小脳から入力を受ける細胞が皮質の浅層から深層にかけ

運動関連領野との連関に注目した。

て広く存在することを示す。また，小脳核－視床－大脳

はじめに，電気生理学的に小脳核を同定し，刺激電極

皮質系は興奮性伝達物質を主として使用しているので，を留置した。続いて，一次運動野に多点電極アレイを刺２）の抑制性応答が記録されたのは想定外であった。小入し，局所場電位とスパイク活動の多点同時記録をおこ

脳から入力を受ける細胞の活動は運動実行時に複雑な興なった。その結果，以下の知見が得られた。

奮抑制応答を示すことが今回明らかとなっており，小脳

１）局所場電位については，小脳核の刺激に応じて運動野おいて陰性応答と陽性応答が記録された。

入力によって駆動された興奮抑制応答によってこうした活動が形成されている可能性が示唆された。

18．辺縁皮質刺激に対する大脳基底核のニューロン応答
佐藤澄人（北里大学医学部 脳神経外科）
知見聡美，南部篤（生体システム研究部門）

大脳皮質－大脳基底核－視床－大脳皮質回路は，運動回路が存在していると考えられており，その機能異常と系ループ，連合系ループ，辺縁系ループなどの並列した疾患との関連が明らかになりつつある。運動系ループに

160

一般共同研究報告

関連したパーキンソン病やジストニアがその代表である

奮の二相性パターンを示し，潜時および持続時間は，一が，強迫性障害や薬物依存のような精神疾患も辺縁系

次運動野，補足運動野，前辺縁皮質の刺激の順に長くな

ループとの関連が示唆されており，DBS による機能回復

る傾向（潜時は有意差あり）がみられた。各皮質刺激にが期待されている。本研究では，辺縁系ループに関わる応答する 3 群といずれにも応答しない群と合わせた 4 群

大脳基底核ニューロンの神経生理学的解析を行うことに間において，自発発射の平均発射頻度，変動係数，burst

より，ヒト疾患の治療に役立てることを目的としている。

index に有意差は認めなかった。
視床下核内における各皮ニホンザルを用いて覚醒下に視床下核ニューロンの細質刺激に応答するニューロンの分布は，一次運動野が外

胞外ユニット記録を行い，①一次運動野，②補足運動野，

側部，前辺縁皮質が最内側部，補足運動野がその中間部③前辺縁皮質の電気刺激に対する応答，自発発射，およにそれぞれ存在していた。
本研究の結果，視床下核における辺縁系ループに関与

び視床下核内の分布について検討した。
計 190 個の視床下核ニューロンを記録した。一次運動

するニューロンは最内側に位置し，大脳皮質刺激に対し野，補足運動野，前辺縁皮質の刺激に応答するニューロ

運動系ループと同様に二相性反応パターンを示すことがンはそれぞれ，47 個，36 個，50 個で，うち 17 個は一次明らかとなった。このことは，視床下核の最内側の DBS

運動野と補足運動野の両者に応答した。前辺縁皮質と運が精神疾患に対して何らかの効果を与える可能性を示唆

動系皮質との収束性入力はみられなかった。残りの 77 個する。一方，自発発射のパターンにおいて，辺縁系ルーのニューロンはいずれの皮質刺激にも応答しなかった。

プのニューロンと運動系ループのニューロンとの区別は各皮質刺激に対する応答は，いずれも早期興奮・後期興困難であることが分かった。

19．ウイルスベクターを用いた味細胞遺伝子導入法による味覚受容分子メカニズム解析
加塩麻紀子，樽野陽幸（京都府立医科大学・細胞生理学部門）
佐野裕美，南部篤（生体システム研究部門）

小林憲太（ウイルスベクター開発室）

味覚は摂食行動を変化させる感覚現象であるが，そのGFP 発現が認められた。さらに，Ⅰ～Ⅲ型味細胞それぞれ

細胞・分子レベルでの味物質受容から行動につながる詳への遺伝子導入効率を，Ⅱ型味細胞マーカー（PLCβ2）お細なメカニズムについては未解明な点が多い。その障壁

よ び Ⅲ 型 味 細 胞 マ ー カ ー （ aromatic l-amino acid

として，味覚受容に関わる分子の機能を in vivo で評価すdecarboxylase, AADC）を指標として評価した結果，Ⅰ～Ⅲるための遺伝子導入技術が難しい点があげられる。本年型いずれの味細胞にも GFP 発現が認められた。

度は，味覚の分子メカニズム解明への応用を目的とし，本研究の成果より，マウス味細胞への遺伝子導入法とウイルスベクターを用いた味細胞への高効率遺伝子導入

して，アデノウイルスベクターを用いた手法が有効であ技術を確立した。

ること，Ⅰ～Ⅲ型いずれの味細胞種に対しても遺伝子導各種セロタイプのアデノウイルス（AAV-1, -2, -5, -6, -DJ,入が可能であることを明らかにすることができた。本検DJ/8）およびレンチウイルスを用い，GFP 発現を指標とし討で得られた成果は，以下の通り本年度に論文発表済み

た導入効率の最適化を行った。マウスを十分な麻酔下で背である。

臥位に固定し，茸状乳頭が存在する舌前部領域の上皮下に

発表論文

微小ガラスキャピラリーを用いて GFP 発現ウイルスベク

Akiyuki Taruno*, Makiko Kashio*, Hongxin Sun, Kenta

ターを注入，刺入部位を縫合ののちマウスを回復させた。

Kobayashi, Hiromi Sano, Atsushi Nambu and Yoshinori

感染後に，麻酔下にて灌流固定により舌組織を採取し，抗Marunaka (2017) *Equally contributed. Adeno-Associated

GFP および抗味細胞マーカー抗体を用いた免疫組織学的Virus-Mediated Gene Transfer into Taste Cells In Vivo.

解析を行ったところ，AAV-DJ を用いた場合に最も高率にChemical Senses 42(1):69-78

161

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）20．前頭皮質の領野間投射回路解析
植田禎史（東京女子医科大学・医学部）

ラットの前頭皮質を構成する二次運動皮質において，イチンを注入し，記録後の錐体細胞をパラホルムアルデ

2/3 層の錐体細胞は主に同側の一次運動皮質や側頭部のヒドで固定した。固定切片は ABC－ニッケル DAB 反応

嗅周皮質，そして反対側の二次運動皮質へ投射する。層を用いて記録細胞を可視化し，標本を作製した。その後，特異的なマーカー分子の発現パターンによって二次運動

ニューロルシダを用いて PC 上で樹状突起形態を三次元皮質の 2 層と 3 層を同定し，同側の一次運動皮質，嗅周的に再構築した。これらの手法を用いて，電気生理学的

皮質，または反対側の二次運動皮質への蛍光逆行性ト性質または樹状突起形態が皮質投射細胞タイプによってレーサー注入によって標識された二次運動皮質の皮質投異なるかを解析した。

射細胞タイプの層分布パターンと共局在を定量的に解析

さらに，これらの皮質投射細胞タイプ間の局所結合性した。また，逆行性トレーサーによる標識の後にスライを調べるため，２種類の逆行性トレーサーによる同時標ス標本を作製し，蛍光顕微鏡下で同定したそれぞれの皮

識と，２細胞からの同時ホールセル記録を行い，皮質投質投射細胞タイプからホールセル記録を行い，バイオサ

射細胞タイプ間の神経結合特性の解析を進めた。

21．前頭皮質深層細胞のシナプス結合解析
苅部冬紀（同志社大学研究開発推進機構）
藤山文乃（同志社大学脳科学研究科）

前年度までの共同研究により，ラット大脳皮質運動野の 6 層興奮性錐体細胞間のシナプス結合について電気生作動性抑制性細胞を金属粒子により標識し，電子顕微鏡観察を行うことを試みた。

理学的に明らかにした。一方，6 層の視床投射細胞が抑従来通りの染色標本で，ATUMtome を使い，超薄切片

制性細胞に対して好んでシナプス結合をするかどうかにを作成し，postembedding GABA immunohistochemistry 処

ついて，これまでの報告でははっきりした結論が出てい理し，走査型電子顕微鏡観察を行った。0.1% Triton-X100

ない。本年度は，この点を明らかにするために，スライでエッチング処理をするため，コントラストが低く観察

スホールセル記録により 6 層視床投射細胞を標識した脳に難があった。そこで，ブロック金属染色法をより強い切片を染色し，視床投射細胞の樹状突起と軸策を光学顕ものに変更した。
これらの結果，ほぼ良好な標本を得ることに成功し，

微鏡下で三次元的に再構成した。この切片から，さらに超薄切片を作成し，包埋後免疫組織化学法により GABA

現在，詳細な観察を行っている。

22．アストロサイト集合体の密度変化に伴うカルシウム同期の秩序解析
桂林秀太郎（福岡大学薬学部臨床疾患薬理学教室）
鍋倉淳一，和氣弘明，江藤圭（生理学研究所生体恒常性発達研究部門）

高次脳機能を有する高等動物ほど，脳内のグリア細胞が必要十分な集合体を構築して機能することが，高次脳の数が多い。その多数を占めるアストロサイトが欠除す

機能を発揮するために重要と言える。本共同研究では，

ると，シナプス伝達は低下する。即ち，アストロサイト

アストロサイトが有するカルシウム発火とアストロサイ

162一般共同研究報告

トの数（n）の変化の相関関係を明らかにすることを目的

ドット状アストロサイト数とカルシウム同期の相関性とした。具体的には，300 μm 四方のドット状培養エリアを見るために，蛍光指示薬の Oregon Green BAPTA-1 をにアストロサイトをランダムに播種し，アストロサイト

ドット状アストロサイトに取り込ませ，自発的に発色すの核周辺におけるカルシウム発火が，周囲のアストロサる蛍光を観察した。カルシウム発火の頻度およびの周囲

イト数に依存した同期性を有するか否かを明らかにし，のアストロサイトとのカルシウム発火の同期性に関するその秩序を探った。

一連の解析は，
Metamorph および ImageJ を使って行った。

マイクロ培養デバイスを用いたドット状アストロサイ

結果，培養アストロサイトのカルシウム発火のタイミ
ングがつかめず，画像取得条件の設定に時間を費やした。

ト培養モデルの作製は次の通りである。
ニューロンの足場となるグリア細胞：マウス由来の大特に本実験では培養エリアの細胞密度をランダムに変え

脳皮質アストロサイトをドット状に培養した。アストロていることから，最終的にどのように群分けして秩序をサイト培養は，既に確立されている方法に準拠した。ア

まとめられるかが不明であった。さらににカルシウム応

ストロサイト培養面積を制御するために，申請者らが独答の特性，特に同期性について解析する必要があり，引自に開発した『マイクロ培養デバイス』を用いて 300 μm

き続き研究を継続する予定である。

四方のドット状アストロサイト培養を行った。

23．室傍核オキシトシン・CRH ニューロンの多機能発現機構
矢田俊彦，中田正範，岩﨑有作，須山成朝，Putra Santoso（自治医科大学医学部生理学講座統合生理学部門）
箕越靖彦（生理学研究所生殖・内分泌系発達機構研究部門）

１．絶食/再摂食に伴い，室傍核オキシトシン（Oxt）ニュー３．室傍核内因性の Nesfatin-1/NUCB2 の役割を明らかに

ロンへのシナプス入力がダイナミックに変動することするため，Nesfatin-1/NUCB2 を shRNA を用いて室傍を見出している。そこで本研究では，室傍核 Oxt ニュー

核特異的にノックダウンしたマウスを作成し，解析しロンへのシナプス入力を仲介するシグナル分子の検索た。本マウスでは，CRH 発現には変化が見られず，を行い，摂食亢進作用を示す神経ペプチドである

明期特異的に Oxt 発現・分泌低下と過食を示し，体重

Neuropeptide Y（NPY）を見出した。NPY 添加は，絶が増加した。室傍核 Nesfatin-1/NUCB2 は Oxt を介し食負荷と同様に， Oxt ニューロンへの興奮性シナプて摂食・体重を抑制していることを明らかにした 2)。

ス入力を減弱させた。この作用の機序として，ｃAMP

４．Oxt ニューロンの投射経路を明らかにするために，Oxtの低下，NMDA 受容体の減少を見出した。
２．げっ歯類は夜行性であり，明期には摂食を停止する。

ニューロン特異的チャネルロドプシン発現マウスを作成し，複数の領域への投射を観察した。

光による摂食停止の脳内機序を検討した。光照射は概1) Santoso P, Nakata M, Ueta Y, Yada T. Am J Physiol

日リズム中枢である視索上核のバソプレッシン(VP)

Endocrinol Metab. 2017;ajpendo.00338.

ニューロンを活性化し，VP ニューロンが室傍核 Oxt2) Nakata M, Gantulga D, Santoso P, Zhang B, Masuda C,

ニューロンに投射して活性化する結果，摂食を抑制す

Mori M, et al. Endocrinology. 2016;157:2322-2332.

ることを明らかにした 1)。

163

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）24．真核生物における RNA 分解制御機構の解明
細田直（名古屋市立大学大学院薬学研究科）

mRNA 分解機構は遺伝子発現制御の一翼を担うことがリ A 鎖結合蛋白質 PABP，RNA ヘリカーゼ DDX5，DDX7，

明らかになってきた。mRNA の 3’末端ポリ A 鎖短縮は

DHX9，DDX17，MOV10 が各 PAPD に共通して同定されmRNA 分解の律速段階であり，その調節において重要なた。ポリ A 鎖伸長において PABP が介在する二次構造を役割を果たす。近年，体細胞においてポリ A 鎖は短縮のほどく分子機構の存在が示唆された。さらに RNA 結合

みならず伸長によっても mRNA 動態を制御しうることが蛋白質 LARP，PCBP，IGF2BP，RBMX，RBM39 が PAPD

見出された。この細胞質ポリ A 鎖伸長は，当初は動物の特異的に同定された。これらは配列特異的 RNA 結合蛋

初期胚発生段階に限られた現象と位置づけられていたも白質であることから，mRNA の 3’非翻訳領域に結合してのの，全ての体細胞が保有する機構であり，特定の mRNA

特定の mRNA のポリ A 鎖を伸長すると想定された。そに対して細胞環境に応じて起動すると想定されているもこで，mRNA の 3’非翻訳領域 MS2 結合 RNA 配列にこれのの，その分子機構については未解明である。

ら RNA 結合蛋白質を繋留したときの mRNA 動態につい

転写と共役して起こるポリ A 鎖伸長において機能するて解析したところ，ポリ A 鎖の伸長および mRNA の安正準ポリ A ポリメラーゼに加え，それ以外で機能する非定化が観察された。PAPD によるポリ A 鎖伸長は，3’非正準ポリ A ポリメラーゼ PAPD７種（PAPD1〜７）が知翻訳領域に結合する RNA 結合蛋白質を介してターゲッ

られている。これらの機能分担について明らかにするこ

ト mRNA 選択的に遺伝子発現を正に制御すると示唆されとを目的として相互作用因子を比較検証した。HEK293T

た。
細胞周期 S 期およびストレス環境下においては，mRNA細胞に Flag タグを付加した PAPD を導入し，抗 Flag 抗

特異的にポリ A 鎖が伸長する現象が知られている。これ体を用いた免疫沈降法により相互作用因子を単離しら現象において，同定した RNA 結合蛋白質が機能する

ショットガンシークエンスにより網羅的に同定した。ポかどうか明らかにすることが今後の課題である。

25．昆虫視覚系におけるヒスタミン駆動性 C1-チャネルの機構解析
姵如（総合研究大学院大学）

蟻川謙太郎，赤司寛志，陳富永真琴（細胞生理研究部門）

複眼で受容された視覚情報は，第一次視覚中枢（視葉なった。

板）で視細胞から二次ニューロン（LMC）へと伝達され配列解析の結果，2 種の HCL はハエやハチの HCL とる。ショウジョウバエの視細胞では，神経伝達物質のヒ単系統群を形成した。同定したアゲハ HCL は目的の分子スタミンが LMC のヒスタミン作動性塩素イオンチャネであると考えられる。

ル（以降 HCL）を活性化することで高次の視覚情報処理

アゲハ視葉板における神経伝達物質候補としては，ヒスが始まる。
ハエとチョウの比較解剖や行動学的解析から，

タミンに加え GABA，D-/L-グルタミン酸，チラミン，セチョウは非常に優れた色覚を持つことがわかっている。

ロトニンがある。これらの伝達物質候補に対するアゲハ

我々はアゲハをモデルとし，チョウ類視覚系におけるHCL の反応を調べた。結果，いずれのチャネルもヒスタミ

優れた波長情報処理のメカニズムを調べている。その一ンと GABA によって活性化された。PxHCLA と PxHCLB環として LMC への情報伝達に重要な HCL に着目，➀アのヒスタミンに対する EC50 は，それぞれ約 20 µM と 6 µM

ゲハ HCL（PxHCLA と PxHCLB）をコードする遺伝子配だった。GABA に対する EC50 は極めて高いようで，それ列の決定，➁アゲハ HCL の分子系統解析，そして➂アゲ

ぞれ約 15 mM と 2 mM 付近とみられる。この点について

ハ HCL の電気生理学的解析（パッチクランプ法）を行

は，現在もひきつづき解析を行っている。

164

一般共同研究報告

いずれにしても，PxHCLB は PxHCLA よりも感受性が存されていると考えられる。しかし，ハエでは GABA は高いと思われる。また，アゲハ HCL は二つの神経伝達物

HCLB のみを活性化するため，PxHCLA が GABA にも反

質候補に反応するものの，GABA と比べてヒスタミンに応するとすれば，ハエ HCLA とは異なる機能を担う可能

対する感受性は非常に高かった。ショウジョウバエ HCLA性もある。アゲハ視葉板には GABA を含む LMC や遠心と HCLB のヒスタミンに対する EC50 はそれぞれ 25 µM

性ニューロンがあり，これらが作る神経回路におけると 14 µM と報告されており，アゲハ HCL の EC50 と近い

PxHCLA と PxHCLB の機能が注目される。

ことから，HCL のヒスタミンに対する反応は進化的に保26．高速原子間力顕微鏡による温度感受性チャネルの機能動体の解明
内橋貴之，足立慧（金沢大学理工研究域）

富永真琴（細胞生理研究部門）

温度感受性 TRP チャネルはヒトでは 11 報告されてお計測における温度制御システムを確立させた。脂質り，活性化温度閾値も様々である。低温電子顕微鏡を用

nanodisc に埋め込んだ TRPV1（4 量体）の動きを観察しいた単粒子解析によって，2013 年に TRPV1 の，2015 年

始めたところである。HEK293T 細胞に発現させた単一チャに TRPA1 の原子レベルでの構造が明らかにされた。
2016

ネル電流記録や liposome パッチでは，早い開閉を示すチャ

年には，脂質 nanodisc に埋まった TRPV1 の構造が明ら

ネル動態（flickering opening）が観察されており，「高速」

かにされ，熱によるイオンチャネル開口のメカニズムがとは言え原子間力顕微鏡で観察できるか危ぶまれていた

ていしょうされたが，いまだ，どのようにして温度刺激が，高速原子間力顕微鏡を用いて熱刺激によるチャネル

がチャネル開口をもたらすかに関してコンセンサスは得

構造の変化があるかもしれない，という画像を得ることられていない。そこで，精製 TRPV1 チャネルを脂質ができた。今後，温度制御法，TRPV1 タンパク質精製法

nanodisc に埋め込み，高速原子間力顕微鏡を用いて熱にを refine して，高画質映像を得られるようにしていきた

よる TRPV1 開口の可視化を試みた。まず，岡崎統合バイ

い。また，カプサイシンによる開口との差異も検討してオサイエンスセンターで TRPV1 タンパク質を精製して，いきたい。

金沢大学に送った。金沢大学では，高速原子間力顕微鏡

27．TRPV1 が脳の炎症・発熱経路に果たす役割
稲垣春那，宗岡詩織，宮田清司（京都工芸繊維大学大学院・応用生物学系）
富永真琴（細胞生理研究部門）

Transient receptor potential（TRP）チャネルは，温度・Reports 2016）。カプサイシンは，TRPV1 agonist で，世

化学物質・物理的刺激を受容する感覚受容体であるとと界中で多くの食物に使用されているが，その脳内への作もに，カルシウムイオンなどの陽イオンを透過させるこ用についてはほとんど明らかになっていない。よって，とで情報伝達を担うことが知られている。我々の共同利

本年度は，カプサイシンの経口投与による体温変化とそ用研究において，血液脳関門を欠く脳室周囲器官の GFAPの脳内機構について明らかにすることを目的とした。

陽性細胞が TRPV1 特異的に存在し，血液情報を感知す

カプサイシンを，マウスに経口投与すると，濃度依存るだけでなく，炎症性の発熱に関与することを報告して的な一過性の体温低下を引き起こした。1～2 度の体温低いる（Mannari et al., Glia 2013; Yoshida et al., Scientific下は，投与後数時間持続したが，行動量，飲水量，摂食165

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

量には顕著な変化は認められなかった。カプサイシン経

イトにも発現が認められた。

口投与による体温低下は，脳内 TRPV1 agonist 投与の場

以上の結果より，カプサイシン経口投与は脳の神経や合と極めて類似していた。次に，細胞活動マーカーであグリア細胞を活性化して，体温低下を引き起こすことがる Fos を用いて，カプサイシン経口投与による脳内活性明らかになった。今後は，プサイシンによる体温低下が化経路を調べた。カプサイシン経口投与は，脳室周囲器

脳内の TRPV1 を直接活性化によるのか，あるいは求心性官，体温調節部位である視索前野，ならびに迷走神経のの迷走神経によるのか明らかにする。さらに，血管拡張統合中枢である孤束核の神経細胞に顕著な Fos 発現が観や血流量を調べることで，カプサイシンによる体温低下察された。さらに，これらの神経核におけるアストロサのメカニズムを解明する予定である。

28．感染随伴疼痛学の創成丸山健太（大阪大学免疫学フロンティア研究センター）
富永真琴（細胞生理研究部門）

我々は，皮膚や骨に分布する Nav1.8 イオンチャネル陽れず，激しい炎症が惹起されて足の骨が溶ける。

性痛覚神経が真菌感染を直接感知すると同時に，真菌感5．Nav1.8 イオンチャネル陽性痛覚神経より分泌された染によって誘発される炎症や骨破壊を強力に抑制する機CGRP は破骨細胞にcAMP を誘導することでアクチンの能を持っていることを発見した。

脱重合を促進し，破骨細胞の融合や活性化を阻害する。

1．Nav1.8 イオンチャネル陽性痛覚神経は皮膚のみならず骨にも分布している。
2．Nav1.8 イオンチャネル陽性痛覚神経を遺伝学的に除6．Nav1.8 イオンチャネル陽性痛覚神経より分泌された
CGRP は β-グルカンで刺激されたマクロファージの NFκB 活性化を転写因子 Jdp2 の誘導を介して抑制する。

去したマウスの後肢に真菌細胞壁の成分である β-グルカンまたはグラム陰性菌細胞壁の成分である LPS を皮この研究によって，痛覚神経は真菌感染を直接感知す下注射すると，前者の場合には激しい炎症が惹起されると同時に，感染の際の炎症と骨破壊を強力に抑制してて足の骨が溶けてしまうが，後者の場合には対照群といることが浮き彫りとなった。また，本研究によって真比べて殆ど変化がない。

菌性炎症が CGRP-Jdp2 経路を介して抑制されていること

3．Nav1.8 イオンチャネル陽性痛覚神経には β-グルカンが遺伝学的手法を用いることでクリアに示された。これ受容体である Dectin1 が発現しており，痛覚神経におらの知見は，我々の痛覚に対する概念を拡張するのみな

ける Dectin1 は「からし」の受容体である TRPV1 や「わらず，痛覚神経による骨自然免疫抑制メカニズムにイン

さび」の受容体である TRPA1 を活性化することで CGRP

スパイアされた新しい抗炎症剤や骨保護制剤の開発につの産生を促す。

ながるものである。尚，本研究成果の一部は国際誌に受

4．TRPV1 や TRPA1 を欠損するマウスでは，β-グルカンを後肢に皮下注射したあとの血中 CGRP の上昇がみら

166

理され，印刷中である（Maruyama, Takayama et al, Cell
Reports 2017, accepted）。

一般共同研究報告

29．温度感受性を有する侵害受容チャネルの生理機能とその制御メカニズムの解明
太田利男，段上大輔，高橋賢次（鳥取大学・農学部）
齋藤茂，富永真琴（細胞生理研究部門）

Transient Receptor Potential Ankyrin 1（TRPA1）は種々よび menthol は oTRPA1-HEK の[Ca2+]i を濃度依存性に増の刺激性化学物質や温度に対するセンサーとして機能す加させた。oTRPA1 はマウスホモログとは異なり，高濃る非選択的陽イオンチャネルであり，主に知覚神経に発度の menthol により抑制されなかった。oTRPA1-HEK は現しているため炎症性疼痛や神経因性疼痛との関連性が冷刺激により[Ca2+]i 増加反応が生じ，この反応は細胞外報告されている。これまで TRPA1 チャネルの温度感受性

Ca 除去及び選択的 TRPA1 阻害薬によって抑制された。

や薬物応答性には動物種間差があることが示されており，

これまでの報告ではマウス TRPA1 の第 5 膜貫通領域に

哺乳類においては齧歯目と霊長目間で顕著な差が報告さある glycine は menthol 及び冷感受性を担うことが示されれている。しかしながら，これまでウサギ目 TRPA1 の機ている。しかし，これと相同部位にある oTRPA1 の能は明らかにされていない。そこで本研究では，ウサギ

valine874 を glycine に置換しても menthol や冷刺激に対（Oryctolagus cuniculus）TRPA1（oTRPA1）の温度感受性

する反応性は変化しなかった。oTRPA1 の活性化閾値温

及び薬物反応性について検討した。ウサギ背根神経節よ度は細胞周囲の温度増加によって上昇した。ウサギ知覚

り oTRPA1 遺伝子をクローニングし，HEK293 細胞に異神経細胞において，AITC 感受性ニューロンの約 60%が所性に発現させた oTRPA1（oTRPA1-HEK）チャネル並

冷感受性を有していた。

びにウサギ背根神経節より単離した知覚神経細胞を用い以上の成績より，ウサギ目 TRPA1 は齧歯目と同様に冷て，oTRPA1 の機能について検討した。TRPA1 は高い Ca

温受容器として機能すること，更に oTRPA1 には新規の透過性を有することから，本実験では主に Ca イメージン

menthol 感受性及び冷感受性アミノ酸が存在する可能性

グ法によりチャネル活性を細胞内 Ca 濃度（[Ca2+]i）変化が示された。それ故，oTRPA1 の機能的特徴の解析は温として解析した。

度感知の進化過程や TRPA1 を介した神経障害誘発性冷oTRPA1 のアミノ酸配列は，哺乳類他種と 80%以上の相同性を有していた。TRPA1 アゴニストである AITC お

過敏や冷アロデニアのメカニズムを解明する有力な情報を提供すると考えられる。

30．ジストニア・偏頭痛病態モデル Atp1a3，Atp1a2 遺伝子ヘテロ欠損マウスのシナプス機能解析池田啓子（兵庫医科大学 医学部 生物学）
（現所属：国際医療福祉大学 医学部 生理学）
佐竹伸一郎（生理学研究所 基盤神経科学研究領域 神経シグナル研究部門）
ナトリウムポンプは細胞膜内外の Na+と K+の濃度勾配症候群の，2 サブユニット遺伝子の変異は家族性片頭痛の形成に関る能動輸送酵素である。本酵素はとの 2 つの発症要因となる。本研究は，3 サブユニットと2 サのサブユニットから構成され，マウス脳では1－3 の 3

ブユニットの遺伝子ヘテロ欠損マウス（Atp1a3+/-, Atp1a2+/-）種類のサブタイプが発現している。近年ヒトにおいて，を電気生理学的・生化学的手法を用いて解析し，これら

2 ならびに3 サブユニット遺伝子の突然変異は，様々神経疾患の病態・発症機序を解き明かすことにより，新な中枢神経系障害を引き起こすことが明らかとなった。

規治療法の開発につなげることを目的とした。

例えば，3 サブユニット遺伝子の突然変異は急速発症型

Atp1a3+/-の解析結果：興奮性シナプスの反復活動に伴ジストニアパーキンソニズム，小児交互性片麻痺，CAPOSう，神経伝達物質グルタミン酸（Glu）のシナプス外漏出167

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

は，小脳平行線維‐プルキンエ細胞間シナプスにおいて

3 サブユニットの共沈降は確認できた。現在 α3 サブユ

長期抑圧（LTD）の確立に必須のプロセスと考えられてニットの沈降量について Atp1a3+/-と野生型の間で差があいる。興奮性アミノ酸輸送体 EAAT が担う Glu 回収機構

るかどうかを，精製シナプトソームでの沈降を試みる他，+/K+濃度勾配

電気生理学実験に使用している幼若齢の小脳を用い検討

は，ナトリウムポンプにより形成された Na

を Glu 輸送の駆動力とし，LTD に重要な影響をおよぼす。

を行っている。

これまでに，Atp1a3+/-において小脳 LTD が惹起されない

Atp1a2+/-の解析結果：我々は以前，Atp1a2+/-は情動不安こと，この消失した LTD が EAAT 阻害薬によって回復行動が顕著に増強するとともに扁桃体や梨状野においてすることなどを見出している。今年度，ケージ化 Glu を神経細胞の過興奮が起きていることを報告した。この過小脳スライスに適用し，Atp1a3+/- バーグマングリアの興奮の分子細胞基盤を明らかにするため，扁桃体スライ

EAAT 電流が著しく増強していることを発見した。

ス標本を用いてシナプス伝達特性を観察した。しかし，

Atp1a3+/-では，グリア細胞における Glu 回収の過剰亢進

Atp1a2+/-と同腹野生型の間で EPSC や IPSC のペアパルスに伴い，シナプス外への Glu 漏出が阻害されることによ

比に有意差は認められなかった。今後は，その他の脳領り，LTD が消失したと結論した。また，成体小脳 P2 膜域や異なる発生段階にも検討対象を広げ，変異の有無を画分にて免疫沈降実験を行い，EAAT4 と3 サブユニッ

精査していく予定である。

トの共役を野生型と Atp1a3+/-の間で比較した。EAAT4 と31．成体新生ニューロンによる海馬神経ネットワークの制御機序
神野尚三（九州大学 大学院医学研究院 神経解剖学分野）

1)

成体海馬神経新生の制御機序を明らかにするため，在は，所内対応者の古江教授の指導を受け，同ウィル

フィトエストロゲンの一種であるダイゼインを初老期

スを神経回路特異的に導入したマウス海馬の歯状回顆

メスマウスに投与し，免疫蛍光多重染色とオプティカ

粒細胞層に電極を刺入し，in vivo 傍細胞記録を行うこルダイセクター法による定量解析と，三次元再構築にとに取り組んでいる。
また，
海馬を含む切片を作成し，よる形態解析を行った。一連の研究によって，フィト

カルシウムイメージングを行うシステムのセットアッ

エストロゲンの一種であるダイゼインが，認知に関わプも進めている。

る背側領域優位に成体海馬神経新生現象を促進するこ

4)

申請者は以前に，加齢に伴い成体海馬の新生ニューとを明らかにし，Neuropharmacology 誌上で報告した。

ロンが減少することを報告している。本研究では，腸また，この成果は，Oncotarget 誌の Editorial にも取り

内細菌叢の加齢変化が関わっている可能性を検討する上げられた。

ため，加齢マウスに乳酸菌の一種であるラクトバチル

2)

GFP 発現レトロウィルス（独自に作製）をマウス海ス・アシドフィルスを投与し，成体海馬における神経

馬の歯状回に圧注入し，成体新生ニューロンの特異的幹細胞の密度や新生顆粒細胞の分化・成熟に生じる変な標識に取り組んでいる。しかしながら，これまでに化の検討を進めている。これまでに，腸内細菌叢の改テストした数種類のウィルスは何れも，既存の顆粒細変を行った加齢マウスでは，成体海馬の新生顆粒細胞

胞やグリア細胞まで標識される結果に終わっている。

が増加し，分化が促進されることを見出している。そこのため，Sox2-Cre マウスの導入を検討している。

の一方で，若年マウスの海馬ではラクトバチルス・ア

3)

オプトジェネティクスに習熟した当教室の吉田史章

シドフィルスの神経新生の促進作用は認められなかっ

准教授と共に（昨年 9 月に赴任），ChR2 と GFP を組た。現在，所内対応者の古江教授の指導を受け，腸内み込んだアデノ随伴ウィルス（Penn Vector Core から購

細菌叢の改変による海馬神経回路の活動性の変化をど入）を大脳皮質に圧注入を行ったマウスの頭部にレーのように捉えるのか，検討を進めている。

ザーを照射し，レスポンスを得ることに成功した。現168

一般共同研究報告

32．味蕾細胞ネットワークによる情報処理機構の統合的解析および数理モデルの構築
大坪義孝，立野勝巳（九州工業大学

生命体工学研究科）

味蕾細胞ネットワークによる情報処理機構を解明する

ける情報処理と中枢における情報処理との関連，即ち，ため，主に in vivo での神経活動を測定するための技術取

味蕾細胞ネットワーク－中枢間での統合機構など未だ不得と数理モデルを用いた解析を行った。具体的には，全明な事が多い。従って今後引き続き，この in vivo 記録法

身深麻酔下のラット脳幹および脊髄神経細胞から in vivoの技術を活かし，延髄孤束核からの神経活動を記録・解で細胞外記録をおこない，皮膚への感覚刺激による神経析し，上述課題の解明を進める予定である。数理モデル

活動を記録した。感覚刺激に対して領域依存的な神経活化については，まずは既存のデータを用いた解析を行う動を呈し，また，その応答は刺激強度に依存して増大しため，体性感覚，痛覚刺激に対する脊髄シナプス応答にた。繰り返しの感覚刺激に対しても，ほぼ安定した神経

対する数理モデルを作製した。ラットに痛覚刺激を呈示

活動の応答が得られるなど再現性ある安定した神経活動

すると同時に刺激部位周辺をなでることで感覚細胞の神の記録も可能となった。また，脳幹からの記録において経応答が変化する結果が示されていたため，それらの実も安定した活動電位の記録を得ることが可能となった。

験データを解析し，数理神経細胞モデルを作製した。計

味神経の情報を受け取る孤束核では，甘味，苦味などさ

算機シミュレーションの結果，積分発火型の神経細胞モ

まざまな味情報がどのように伝達され，情報処理される

デルで実験結果を説明できるなど本共同研究が遂行でき，のか，また，末梢では味蕾細胞ネットワークによる情報

且つ，今後の様々な感覚情報処理機構の理解に有用な基処理が行われることを現在まで示してきたが，味蕾にお礎的モデルの構築ができた。

33．マウスノロウイルスの高分解能構造解析
片山和彦，戸高玲子（北里大学大学院感染制御科学府）
ソン チホン，村田和義（生理学研究所）

ノロウイルスやロタウイルスに代表されるウイルス感細胞で発現させ，得られた MNV-VLP をクライオ電子顕染による下痢症は，世界中で年間数百万人規模の感染者

微鏡で単粒子構造解析し，高分解能のキャプシドのマッを出し，大きな社会問題となっている。特にノロウイルプを得た。このマップをもとにホモロジーモデリングをスは，病原性発現機構を研究するためのモデル動物，効行い MNV VP1 の分子モデルを作製した。この分子モデ

率良くウイルスを増殖させるための培養細胞がないため，

ルを別途解析した感染型粒子（Virion）に当てはめること

現在有効な治療法が見つかっていない。本研究では，唯により，Viron と VLP の構造の違いを推定した。現在の

一培養細胞で安定して増殖させることが可能なマウスノ

分解能では，VP1 以外の構造タンパク質の所在について

ロウイルス（MNV）を用いて，その三次元構造をクライ

は，明らかにできなかった。

オ電顕により解析し，ノロウイルスの感染メカニズムを今回得られた MNV-S7 株の構造を，2010 年にアメリカ

明らかにしたいと考えている。また，我々のグループはのグループにより報告された MNV-1 株の構造（Katpally

バキュロウイルス発現システムを用いてウイルス様中空

et al., JVI 2010）と比較したところ，先端の P ドメインの粒子（Virus Like Particle: VLP）を作製することにも成功

構造に違いが見られた。遺伝子型による構造の変化が起っしており，これを完全な感染性粒子（Virion）と比較するていることが予想された。

ことにより，ノロウイルスにおけるすべての構造タンパ
ク質の所在を明らかにすることを目指している。
まず，MNV の構造タンパク質 VP1 ゲノムのみを昆虫

我々の研究グールプは同時に MNV の感染レセプターの研究を進展させており，RAW 細胞膜にある CD300lf,
CD300ld 分子が MNV 粒子を細胞内に取り込むレセプター

169

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

として機能することを発見した（Haga et al., PNAS 2016）。

株では大きく空いており，S7 株の方がより感染性が高い

CD300lf 分子の分子構造は X 線構造解析によって解かれ構造になっていることが示唆された。

ていたため，本研究で明らかにした MNV キャプシドタ

今後はさらに，モノクローナル中和抗体などの認識部

ンパク質との分子ドッキングシミュレーションを行った

位などについても，クライオ電顕単粒子構造解析によっ

結果，CD300lf は，MNV の P ドメイン二量体が組合わさて明らかにしていく予定である。

る側面に結合することが示された。この領域は MNV-S7

34．低温位相差電子顕微による黄色ブドウ球菌ファージの3 次元構造解析とその感染機構の解析
内山淳平（麻布大学獣医学部微生物学第一研究室）
宮崎直幸（大阪大学 蛋白質研究所 分子創製学研究室）
松崎茂展（高知大学 教育研究部 医療学系基礎医学部門）
村田和義（生理学研究所 脳機能計測・支援センター 形態情報解析室）

１．はじめにであり，T=25 の対称性を持つことが判明した。この

化学療法の代替療法の可能性の一つとして細菌ウイル

構造は，エルシニア菌ファージ φR1-37，緑膿菌ファース（ファージ）の溶菌活性を利用した感染症治療法，いジ φKZ，青枯病菌ファージ φRSL1 などグラム陰性

わゆるファージ療法がある。ファージ S6，S13’は，薬菌に感染する巨大ファージの頭部構造に類似してい剤耐性で問題となる黄色ブドウ球菌を効率良く除菌可能た。また，ファージ S6 は尾部先端に 70 nm の針状な治療用候補ファージである。低分子化合物の化学構造構造を有することが明らかとなった。

と同様に治療用ファージの詳細な情報は重要である。しつぎに，ファージ S13’の構造解析を行った。頭かしながら，構造情報や吸着に関する情報は少ない。そ部直径は～45 nm であった。単粒子構造解析法，電れゆえ，本研究では，MRSA 感染症に対するファージ療

子線トモグラフィー法により 3 次元構造構築を行っ法の研究開発を目的とし，（I）S6，S13’の構造解析，た結果，T=4 の対称性を持つことが判明した。

および，（II）S13’のレセプター結合タンパク質の解析を行った。
２．方法と材料

現在，2 つのファージに関して頭部構造，尾部構
造ともに解析を進めている最中である。
（II）細胞タイコ酸の α-O- GlcNAc，β-O- GlcNAc，また（I）ファージを宿主菌存在下で大量増殖後，CsCl 密度配

O- GlcNAc を欠損させた黄色ブドウ球菌と相補株に超遠心法によりファージの精製を行った。氷包埋法

対して，細胞タイコ酸の β-O- GlcNAc を欠損した場により作製した試料を，低温位相差電子顕微鏡を使合，ファージは吸着できなくなることが明らかになっ用し観察した。

た。同様に，組み換えレセプター結合タンパク質使（II）
大腸菌を利用して組み換えレセプター結合タンパク

用し細菌に対する結合を検討した結果，細胞タイコ質を作製した。細胞壁タイコ酸の側鎖にある N-アセ酸の β-O- GlcNAc を欠損した場合結合ができなくな

チルグルコサミン（GlcNAc）を遺伝子組み換えによることが明らかとなった。（Uchiyama et al., Journal

り欠損させた黄色ブドウ球菌とその相補株を作製しof General Virology, 2017, accepted）

た。ファージ吸着，レセプター結合タンパク質の結４．まとめ合に関して検討した。

以上の様に，治療用候補ファージ S6，S13’の構造や３．結果と考察（I）ファージ S6 の構造解析の結果，頭部直径は～120 nm

170

吸着に関する情報が収集され始めている。今後，ファージ構造と吸着に関する解析を進めていく予定である。

一般共同研究報告

35．位相差電子顕微鏡を用いた SFTSV 構成タンパク質の構造解析
中道優介（大阪大学 蛋白質研究所）

Bunyaviridae 科 に 分 類 さ れ る Severe fever withとは不可能である。
そこで，遺伝子を内包しない空のSFTSV

thrombocytopenia syndrome virus (SFTSV, genus Phlebovirus)様粒子や SFTSV 由来のタンパク質を作製し，位相差電子

は，マダニより分離され，ヒトに対して高い病原性を示す

顕微鏡での撮像・構造決定を目指した。

致死性のウイルスである。SFTSV は 2011 年に中国の研究

SFTSV を含む Bunyaviridae 科ウイルスは，
一部にアンビ者により報告され (Yu et al., N. Engl. J. Med., 364(16), pp.

センス配列を含む 3 分節のマイナス鎖 RNA (L, M, S

1523–1532, 2011)，本邦では 2013 年に初めて患者が確認さsegments) を有するエンベロープウイルスである。
M segment

れた (Takahashi et al., J. Infect. Dis., 209(6), pp. 816–27,にコードされるエンベロープタンパク質は，翻訳後修飾に2014) 。本邦において，少なくとも 158 人の SFTS 患者がより N 末端領域と C 末端領域を構成する糖タンパク質 Gn

報告されており，患者の年齢中央値は 74 歳であった（国と Gc にプロセッシングされる。本研究では，昆虫培養細立感染研究所ホームページより引用）。このことから，高胞にて全長の M-segment を発現させる，または Gn と Gc

齢患者の重症化リスクが高いと考えられるが，若年層の不を共発現させる手法によりゲノムを内包しない SFTSV 粒

顕性感染も含め，
潜在的な感染リスクは不明である。
現在，子の作製を試みた。Gc 単体での発現には成功し分子内ジ

SFTSV 感染症の治療法は対症療法のみで，有効な薬剤やスルフィド結合を有することを確認した。M-segment 全長ワクチンの開発が急務である。ワクチン開発には SFTSVでの発現と Gn と Gc の共発現では粒子構築はできなかっの立体構造の情報が必要不可欠であるが，ウイルスの危険た。今後は発現系の変更（哺乳細胞での発現）と Gn 単体

性 (BSL3) から，生のウイルスをそのまま解析に用いるこの調製に着手する。

36．PBCV-1 ファイバー状構造体の低温位相差顕微鏡による観察
東浦彰史（大阪大学蛋白質研究所）
宮崎直幸，村田和義（生理学研究所）

PBCV-1(Parmecium

bursaria

chlorellavirus-1) は本研究では，ファイバー状構造体を低温位相差電子顕

Phycodnaviridae 科 Phycodnavirus 属のウイルスでクロレラ

微鏡で詳細に観察し，その存在を明らかにすると共に，を宿主とする。自然界の淡水中に広く分布しており，約

他 の 大 型 ウ イ ル ス 群 （ nucleocytoplasmic large DNA

400kbp ものゲノムを有する直径約 2000Åの巨大な球状ウ

viruses: NCLDV）に見られるファイバー状構造体との比イルスであり，電子顕微鏡による単粒子解析により正二較より生科学的意義を考察することを目的としている。

十面体対称を有することや，外殻状の特徴的な突起構造

これまでの観察より低温位相差電子顕微鏡で PBCV-1などが報告されている。PBCV-1 のゲノムにはゲノムの複表面のファイバー状の構造体を明瞭に観察することに成製系，転写系，翻訳系，各種代謝系，イオンチャネルな功している。もうひとつの目的である PBCV-1 の３次元

ど，約４００種類の蛋白質がコードされており，カプシ

結晶化を目指したファイバー除去を各種酵素処理によりド内側に脂質二重膜を保持するという構造的特徴を有し試みたが，よい結果は得られていない。さらに，低温位ていること等から，まるで小さな細胞のような特徴を有相差電子顕微鏡により撮影したファイバー状構造体のイしている。これまでに PBCV-1 表面にファイバー状の構

メージを手がかりに同定実験を進めているが，その同定造体が存在することを示唆する報告はなされていたが結には至っていない。

論を得るには至っていない。

171

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）37．Exploring the energy barrier for RNA polymeraseⅢ conformation change by
Zernike phase plate cryo-EM(ZEM)
Yi-min Wu, Jen-wei Chang, Chun-hsiung Wang, Wei-hau Chang（Institute of Chemistry, Academia Sinica, Taipei, Taiwan）
Naoyuki Miyazaki, Kuniaki Nagayama, Kazuyoshi Murata（National Institute for Physiological Sciences）
RNA polymerase III (pol III), a 17 subunit protein complex,

enzymatic efficiency of pol III is correlated with theis an essential enzyme that synthesizes transfer RNA in

conformations it can take. Remarkably, pol III can indeed

eukaryotic cells. Although cryo-EM structure of pol III of 3.9

adopt multiple conformations as pol II does, while theÅ has been available recently, the energy landscape of pol III

conformation is restricted due to the presence of the TFIIE-likein solution is yet to be explored. To this end, we used Zernike

and TFIIF-like subunits associated with pol III.

phase contrast cryo-electron microcopy (cryo-ZEM) to image
pol III, followed by 3D classification by the RELION

Reference

algorithm. Here, by using cryo-ZEM we successfully resolved

1. Hoffmann, N. et al. Molecular structures of unbound andmultiple conformations of pol III, each of which to 9 Å. Ourtranscribing RNA polymerase III. Nature 528, 231-236 (2015).

finding suggests the TFIIE-like and TFIIF-like component of

2. Scheres S.H. RELION: implementation of a Bayesianpol III play crucial role in modulating the conformations of pol

approach to cryo-EM structure determination. J Struct Biol.

III.

180, 519-530 (2012).

Saccharomyces cerevisiae RNA polymerase III is a 17subnit enzyme complex. Compared to RNA polymerase II, it
has five additional subunits as transcription initiation factors of
RNA polymerase. Besides, pol III works as a fast action
enzyme compared to pol II. Although the cryo-EM structure ofpol III is recently available, it does not tell why pol III could
be a more efficient enzyme.
Previously, we have used cryo-ZEM to facilitate a structural
study of pol II by enhancing the contrast with a phase plate. We
processed the pol II cryo-ZEM images by a recently released
maximum-likelihood algorithm implemented in RELION(Scheres, 2012), which allows for classifying the structure via

Fig. 1.

variance of conformation, to be able to divide the cryo-ZEM

with its cryo-CEM structure. (A) Various classes of equallydata of pol II into various conformations, providing the first

populated form of pol III resolved by ZEM and (B) only one

evidence that suggest pol II can adopt multiple conformations

dominant structure obtained by CEM. A gallery of various

in solution. Here, we parallelly set out to investigate theRNA polymerase II-Spt5 complexes

structure(s) of pol III in solution to understand whether the

172

Comparison of cryo-ZEM structures of pol III

一般共同研究報告

38．新規蚊媒介性ウイルスの三次構造解析
岡本健太，Janos Hajdu（ウプサラ大学）
宮崎直幸，村田和義（自然科学研究機構 生理学研究所）

新規に同定された蚊媒介性ウイルスである，正二十面

いう新たな側面から明らかにする事に繋がった。トチウ

体様の Omono River Virus (OmRV) を研究対象とし，クラ

イルス様ウイルスは，エビや魚の養殖に深刻な被害を与イオ電子顕微鏡を用いた単粒子解析を進めてきた。そのえる事が報告されており，本研究の今後の応用に期待さ結果として， 8.3 Å (FSC 0.143 cutoff) の分解能で OmRVれる。

の三次構造を構築する事にはじめて成功した (Okamoto etal., Sci Rep, 2016) 。OmRV はトチウイルス様ウイルスに属しており，その構造は系統学的に近縁のトチウイルスに関連していると考えられる。本共同研究で明らかとした OmRV の構造から，トチウイルス様ウイルスに共通した新規表面構造を明らかにした。この表面構造は，トチウイルスは有していなかった。原生動物や真菌に感染す
るトチウイルスは，細胞外に放出されない細胞内感染機
構により増殖することが知られている。一方で，蚊やエビのような多細胞の後生生物に感染するトチウイルス様ウイルスは，細胞表面への結合や細胞膜貫通といった細胞外感染機構を利用している。我々が明らかにしたトチウイルス様ウイルスの新規表面構造は，トチウイルスが進化の過程で獲得した細胞外感染機構に関係していると考えられた。以上の結果は，これまで不明であったトチ

図：本研究で解き明かした OmRV の三次構造モデル

ウイルス様ウイルスの感染機構を，ウイルス構造進化と39．唾液腺水輸送関連タンパク質の翻訳後修飾による機能制御
杉谷博士（日本大学・生物資源科学部・獣医生化学研究室）
橋本貞充（東京歯科大学・生物学講座）
瀬尾芳輝，佐藤慶太郎（獨協医科大学・生理学講座）
石川透（帯広畜産大学・基礎獣医学研究部門）

福島美和子（昭和大学・歯学部・口腔病態診断科学講座）
成田貴則（日本大学・生物資源科学部・獣医生化学研究室）
松浦幸子（白寿医療学院）
村上政隆（自然科学研究機構・生理学研究所）

唾液腺腺房部における水輸送は，細胞内を経由する経タンパク質の関与が考えられている。申請者らは唾液腺細胞輸送系と細胞間密着部を経由する傍細胞輸送系を介の水分泌におけるタンパク質の翻訳後修飾について明らして行われる。経細胞輸送には水チャネル（AQP）や塩

かにすることを目的とし，リン酸化シグナルについて検素イオンチャネルが，また，傍細胞輸送にはタイト結合討を行っている。

173

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

Mitogen-activated protein kinase (MAPK) は様々な細胞害剤，特に novel PKC 阻害剤により抑制された。そこで，機能に関わるリン酸化シグナルである。MAPK 経路としnovel PKC である PKCδ および PKCε をノックダウンしたては主として ERK 経路，p38 MAPK 経路，JNK 経路の 3

ところ，BK 誘導性 ERK1/2 リン酸化は PKCε のノックダ

種類の検討が進められている。また ERK の活性化にはウン細胞で抑制され，さらに PKCε 活性化剤により促進

MAPK-ERK kinase (MEK) を介することが報告されていされたことから，PKCε による ERK1/2 活性制御が示唆さる。唾液腺腺房細胞においては，分泌刺激によりれた。さらに，リン酸化 ERK1/2 およびリン酸化 PKCε のMEK/ERK 経路の活性化が報告されている。そこで，初細胞内局在を検討したところ，両リン酸化タンパク質は代培養線維芽細胞をモデルとして用いて，G タンパク質

BK 刺激に依存して，時間依存的に核へ移行することが認

共役型受容体活性化と MEK/ERK 経路の関連を検討した。

められた。この移行は MEK, ERK および novel PKC 阻害

細胞刺激としてブラジキニン（BK）を用いたところ，薬により抑制された。以上の結果より，Gq/11 共役型受ERK1/2 のリン酸化が認められ，阻害剤により Gq/11 を介

容体活性化により PKCε が活性化され，それが ERK1/2 のすることが明らかとなり，G タンパク質共役型受容体活

活性化と核への移行を促進することが明らかとなった。

性化シグナルのモデルと考えた。MEK および ERK の阻

この経路の唾液腺腺房細胞における分泌，特に傍細胞輸

害剤により BK 誘導性 ERK1/2 リン酸化は抑制された。

送への関与について検討中である。

BK 誘導性 ERK1/2 リン酸化は Protein kinase C (PKC) 阻

174

計画共同研究報告

計画共同研究報告
〔

目

次

〕

1．アクティブゾーンタンパク質 CAST の標的蛋白質の同定 ········································································ 179
2．自己免疫性脳炎における自己抗体の標的蛋白質の同定 ··········································································· 179
3．動物モデルへの双方向性計測操作による発振現象の理解 ········································································ 180
4．ドーパミン受容体遺伝子操作マウスを用いた運動制御機構の解析 ···························································· 180
5．電気生理学的手法を用いたビオプテリン部分欠乏マウスにおける運動障害発症機構の解析 ··························· 181
6．光刺激法を用いた大脳基底核神経回路機能の解析 ················································································· 181
7．大脳基底核アストロサイトによる運動制御機構の電気生理学的解析 ························································· 182
8．ミクロトーム組込み型走査電子顕微鏡（SBF-SEM）を用いた脳動脈瘤形成における超微細形態変化の解明 ······ 182
9．脳特異的な MITOL ノックアウトマウスの形態学的解析 ········································································· 183
10．SBF-SEM を用いた髄鞘の軸索機能調節機序の解析 ·············································································· 183
11．甲状腺乳頭癌細胞の核形態- SBF-SEM による 3 次元解析 - ································································ 184

12．軸索におけるミトコンドリアと滑面小胞体の相互作用の超微形態学的検討 ··············································· 185
13．2 型糖尿病性上皮細胞障害に対する SGLT 阻害剤（フロリジン）の薬理作用の解明 ··································· 185
14．高脂肪食摂取下における腸管粘膜防御機能と吸収機構に関するメカニズムの解明 ······································ 186
15．SBF-SEM を利用した消化管 GLP-1 分泌細胞の絶食に伴う微細構造変化の解析 ·········································· 187
16．連続ブロック表面 SEM によるカエル舌の茸状乳頭上皮に分布する神経の三次元構造解析 ··························· 187
17．成体脳内における新生ニューロンの高速移動を制御する超微細構造の解析 ··············································· 188
18．連続ブロック表面－走査電子顕微鏡（SBF-SEM）による各種細胞微細構造の立体構造解析 ························· 189
19．細胞分裂過程を 1 細胞丸ごとレベルで 3 次元構造解析するための技術開発 ··············································· 189
20．精子の形態形成過程における精子細胞とセルトリ細胞間で見られる細胞膜および細胞内膜性構造物の三次元的構造解析 ·························································································································· 190
21．多光子顕微鏡を用いた嗅球ニューロンのターンオーバーを制御する微小環境の可視化解析 ·························· 191
22．神経回路形成におけるクラスター型プロトカドヘリンの解析 ································································· 192
23．メカノ作動性分子を標的としたドラッグリポジショニング研究 ······························································ 192
24．循環ショック時の自律神経調節における TRP チャネルの役割 ································································ 193
25．生体リズムを制御する温度感知機構の解明 ························································································· 194
26．骨格筋細胞の可塑性発現における温度受容体の役割解明 ······································································· 194
27．脂肪細胞における UCP1 発現制御における TRP チャネルの機能解析 ······················································· 195
28．脳損傷に対する局所脳冷却の開発と分子的解析 ··················································································· 196
29．咀嚼刺激と高次機能の連関メカニズムの解明 ······················································································ 196
30．胎生期の脳形成過程におけるミクログリアの動態と機能の解明 ······························································ 197
31．灰白質の髄鞘の生理的機能意義の探索および関与分子の同定 ································································· 197
32．中枢神経症状を伴うリソソーム酵素欠損症モデルマウスのミクログリアの活性化イメージングと発症制御機構の解明 ······················································································································· 198
33．小脳をモデルとした抑制性ニューロンの数の制御メカニズム ································································· 199
34．ラット遺伝子の BAC クローンへのレコンビナーゼ Cre-ER の組込みと作製したトランスジェニックラットの
組織化学・細胞生物学的研究 ··········································································································· 199

177

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec，2017）35．生殖を制御する脳内メカニズム解明のための遺伝子改変モデルの作製とその解析 ······································ 200
36．ヒストン H2B ユビキチンリガーゼ Bre1a の神経幹細胞における機能の解析 ·············································· 201
37．神経回路形成におけるクラスター型プロトカドヘリンの機能解析 ··························································· 201
38．血管壁内の細胞外マトリックスの 3 次元超微細構造計測 ······································································· 202
39．真核生物鞭毛の動力源である蛋白質ナノモーター「ダイニン」の鞭毛軸糸中での構造変化のカルシウムによる影響の解析 ··································································································································· 203
40．マウス海馬苔状線維シナプスの微細構造の形態形成におけるアファディンの多様な役割の解析 ···················· 204
41．イネ萎縮ウイルスの構造構築機構の解明 ···························································································· 205
42．社会行動の分子神経基盤の理解に向けて：仲間感覚神経システムの 3D 構造の研究···································· 206
43．原核細胞内に存在するユニークなチューブ構造の解析 ·········································································· 207
44．連続ブロック表面 SEM による感覚ニューロン系の 3 次元超微形態解析 ··················································· 207
45．マラリア原虫感染赤血球におけるマウレル裂の 3D 構造解析·································································· 208
46．SBF-SEM を用いた小型甲殻類の比較形態学 ······················································································· 209
47．微小管のアセチル化制御における新規鞭毛輸送(IFT)タンパク質 MIP-T3 の分子機能解析 ····························· 209
48．鳴禽類ソングバードを用いた時空間制御を与える遺伝子発現系の開発と行動実験への応用 ·························· 210
49．光遺伝学を用いた霊長類の視覚運動制御神経回路の機能操作 ································································· 210
50．従来型解析にバイオインフォマティクスを取り入れた新規長鎖遺伝子の機能解明 ······································ 211
51．アデノ随伴ウィルス（AAV）を用いた神経系の発生および恒常性維持に関わる分子機構の解析 ··················· 211
52．随意性眼球運動系の神経回路の障害と再編 ························································································· 212
53．ウイルス遺伝子工学による島皮質―腹外側線条体神経路の意欲における役割の解明 ··································· 212
54．開口放出部構成蛋白質によるシナプス形成及びその機能解析 ································································· 213
55．逆行性ウィルスベクターを用いた体液恒常性維持神経回路の解析 ··························································· 213
56．ウィルスベクターを用いた集中的リハビリテーションの作用機序の検討 ·················································· 214
57．ウイルスベクターを用いた経路選択的遺伝子操作による霊長類神経回路の機能解析 ··································· 215
58．皮質・基底核・視床回路を解析する研究 ···························································································· 215
59．海馬シナプスにおける入力側依存性左右差の形成機構 ·········································································· 216
60．豊かな環境飼育によるマウス・ラットの脳微小形態の変化 ···································································· 216
61．3 次元走査型電子顕微鏡（SEM）を用いた進行性糸球体疾患の荒廃に至る動態の解析研究 ·························· 217
62．骨盤内臓刺激による脊髄後角ニューロンの興奮性変化について ······························································ 218

178

計画共同研究報告

1．アクティブゾーンタンパク質 CAST の標的蛋白質の同定
大塚稔久，萩原明（山梨大学，大学院総合研究部，医学域）
横井紀彦，深田優子，深田正紀

CAST は，脳神経系に強く発現する細胞骨格分子であ

気生理学的な解析も進める。

るが，その活性化制御機構に関してはほとんど明らかに

今年度は，ラット大脳を出発材料とし，生化学的分画なっていない。実際に，ドメイン構造としてはコイルドを行うことにより神経終末アクティブゾーンを高度にコイル領域が分子全体を占め，酵素反応に関わるような濃縮した画分をタンパク量 18.9 mg 相当取得した。また

ドメインを有していないため，構造からの機能の推測もCAST 免疫沈降を多数行うために必要な CAST 抗体を作困難である。そこで，本研究では，主として生化学的手成するために，CAST 特異的なアミノ酸領域を抗原とし法を用いて，CAST の上流または下流に位置する分子群てウサギに免疫した。得られた抗 CAST 抗血清を抗原アを同定し，シグナル伝達系の全容解明を目指す。申請者

フィニティー精製し，CAST 抗体を 15.0 mg 取得した。

らは，これまでに，CAST が神経終末のアクティブゾー

この抗体を用いてラット大脳シナプス膜分画の免疫沈

ンに高度に濃縮していることを見出していることから，降を行い，SDS-PAGE で分離後銀染色を行ったところ，

アクティブゾーンを含むシナプス結合画分をラットもCAST により共免沈されたバンドが複数検出された。ししくはマウス大脳から生化学的に精製し，マス・スペク

かしながら，質量分析でタンパク質を同定するにはまだトル法を用いて個々の分子を同定する。同定した分子群

バックグラウンドが高いため，現在バッファーの塩濃度については，CAST との相互作用を生化学的に進めるとや界面活性剤の組成を検討している。今後の目標は相互ともに，免疫沈降実験などにより in vivo での結合が見出

作用タンパク質の同定を行い，各因子の cDNA を作成し，されたものについては，相互作用を阻害するなどして電in vitro での相互作用を確認する予定である。

2．自己免疫性脳炎における自己抗体の標的蛋白質の同定
木村暁夫，吉倉延亮（岐阜大学大学院医学系研究科）
横井紀彦，深田優子，深田正紀

近年，自己免疫性脳炎患者より，NMDA 受容体や AMPAした血清・髄液を用いる。

受容体などの神経シナプス膜表面蛋白を標的抗原とする

平成 28 年度は，自己免疫性脳炎の 53 名の血清と 8 名

自己抗体の報告が相次いでなされており，これらの自己抗の髄液および健常者の血清を用いて，ラット海馬初代培養

体は診断ならびにその後の治療法の選択に極めて有用な神経細胞を用いた免疫染色を行い，新たに 8 名の患者のバイオマーカーである。一方，臨床においては，既知の自血清中に神経細胞・神経膠細胞膜表面に発現する抗原蛋白

己抗体を有さない自己免疫性脳炎患者を度々経験するこを認識する自己抗体が存在することを確認した。今後，同とがある。これら患者の血清・髄液を用い，ラット・マウ細胞を抗原とした免疫沈降法により，標的蛋白質を抽出し，スの培養神経細胞を抗原とする免疫沈降法により，抗原抗質量分析により蛋白名の同定を行う予定である。また，上体複合物を検出し，質量分析装置を用い標的抗原蛋白質を記患者血清を用いて，COS7 細胞に LGI1 抗原を発現させ同定することを目的とした。また，同定した自己抗体を検た cell based assay 法により抗 LGI1 抗体の検出も行った。

出する cell based assay 系の確立を行う。対象患者は，当科今後，引き続き別の患者血清を用いてラット海馬初代（岐阜大学神経内科・老年内科）に入院した自己免疫性脳培養神経細胞を用いた免疫染色と免疫沈降および質量炎患者とし，実験に用いる検体は，通常の診療行為で採取分析により新規自己抗体の同定を行う予定である。また179

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec，2017）

同時に，cell based assay 法により，平成 28 年度に同定しい，新たな自己免疫性脳炎のバイオマーカーの確立を目た標的蛋白質を認識する自己抗体の特異性の検証を行指す予定である。

3．動物モデルへの双方向性計測操作による発振現象の理解
虫明

元，渡辺秀典（東北大学大学院医学系研究科生体システム生理学分野）
知見聡美，佐野裕美，南部篤（生体システム研究部門）

霊長類を動物モデルとして神経活動の発振現象の発による機能的確認と目的遺伝子と共に導入される蛍光生メカニズムとその機能的意義を理解することを目指

タンパク発現の解剖学的確認をもって判定した。また対す。任意のタイミングにおける特定の神経活動の制御に

照実験として電流刺激を実施した。実験においてウイル

よる効果的な脳波の修飾を可能にするために光遺伝学

スベクタ注入及び刺激応答記録はキシラジンによる沈的手法を用いた。

静とケタミンによる麻酔下で実施し，動物に過負荷がな

ウイルスベクタによってサル一次運動野に光感受性

いように十分な注意をもって行った。

遺伝子（channelrhodopsin family）を導入・発現させた（ニまず注入遺伝子の発現を確認するために，ベクタ注入

ホンザル，オス 2 頭，メス 1 頭）。ウイルスベクタ注入

後１カ月から 5 カ月間の光刺激応答を計測した。神経活については注入用ガラス電極に記録電極を合体させる

動は局所電位または Unit 活動として光刺激と同期した。

ことで神経活動の高密度部位にベクタ注入を可能にし結果の追証のために延べ 3 頭目のサル（総ベクタ注入４た。注入前に電流刺激電極を用いて注入予定部位におけ１箇所）に対して光刺激応答が記録された。また光刺激る筋の神経支配を同定した。また計測に先立ち刺激用光応答部位について電流刺激応答を行い，刺激部位の神経ファイバと記録電極を微細重合させた特殊オプトロー

活動の活性を評価した。 本成果はニホンザルの一次運ドを自作した。光感受性遺伝子導入の実証は光刺激応答

動野における光感受性遺伝子導入・発現を示す。

4．ドーパミン受容体遺伝子操作マウスを用いた運動制御機構の解析
笹岡俊邦，小田佳奈子，中尾聡宏（新潟大学脳研究所動物資源開発研究分野）
知見聡美，南部篤（生体システム研究部門）

運動の制御には大脳基底核の神経回路であるＤ１ドー

細胞の電気生理学的性質の解析方法により，直接路ニューパミン受容体（D1R）を介する直接路およびＤ２ドーパミ

ロンの投射先である脚内核（EPN）と，間接路ニューロン

ン受容体（D2R）を介する間接路が重要な役割を持つ。直の投射先である淡蒼球外節（Gpe）の活動を記録したとこ

接路・間接路の機能を個別に理解するため，ドキシサイク

ろ，大脳皮質の電気刺激による運動指令は大脳基底核の３リン（Dox）による発現制御法を用いて成熟期に D1R またつの経路により基底核出力部（脚内核）に達し，正常ではは D2R を欠損させる遺伝子操作マウスを作製し，運動制３相性（興奮－抑制－興奮）の神経活動として出力される

御や学習記憶行動における直接路・間接路の役割を解明し，ところ，D1R 欠損の場合は抑制が見られないことが認めパーキンソン病の運動障害の理解を深め，治療方法の開発られた。この結果から，D1R を介する情報伝達は，「直接に発展させることを目的とする。

路」を通る信号の伝達と，運動の発現に不可欠であること，

私たちが新たに開発した D1R ノックダウン（KD）マウ

一方，大脳基底核の自発的神経活動は，D1R 欠損状態で

スを用いて，D1R を欠損させると，ホームケージ内の自発あっても基底核出力部において変化しないことを見出し

運動量の減少を示した。in vivo における大脳基底核神経

た。この結果は「直接路」を通る信号の動的な伝達の減少

180

計画共同研究報告

績が回復したことから，成熟期に D1R を介する直接路のがより本質的な変化であることを示した。
また，ロタロッドによる協調運動の学習試験，受動的

情報伝達が，学習及び記憶に重要であることが解った。

回避試験による忌避学習と記憶の試験を行ったところ，併せて，D1R KD マウスと同様の方法により Dox で成熟期の D1R KD マウスに Dox 投与で D1R 欠損とする

D2R 発現が調節可能な D2R ノックダウンマウスを作成と，D1R ストレート欠損マウスよりも成績が低下し，Dox

しており，間接路に関する機能の理解のため，D1RKD マ

投与停止で D1R 発現を回復した時期には，行動解析の成ウスと同様の解析を行う予定である。

5．電気生理学的手法を用いたビオプテリン部分欠乏マウスにおける運動障害発症機構の解析

パーキンソン病における運動障害は，線条体における一瀬宏（東京工業生命理工学院）

知見聡美，南部篤（生体システム研究部門）

を解析している。

ドーパミン欠乏により引き起こされると考えられている。

これまでの解析から，大脳皮質運動野の電気刺激によりテトラヒドロビオプテリン（BH4）は，ドーパミン生合成

淡蒼球内節で現れる三相性の電位変化（興奮->抑制->遅い

律速酵素であるチロシン水酸化酵素の補酵素として，ドー興奮）のうち，抑制が野生型に比べて Spr-KO マウスで弱パミン合成に必須な化合物である。

くなっていることを見出している。また，淡蒼球内節や外

セピアプテリン還元酵素（SPR）は，BH4 生合成の第３節におけるニューロンの自発発火のパターンについても段階に働く酵素である。Spr を欠損するマウス（Spr-KO マ

検討し，野生型と比べて異常な神経活動が Spr-KO マウスウス）は，脳内 BH4 量が野生型の約 4 分の１に低下してで増加していた。これらのデータの解析を進めながら，おり部分的 BH4 欠乏状態にある。このマウスの脳内ドーデータの解釈や先行文献との相違について検討した。

パミン・ノルアドレナリン・セロトニンは野生型の 10％

さらに，Spr-KO マウスの運動障害発症にドーパミン欠以下に低下しており，運動量が少なく加齢とともに前肢の乏だけでなく，ノルアドレナリンやセロトニンの欠乏も関震えが現れる。Spr-KO マウスに現れるフェノタイプが，与しているか検討するために，モノアミンニューロン特異ヒトのパーキンソン病と同様な症状と考えて良いのかに的にビオプテリン欠乏を起こすことができるマウスの作ついて検討するため，大脳基底核における神経活動の変化

製・入手を検討している。

6．光刺激法を用いた大脳基底核神経回路機能の解析
籾山俊彦，鈴木江津子，西條琢真（東京慈恵会医科大学・医学部）
佐野裕美，知見聡美，南部篤（生体システム研究部門）

大脳基底核，特に黒質―線条体ドーパミン系の障害にいるマウス線条体スライスを用いて，光刺激法を導入してよってパーキンソン症候群や舞踏病に代表される運動異常

MSN から，アセチルコリン性介在ニューロンへのシナプスが観察される。これら運動異常の発症機序を理解するため伝達機構，および，ムスカリン受容体を介する修飾機構のには，線条体におけるシナプス伝達を解析することによっ解析を行なった。 光刺激により，アセチルコリン性ニューて，神経回路の同定とその機能を解明する必要がある。本ロンから GABA 性抑制性シナプス後電流（IPSCs）が誘発研究では，光感受性チャネルである channelrhodopsin 2 を線され，この IPSCs は，ムスカリン性受容体アゴニストであ

条体の medium spiny neuron（MSN, GABA 性）に発現してるカルバコールによって濃度依存性に抑制された。カルバ

181

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec，2017）

コールによる IPSCs 抑制作用は，ムスカリン性受容体 M1細胞内の M1 受容体を介することが示唆された。

サブタイプのアンタゴニストによって拮抗され，さらに，

7．大脳基底核アストロサイトによる運動制御機構の電気生理学的解析
和中明生，辰巳晃子（奈良県立医科大学 解剖学第二講座）
佐野裕美，南部篤（生体システム研究部門）

マウスに自発運動を負荷することで基底核間接路にる実験を行った。行動はシリンダーテスト（ビーカーに属する淡蒼球におけるアストロサイトの形態変化を誘

マウスを入れた状態でのビデオ撮影を行い，回転，立ち導することができた（Tatsumi et al. Front. Cell. Neurosci.

上がり行動などを記録）を用いた。5 分間の馴化の後に10:165, 2016）が，これは神経活動がアストロサイトに影

30 分のレーザー照射，30 分の噎照射を行い，各ブロック

響を及ぼした結果と考えられる。そこで人為的にアストでの最初の 5 分間の行動を評価した。レーザー照射によロサイトの機能変化を誘導することで基底核回路の活り，照射側とは反対の方向（以下反対側）への動きが有動が変わるか否かについて光遺伝学的手法を用いて検意に減少し，照射側への緩徐な動きが観察された。左右討することをした。上記の検討に用いた Olig2-CreER マの基底核回路の活動バランスが崩れた可能性が考えら

ウ ス の 淡 蒼 球 或 い は 黒 質 網 様 部 に AAV-CMV-Flex-

れたので，さらにレーザー照射ブロックにおいてアポモ

ChR2—EYFP を注入し，タモキシフェン誘導をすることルフィン（ドーパミン受容体アゴニスト）を投与したとで同部位のアストロサイトに ChR2 を発現させることをころ，照射側への明らかな回転運動が誘発された。以上

試みたが，この系での蛋白発現量が充分ではないことがの行動変化はアストロサイトの光遺伝学的活動変化が判明した。これを受けて，チャネル蛋白の発現細胞特異

神経回路活動に影響を与えている可能性を示唆するも性，部位特異性が劣る GFAP-Cre マウスの片側黒質網様のであり，同系での基底核回路神経核群，大脳皮質運動部に AAV-CMV-Flex-ChR2 ウイルスを注入，同部位での野における神経活動の電気生理学的解析を行う予定でアストロサイトでの充分量の発現を確認した。同部位にある。

向けて光ファイバーを挿入し，青色レーザー光を照射す

8．ミクロトーム組込み型走査電子顕微鏡（SBF-SEM）を用いた脳動脈瘤形成における超微細形態変化の解明
小関宏和（東京女子医科大学 東医療センター 脳神経外科）
大野伸彦（生理学研究所 分子細胞生理研究領域 分子神経生理研究部門）
志茂

聡（健康科学大学 健康科学部 作業療法学科）

青木友浩（京都大学 医学研究科 次世代免疫制御を目指す創薬医学融合拠点）
脳動脈瘤は，死亡率が 50%に及ぶくも膜下出血の主因

動脈瘤壁に認められる弾性板の断裂や血管壁の退行性となる疾患であり，病態形成進展機序の理解に基づいて変化，そして炎症細胞浸潤をもたらす機序については依

適切に治療することが社会的に重要である。近年，脳動

然不明である。我々は，Serial Block-Face Scanning Electron

脈瘤の病態形成機序が血流ストレス依存的疾患であり，Microscope（SBF-SEM）を用い，脳動脈瘤形成過程での一方ではマクロファージに制御される慢性炎症疾患で血流ストレスによる内皮細胞の形態変化や弾性板断裂あるという概念が確立しつつあるが，血流ストレスが脳過程につき 3 次元的に微細構造を確認することでこれら

182

計画共同研究報告の点を明らかとすることを目的として研究を行った。

いる一方で，脳動脈瘤壁での平滑筋細胞の脱落の機序に

まず，ラットの片側の総頚動脈結紮と高血圧誘導については諸説あるものの，今までに明確な報告はない。

よって反対側の脳血管分岐部の血流ストレスを上昇さ

内皮細胞と平滑筋細胞との interaction が平滑筋細胞の脱せる。こうして作製した脳動脈瘤モデル動物を用いて，落にも関与している可能性もあり，今後さらなる検討が非手術例，術後 5 日目の早期病変，術後 30 日目の後期必要である。

病変の脳動脈瘤サンプルを採取し，それぞれ SBF-SEM でまた，内皮細胞間の gap junction が開大しており，その両端の細胞質内に比較的大きな小胞を認めることを確観察した。
その結果，内弾性板が機械的に断裂するのではなく，認した。これに関しては，先述した内皮細胞から発現す

虫食い状に変性しており，同時に内皮細胞と血管平滑筋

る種々の関連物質の細胞内局在や動脈瘤病変内での発層の間の物質交換やシグナル伝達を担う myoendothelial

現の局在を詳細に解析していく予定である。

junction が増加していくことがわかった。内皮細胞におまた，ヒトの脳動脈瘤サンプルを，未破裂脳動脈瘤のいては脳動脈瘤形成に伴って種々のサイトカインやケ

手術患者から採取し，SBF-SEM の撮像を終えたところで

モカイン，細胞接着因子などが発現することが知られてあり，次年度に継続して解析を行う予定である。

9．脳特異的な MITOL ノックアウトマウスの形態学的解析
長島駿，柳茂（東京薬科大学生命科学部分子生化学研究室）

大野伸彦（生理学研究所 分子生理研究系 分子神経生理研究部門）
ミトコンドリアはエネルギー産生，脂質の生合成，細胞死の制御を担う重要な細胞小器官である。ミトコンドの減少が認められた。
さらに MITOL 欠損神経細胞では，MAM の減少が示唆された。

リアは単独ではなく，他のオルガネラと協調して機能す

本申請研究では，より詳細に MITOL の欠損が及ぼする。特にミトコンドリアと小胞体の接着（mitochondria

ミトコンドリアと MAM の形態の変化を確認するために，

associated ER membrane :MAM）がミトコンドリアの機能

軸索と樹状突起に局在するミトコンドリアと MAM につ維持に重要であることが明らかになりつつある。我々はいても細胞体と同様に解析を行った。その結果，細胞体

これまでに培養細胞を用いて，ミトコンドリアの外膜にと同様に MITOL を欠損した軸索と樹状突起のミトコン

局在するユビキチンリガーゼ MITOL がミトコンドリア

ドリアは小さく，MAM 形成数も少ないことが明らかとダイナミクスや MAM 形成を制御することを報告した。

なった。また，MITOL を欠損した樹状突起では数珠状のさらに，MITOL を脳特異的に欠損したマウスを作製し，構造をとるものが認められた。この数珠状の形態異常は

海馬神経細胞におけるミトコンドリアの形態およびミ神経変性疾患の樹状突起において認められることから，

トコンドリアと MAM の形態の解析を進めた。Serial

MITOL の欠損はミトコンドリアと MAM の形態異常を

block-face scanning electron microscopy（SBF-SEM）を用い引き起こした結果，神経変性を引き起こす可能性が示唆て得られた連続画像を３次元再構築し，ミトコンドリアされた。今後は，MITOL 欠損によるミトコンドリアの形の形態や MAM の増減を比較した結果，MITOL を欠損し態異常，MAM の減少と神経変性の関連について解析をた神経細胞体において，ミトコンドリアの体積，複雑性進める。

10．SBF-SEM を用いた髄鞘の軸索機能調節機序の解析
林明子，馬場広子（東京薬科大学 薬学部 機能形態学教室）

有髄神経の軸索は髄鞘によって覆われている。髄鞘は，軸索の絶縁による跳躍伝導発生のみでなく，軸索上の183

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec，2017）

チャネルなどの機能分子の局在化，軸索径や輸送の調節

質の髄鞘における局在や機能はほとんど分かっていななど様々な面から軸索の機能調節に関わっていると考い。SBF-SEM での解析の結果，GlcNAc6ST-1 欠損マウス

えられる。本研究では，先端電子顕微鏡技術を用いて詳

では，髄鞘のランビエ絞輪隣接部分（paranode）にある髄細な形態観察を行うことにより，髄鞘による軸索機能調

鞘・軸索間結合部分の形態に異常が見られるものや，軸節機序を明らかにすることを目的とする。

索側に腫脹した髄鞘に圧され非常に細くなっている軸髄鞘異常を示す遺伝子改変動物として硫酸化糖脂質索も観察された（Sci Rep. 2017; 7: 42257.）。

スルファチド欠損（CST 欠損）マウスの坐骨神経および

以上，本研究により末梢神経における正常な髄鞘の形

小脳の軸索と髄鞘の解析を継続している。本年度は特に，成や軸索の形態に対する P0 タンパク質の硫酸化糖鎖付

末梢神経において硫酸化糖鎖付加 P0 タンパク質の髄鞘加の重要性が明らかとなった。髄鞘関連遺伝子の改変動

形 態 ・ 維 持 へ の 役 割 に 着 目 し ， SBF-SEM を 用 い て物や脱髄モデル動物の神経系を SBF-SEM を用いて３次GlcNAc6ST-1 欠損マウス坐骨神経の立体構造を正常マウ元的に解析することにより，髄鞘の変化が軸索に与える

スと比較し髄鞘の軸索機能維持における硫酸化糖鎖の影響を今後より詳細に明らかにできると考えている。

関与を検討した。この硫酸化糖鎖を有する P0 タンパク11．甲状腺乳頭癌細胞の核形態- SBF-SEM による 3 次元解析 -加藤良平（山梨大学総合研究部医学域人体病理学講座）
大野伸彦（自然科学研究機構生理学研究所分子神経生理研究部門）
井上朋大（山梨大学総合研究部医学域人体病理学講座）
目的: 乳頭癌は甲状腺から発生する悪性腫瘍の中では最も頻度が高く，女性に多い，リンパ節転移が多い，予連続切片画像を撮影した。撮影した画像の解析には画像解析ソフト（Fiji/Image J と Amira5.0）を用いた。

後が良好などの臨床的特徴が知られている。現在，乳頭結果: SBF-SEM にて撮像した 3 次元イメージ画像では，癌の組織細胞診断は，組織構造よりも腫瘍細胞の核所見

甲状腺乳頭癌核は，正常甲状腺の濾胞上皮細胞と比較し，によって規定されている。すなわち 1)核の溝 nuclear

核表面の不整や陥入がより明瞭であり，核の長径・体積・

groove (NG)，2)核内細胞質封入体 intranuclear cytoplasmic

表面積・真球度は有意に低い値を示した。INCI には外部

inclusion (INCI)，3)スリガラス状核 ground glass nucleiとの交通を伴うもの（Open INCI）と伴わないもの（Closed(GGN) である。しかしながら，特徴とされるこれらの核

INCI）がみられた。封入体には，内部が細胞小器官に乏所見は，主として切片上における 2 次元的局面（割面）

しいものや，dense core をもった顆粒をもつものが散見

での観察によるもので，実際の核形態の特徴を知るにはされたが，何れも Closed INCI のみでみられた。

3 次元的観察が必須である。そこで，今回我々は，連続

まとめ: SBF-SEM を用いて，核の陥入像や核内封入体

ブロック表面走査型電子顕微鏡 serial block-face scanningを観察し，それらの形成過程における変化を 3 次元的にelectron microscopy (SBF-SEM) を用いて乳頭癌細胞核のとらえることに成功した。すなわち，核の陥入像から断面を連続的に撮影し，その画像をモニター上に再構築

Open INCI となり，Closed INCI が形成されることが示唆して 3 次元的に観察した。

された。今後は，核内封入体と封入体内に存在する細胞

材料・方法: 山梨大学医学部附属病院で外科的切除さ小器官との関連についてさらに検討し，乳頭癌細胞の特れ た 甲 状 腺 乳 頭 癌 組 織 を ， 4%Paraformaldehyde と徴とされる核形態の意義について考察を加えたいと考

0.5%Glutaraldehyde の混合液で固定後，エポン包埋した。

えている。

観察には SBF-SEM を用い，厚さ 80nm で，500 枚程度の184

計画共同研究報告

12．軸索におけるミトコンドリアと滑面小胞体の相互作用の超微形態学的検討
寺田信生（信州大学大学院医学系研究科 保健学専攻医療生命科学分野）
大野伸彦（自然科学研究機構 生理学研究所

分子神経生理部門）

Nguyen Huy Bang，Thai Truc Quynh，Yang Sui（山梨大学大学院総合研究部 解剖学講座分子組織学教室）
Mitochondria associated membranes（MAM）と呼ばれず，ほぼ完全な脱髄が認められた。PLPtg の脱髄軸索にる小胞体とミトコンドリアの相互作用は脂質合成など

おいては野生型の有髄軸索に比較して，ミトコンドリア

を介してミトコンドリア機能維持に重要な役割を果たの体積の増加に伴い，MAM の総面積の有意な増加が見している。こうした相互作用やミトコンドリアの恒常性られた。MAM の密度(接着領域数/単位面積)に変化はな

維持の破綻は，ミトコンドリアの機能異常を介して，軸く，個々の MAM の面積の増加が認められた。一方で 1索の正常な機能や生存を障害する可能性が高い。そこで

カ月齢の野生型と PLPtg マウスでは MAM の面積に大き本研究では髄鞘蛋白の過剰発現による慢性脱髄マウス

な変化はみられなかった。以上の結果から，MAM の密モデル（PLPtg）を用いて，脱髄に伴う小胞体とミトコン

度と各 MAM の面積が別個に調節されており，慢性的なドリアの相互作用の変化をミクロトーム組み込み式走脱髄にともなって MAM の面積を増大させることでミト

査型電子顕微鏡を用いて解析し，軸索の変性に関わる可コンドリアと小胞体の相互作用の強化が惹起されるこ

能性について検討した。5 ヵ月齢の野生型マウスではほとが示唆された。現在，この相互作用の調節を行ってい

とんどの軸索に髄鞘形成が認められたが，PLPtg マウス

る分子機構の検討を進めている。

の視神経ではほとんどすべての軸索に髄鞘が観察され13．2 型糖尿病性上皮細胞障害に対する SGLT 阻害剤（フロリジン）の薬理作用の解明

齊藤笹野公伸（東北大学大学院医学系研究科 病理病態学講座 病理診断学分野）
成（自然科学研究機構 生理学研究所 脳機能計測・支援センター 電子顕微鏡室）
高木孝士（東北大学大学院医学系研究科 病理病態学講座 病理診断学分野）
大野伸彦（自然科学研究機構 生理学研究所 分子生理研究系 分子生理研究部門）

SGLT 阻害剤は糖尿病治療薬として用いられており，血EDX）では，灌流固定後に腎組織を採取し，還元オスミウ

糖降下作用に加え，血圧低下・心臓脳血管イベントの減少

ムを用いる OTO 法とウラン・鉛のブロック染色，電顕樹が期待されている。一方で，糖尿病性腎障害への治療効果脂包埋したものを用いた。SBF-SEM による連続断面画像や近位尿細管上皮細胞内の脂質代謝に及ぼす影響は不明

を取得後，超薄切片を作成し STEM-EDX による元素分析な点も多い。

定性マッピングを行った。顕微ラマン分光にて，腎臓組織

本研究では，高脂肪食負荷による２型糖尿病マウスモデの凍結切片上の成分分析を行った。

ルを用いて，糖尿病性近位腎尿細管障害における脂質代謝

LC-MS 解析の結果，STD-Vehicle（284,396 pmol/mg）の異常と SGLT 阻害剤（Phlorizin）投与の薬理効果を検証しSphingomyelin が HFD-Vehicle（137,903 pmol/mg）と HFD-

た。4 週齢雄野生型マウス（C57BL6J）に 20 週齢まで通常

Phlorizin（148,872 pmol/mg）の２群に比べ高い分布傾向を食（STD）もしくは高脂肪食（HFD）を与え，２型糖尿病示した。SBF-SEM の解析結果では，STD-Vehicle に対し

モデルマウスでは，体重増加と高血糖及び高脂肪血症が認

HFD-Vehicle の近位尿細管（S1～S3 領域）で，ミトコンドめられた。LC-MS 解析にて３群各３匹（STD-Vehicle・HFD-

リア（Mt）の断片化が認められた。HFD-Vehicle の S2 領

Vehicle・HFD- Phlorizin）の腎臓組織皮質領域でのリン脂域を中心に高電子密度のオートファゴソーム様構造（At）

質の定量解析を行った。解析には，各群の平均分布を重量が認められた。面白いことに，At が近位尿細管の管腔側

補正して比較した。電子顕微鏡解析（SBF-SEM・STEM-に脱落する形態像も認められた。HFD-Phlorizin では，Mt

185生理学研究所年報

第 38 巻（Dec，2017）

体積は増加し At は減少した。一部の S2 領域で大型の空野生型マウスに高脂肪食を与えることで，２型糖尿病性

砲形成が起き，ライソゾームと融合した形態像が認められ近位尿細管障害を惹起し，近位尿細管（S1～S3 領域）でた。HFD-Vehicle の S2 領域の At を STEM-EDX 元素分析

Mt の断片化と S2 領域の At にリン脂質（Sphingomyelin）

定性マッピングを行った結果，At にはリンの強い集積がの異常蓄積を起きることが明らかになった。細胞外膜に多認められた。顕微ラマン分光解析により，リンが集積したく存在する Sphingomyelin が細胞内の At に取り込まれ，At に Sphingomyelin とほぼ同一の Raman spectrum のピー

SGLT 阻害剤により除去される機構が示唆された。

クが確認された。

14．高脂肪食摂取下における腸管粘膜防御機能と吸収機構に関するメカニズムの解明
志茂齊藤

聡（健康科学大学 健康科学部作業療法学科）

成（自然科学研究機構 生理学研究所 脳機能計測・支援センター 電子顕微鏡室）
村松憲（健康科学大学 健康科学部理学療法学科）

大野伸彦（自然科学研究機構 生理学研究所 分子生理研究系 分子神経生理研究部門）
糖尿病神経障害により引き起こされる下痢や便秘は，テーションをおこない，アウエルバッハ神経叢内におけ

日常生活動作や QOL の低下を招き，臨床上で大きな問る軸索内の Varicosity およびシナプス集積の計測および題となっている。これらの発症機序として，腸管細菌叢

解析をおこなった。さらに，軸索内のミトコンドリアのの異常増殖や自律神経障害による小腸運動機能障害な体積および表面積を各群で比較検討した。その結果，通どが考えられているが，その病態や成因については未だ常食群に比較して高脂肪食群で平均体重増加と平均血不明な点が多い。本研究の目的は，腸管粘膜防御機能お糖値上昇がみられ，フロリジン投与後は高脂肪食群でのよび吸収機構において重要な役割を果たす，アウエル

み血糖値降下を認めた。形態学的解析では，通常食群にバッハ神経叢を連続ブロック表面走査型電子顕微鏡

おいてアウエルバッハ神経叢内の軸索での Varicosity に（SBF-SEM）を用いて 3 次元的再構築をおこなうことに多数のシナプス集積を認めた。一方，高脂肪食群では軸より，高脂肪食摂取下における腸管吸収機構のメカニズ

索径の減少を認め，Varicosity のシナプス集積はほとんど

ムを解明することである。

みられなかった。しかし，フロリジン投与後は Varicosity

実験には 4 週齢から高脂肪食の給餌を開始し，20 週齢まで飼育された 2 型糖尿病モデルマウス（高脂肪食群）に多数のシナプス集積とともに，軸索側枝の増加がみられた。

を用いた。一部は糖吸収阻害薬であるフロリジンを組織

これらの結果から，高血糖状態がアウエルバッハ神経採取の前日および当日に皮下投与した。対照群として通叢における Varicosity のシナプス動態の異常を惹起する常食で飼育された同週齢のマウス（通常食群）を使用しこと，さらに，糖吸収阻害薬フロリジンが軸索に保護的た。試料作製は，麻酔下で還流固定もしくは浸漬固定後，に作用する可能性が示唆された。今後の課題として，ミOTO 法によるブロック染色をおこない樹脂包埋した。こトコンドリアの解析では小型のミトコンドリアのセグ

れらの試料を SBF-SEM を用いて，連続断層像を取得しメンテーションに耐えうる解像度が不足していたため，た。画像解析は Amira5 および TrackEM2 によるセグメン

切削間隔および撮像条件の再検討が必要となった。

186

計画共同研究報告

15．SBF-SEM を利用した消化管 GLP-1 分泌細胞の絶食に伴う微細構造変化の解析
渡邉敬文（信州大学農学部動物生体機構学研究室）
亀谷清和（信州大学基盤研究支援センター機器分析部門）
大野伸彦（自然科学研究機構生理学研究所分子生理研究系分子神経生理研究部門）
グルカゴン様ペプチド-1（GLP-1）は摂食抑制作用のあFE-SEM の反射電子観察下において金コロイド銀増感標る内分泌ホルモンであり，食餌刺激で消化管の GLP-1 分

識部位は陽性像として検出され，EDS 解析でも銀の集積泌細胞（L 細胞）から分泌される。平成 27 年度までの研を認めたことから，金コロイド銀増感法と SBF-SEM を究により，絶食によって GLP-1 含有顆粒が小さくなるこ

組み合わせた本手法は有用であることが確認された。

と，複数の顆粒が集合した歪な顆粒が出現すること，ま透過型電子顕微鏡観察により，分泌刺激を受けない Lた，空胞状の構造物が多数現れることを確認し，オート細胞にはリソソームが出現し，リソソームと接する GLP-

ファジー機構の関与が示唆された。そこで，平成 28 年度

1 含有顆粒は分解され小さな顆粒として観察されることは GLP-1 とリソソームを蛍光二重染色した共焦点レーが示唆された。また，EDS 解析の結果から SBF-SEM 観

ザー顕微鏡での観察により GLP-1 分泌顆粒の分解と察で認めた歪な顆粒は複数の GLP-1 含有顆粒の集合にオートファジー機構の関連を解析した。また，平成 27 年より形成されたものであることが証明された。オート

度は金コロイド銀増感法による免疫染色と SBF-SEM を

ファゴソームを介さずに選択的に内分泌顆粒を分解す

組み合わせた手法による GLP-1 分泌顆粒の 3 次元的解析

る機構はクリノファジーと言われている。腸のパネート方法を確立したが，SBF-SEM 観察時に銀標識物の脱落の細胞においても本研究と同様にクリノファジーによる可能性を有識者から指摘されたため，SBF-SEM 観察前の分泌顆粒の分解と分泌顆粒の集合が電子顕微鏡観察にサンプルを FE-SEM の反射電子像と EDS により観察しより報告されている。以上より，絶食により分泌されな解析方法の検証を行った。

い GLP-1 分泌顆粒はクリノファジー機構により分解さGLP-1 分泌顆粒を含む L 細胞とリソソームの共局在率れる可能性が示唆された。

の解析では，絶食群の陰窩に存在する L 細胞に増加傾向

本研究の成果は，第 72 回日本顕微鏡学会学術講演会が認められた。SBF-SEM 観察用に作製したサンプルはで発表した。今後は論文に纏めて公表する予定である。

16．連続ブロック表面 SEM によるカエル舌の茸状乳頭上皮に分布する神経の三次元構造解析
田所治（松本歯科大学口腔解剖学講座）

大野伸彦，Huy Bang Nguyen（自然科学研究機構生理学研究所分子神経生理研究部門）
齊藤成（自然科学研究機構生理学研究所電子顕微鏡室）
安藤宏（松本歯科大学生物学講座）

本年度は，カエル舌の茸状乳頭上皮における神経の構みられたが，ミトコンドリアはさほどみられなかった。3D

造解析を行なった。また，substance P（SP）で免疫標識再構築では，神経は紡錘形を呈しており，自由面に向かっした上皮内神経を，３次元的に観察を行なうための試料て細長く伸びる３つの細胞質突起によって囲まれていた作製にも取り組んだ。

ことが明らかとなった。自由面からおよそ 6 μm 深いとこ

「茸状乳頭上皮の表層における神経の構造解析」では，神経の末端は舌の自由面からおよそ 100 nm 深いところに達していたことが分かった。神経の内部には小胞が豊富にろでは，神経が著しく括れており，括れたところの直上と直下には，Varicosity 様の形態がみられた。
「SP で免疫標識した上皮中の神経を，３次元的に観察187

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec，2017）を行なうための試料作製」では，固定液の調製，切片の上を覆っていた。Varicosity 様の形態も時折観察された。

作製法と適切な厚さ，SP 抗体の至適濃度，抗体の浸透時以上の結果の一部は論文として公表し，所属する学会

間，洗浄液，DAB 発色，オスミウム固定に関する検討をにおいてポスター発表を行なった。

繰り返し行ない，免疫反応と構造の保持に良好な条件を

今後は，SP で免疫標識を施した上皮内神経を連続ブ探った。透過型電子顕微鏡による観察では，SP 神経の末

ロック表面 SEM によってセグメンテーション･3D 再構

端は，自由面からおよそ 100 nm 深いところにみられ，内築を行い，味覚器における SP 神経の機能的意義につい部には小胞が観察された。SP 神経の末端は，自由面に向て考察を加えたいと考えている。

かって伸びる細長い細胞質突起に密接しており，突起の17．成体脳内における新生ニューロンの高速移動を制御する超微細構造の解析
澤本和延，金子奈穂子，澤田雅人，松本真実（名古屋市立大学）
大野伸彦（山梨大学）
古瀬幹夫（生理学研究所）
側脳室周囲組織である脳室下帯では，成体でも持続的

新生ニューロンは，嗅球への生理的な移動経路での移にニューロンが産生されている。産生された幼若な新生動の際に，鎖状の細長い細胞塊を形成し，互いを足場とニューロンは移動能が高く，嗅球まで高速で移動したのして移動している。傷害部への移動の際にも類似の細胞

ち成熟し，嗅覚神経回路の可塑性に寄与する。また傷害塊を形成するが，このときの新生ニューロン同士の接触

後には，損傷部に移動してニューロン再生に寄与する。

に質的・量的な変化が存在するかは分かっていなかった。

これまでに，この移動を制御する様々な分子が報告され

我々は脳梗塞モデルマウスを用いて，脳室下帯から傷害てきたが，実際に新生ニューロンがどのように周囲組部へ細胞塊を形成して移動している新生ニューロン間織・細胞と接し，移動に必要な足場を形成しているのかの接着構造・細胞間隙の形成を 3D-SEM を用いた 3 次元は不明である。本研究では，走査型３D 電子顕微鏡を用再構築法を行いて定量的に解析した（Matsumoto et al, in

いて，新生ニューロンの周囲組織との接触・接着形態を

preparation）。

網羅的に解析し，成体脳内での高速移動制御に関わる微③脳梗塞部へ移動する新生ニューロンと活性化アスト

小環境との相互作用の形態学的特徴を明らかにするこ

ロサイトの接触の解析とを目的とし，以下の解析を行った。

脳梗塞部への移動中に，新生ニューロンは高頻度に活①新生ニューロンの移動を制御する微細突起の形態解析

性化アストロサイトに接している。3D-SEM・3 次元再構

我々は，新生ニューロンが嗅球で移動を停止する際に，築法を用いた解析により，新生ニューロンとの接触面に微細な突起を形成することを見いだした。この突起の形成

おいて活性化アストロサイトの表面構造が変化してい

位置・周囲組織や成熟ニューロンとの空間的関係を 3D-ることが示された（Kaneko et al, submitted）。

SEM を用いた 3 次元再構築法を行いて解析した（Sawada④霊長類であるコモンマーモセットの正常・脳梗塞後のet al, submitted）。

脳内を移動する新生ニューロンにおいて，同様の解析を②移動する新生ニューロン間の接触の解析行うためサンプル作製・撮像条件の検討を開始した。

188

計画共同研究報告

18．連続ブロック表面－走査電子顕微鏡（SBF-SEM）による各種細胞微細構造の立体構造解析
深澤有吾，石川達也（福井大学・医学部・脳形態機能学分野）
SBF-SEM をはじめとする高分解能型 SEM による構造の相関直線の傾きが，シナプス結合種毎に固有であるこ

解析法は，生体組織の立体的な微細構造情報を従来法にとが明らかとなった。また，シナプス前構造（体積やシ比較して精緻に効率良く取得できる利点を持つ。そこでナプス小胞数）とシナプス後構造（スパインの体積等）

本研究課題では，生理研 3View-SEM（Merlin）により，との間にも相関する組み合わせが見つかり，シナプス前①大脳皮質発生過程における神経幹細胞の新規細胞突後が構造的協調性の元に構築されていることが示唆さ

起構造，②ニワトリ層状核細胞の樹状突起上シナプス分れた。現在，精神疾患モデルマウスの観察も行っており，布，③大脳皮質内アストロサイトの層構造特異的な形態，

近々に論文を投稿する予定である。その他の課題は，国④マウス海馬内シナプス結合構造の多様性と共通構造

内研究者の依頼に応じて試料作製と画像取得を行って特性」の解析などを明らかにすることを目的とした。まいる課題であり，主に生理研 Merlin を用いて観察を行い，た，⑤免疫標識された試料を 3 次元観察するノウハウの共同研究者らと共に解析した。課題③については既に投蓄積を目指し，生理研 Merlin と名古屋大学 FIB-SEM 機

稿し，①②については論文執筆中である。

Scios との観察特性の違いについても検討した。

⑤免疫標識組織試料の 3 次元観察に向けた技術基盤を④マウス海馬内シナプス結合構造の多様性と共通構構築するため，両機種で撮影した画像を比較した。タン造特性の解析では，同一試料から種々のシナプス結合のパク質用電子染色は Scios の方がコントラスト良く検出

前後構造を Merlin 及び Scios の両装置で撮影し，画像をでき，免疫反応の可視化にも優れていた。種々の検討に比較検討した。その結果，Merlin は観察面積と組織中のより，この Scios の免疫標識画像撮影における優位性は，特定部位の観察が行える点で優れ，Scios は Z 方向の分

電子線走査による帯電が起き難く，長時間の信号検出が解能とシナプス後肥厚の同定精度の点で優れていた。こ

行える点によることが判明したので，導電性樹脂によるの解析では，観察した全てのシナプス種で，前構造の体試料包埋で，Merlin による観察でも高コントラストのタ積とシナプス小胞の数，シナプス後スパイン体積とシナンパク質局在像と免疫標識像が得られることが示唆さ

プス後肥厚（PSD）の面積が有意な正の相関を持ち，それた。

19．細胞分裂過程を 1 細胞丸ごとレベルで 3 次元構造解析するための技術開発
岩根敦子（国立研究開発法人理化学研究所 生命システム研究センター）
大野伸彦（山梨大学 大学院総合研究部医学域基礎医学系 解剖分子組織学教室）

細胞や組織内の重要なイベントを可視化するために，ごとレベルで超微細構造解析を行っている。今年度は，

近年，様々な顕微鏡が開発されている。その中で電子顕

今まで，FIB-SEM を用いて得られたモデルと照らし合わ

微鏡観察は標的分子並びに細胞小器官だけでは無く，そせ，各顕微鏡の特性を活かした結果の比較検討を行った。

れを取り囲む環境を含めた超微細構造を可視化出来る

FIB-SEM 計測（Quanta, FEI 社）での約 16 時間での計利点がある。空間分解能が理論的には試料の厚さに影響

測では平均 10 細胞の情報に比べ，10 倍以上の構造情報を与えない生理学研究所に有る MERLIN 3View 装着のが得られたものの，一細胞毎の構造情報を取り出し，三スキャン電子顕微鏡（SBF-SEM）と三次元再構築法を用

次元構造可視化ソフトである Amira で詳細な解析をした

いて最小限度の細胞小器官を有するシゾンを生命の基

結果，25 nm～50 nm でのダイアモンドナイフの切削間隔本である細胞分裂過程のモデル生物として選び，細胞丸からは色素体内のチラコイド膜やグリコーゲンなどの189

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec，2017）

小粒子並びに細胞分裂に重要な役割を担っていると考を促し，分化開始前，また 3 日後，5 日後，7 日後の細胞えられ，FIB-SEM 観察では時々刻々その姿を変える細胞を得た。汎用性の光学顕微鏡による明視野観察で分化前内小器官であるペロキシソームの形の変化には十分にに単核であった細胞は 3 日目以降徐々に多核の細胞へと対応出来ず，50 細胞以上のセグメンテーション解析をし変化し，5 日目にはその一部は自動拍動運動を示し，細たものの残念ながらこれ以上の解析を行うことを断念

胞自体も太く大きな変化示した。分化誘導 5 日目と分化

せざるおえなくなった。そこで今年度途中より，標的構

誘導前の細胞を化学固定し，染色，樹脂包埋し，SBF-SEM

造体として動物細胞の分化へとシフトさせた。具体的ににより連続二次元画像を取得し，Amira を用いて三次元

はマウス横紋筋芽細胞株である C2C12 細胞が骨格筋細再構築を行ったプレリミナリーではありますが，結果を胞へと分化に伴い機能を得ていく過程を構造面からア以下に示す。また，大野先生にご協力頂き，申請者本人

プローチする系の立ち上げを行った。適切な基板上で生も SBF-SEM 観察の指導をうけました。

育した C2C12 細胞にウマ血清を用いて骨格筋への分化

図１：C2C12 細胞（上段は分化誘導前，下段は分化 5 日目）緑色の部分は核膜をセグメン
テーション抽出。左右は同じ細胞を異なる角度からの表示したもの。筋分化に伴い，多核化状態に加え，ミトコンドリアの形状変化や繊維状構造体が確認された。

20．精子の形態形成過程における精子細胞とセルトリ細胞間で見られる細胞膜および細胞内膜性構造物の三次元的構造解析
若山友彦（熊本大学大学院生命科学研究部・生体微細構築学分野）
大野伸彦（生理学研究所・分子神経生理研究部門）

精子形成は，精祖細胞の有糸分裂，精母細胞の減数分裂，た。その一つは，伸長精子細胞の先端部を取り囲むセルト

精子細胞の形態変化（精子完成）からなる。精子完成では，リ細胞の細胞膜直下にアクチン線維束とこれを細胞膜と精子細胞とセルトリ細胞の細胞膜を介する作用が重要で

サ ン ド イ ッ チ す る 小 胞 体 か ら な る apical ectoplasmic

あり，透過型電子顕微鏡により種々の微細構造が解明されspecialization（apical ES）である。apical ES は，円形精子細190

計画共同研究報告

胞を細長い細胞にする構造物と考えられている。精子の三を認めないが，中期になると精子細胞の先端部を取り囲む次元構造は明らかにされているが，apical ES の三次元構

ように小胞体が出現する。この小胞体は，従来に言われて造は十分に分かっていない。精子の形態形成を理解する上いた網目構造ではなく，ひと続きのシート構造であった。

で，apical ES の三次元構造の解明は重要である。ラット精

step 14 では，精子細胞の先端部を覆う小胞体の背側部に巣では，step 9 以降の精子細胞に対応するセルトリ細胞に小さな孔のみを見るが，腹側部には比較的大きな孔を認め

apical ES が認められる。そこで，10 週令のラットより精た。排精に近い step 19 の精子細胞では，小胞体の腔が狭巣を採取し，細切して固定し，FIB/SEM 観察用のエポン包

くなり，また，精子細胞の腹側部から突起状の tubulobulbar

埋標本を作製した。標本を観察し，SEM の連続画像を取

complex（TBC）見られた。この TBC は，精子細胞の頭部得した。得られた画像データは，FIJI（ImageJ）を用いてからセルトリ細胞内に伸びる。セルトリ細胞内の複数の小TIFF 画像に変換して軸合わせをし，step 9 以降の精子細胞胞体が，この TBC と平行に走行した。本研究により，網の先端部とこれを取り囲むセルトリ細胞の部位を画像解目構造だと考えられていた apical ES を構成する小胞体が析した。FIB/SEM 観察では，細胞骨格であるアクチン線維

シート構造であることが分かり，また，TBC と平行に走を観察できないため，小胞体に着目することで apical ES

行する小胞体も見られることが分かった。

の全体像を捉えることにした。step 9 の前半には apical ES

21．多光子顕微鏡を用いた嗅球ニューロンのターンオーバーを制御する
微小環境の可視化解析
澤本和延，澤田雅人，荻野崇（名古屋市立大学大学院医学研究科再生医学分野）

哺乳類の脳室下帯では，成体でも神経幹細胞が存在し，

グ法を用いて，ニューロンのターンオーバーと血流の関生涯にわたり新生ニューロンを産生している。産生され係を解析した結果，新生ニューロンの定着は血流の多い

た新生ニューロンは，嗅覚の一次中枢である嗅球へと移

血管の近傍で生じることが明らかになった。新生ニュー動し，抑制性介在ニューロンとして成熟する。一方，古ロンの定着における嗅覚入力の役割を解析するため，カいニューロンは細胞死を起こしており，嗅球では抑制性

ルシウム指示薬を経鼻注入して嗅細胞に導入し，嗅覚刺ニューロンが常に入れ替わることで嗅球神経回路を維激装置と組み合わせたカルシウムイメージング法を確持している。過去の研究では，生きた動物で同一ニュー立した。さらに，嗅覚刺激に応じて活性化した糸球体でロンを長期間追跡することが困難であったため，ニューは血流が上昇することを明らかにした。現在は，本イ

ロンのターンオーバーの制御機構は十分に研究されてメージング法を用いて，嗅覚入力依存的な嗅球糸球体活いなかった。我々は以前，生理学研究所生体恒常性発達性化と血流増加，新生ニューロンの定着の関係を解析中

研究部門との計画共同研究により，多光子顕微鏡を用いである。

た嗅球ニューロンの生体イメージング法を確立し，嗅覚

ミクログリアは脳内の免疫細胞であり，死細胞を貪食

入力による嗅球ニューロンのターンオーバーの時空間することで周囲の微小環境の恒常性を維持する。これま的制御を報告した（Sawada et al., J Neurosci, 2011）。しでに，嗅球ミクログリアによる死細胞の貪食が嗅覚入力

かし，その詳細な制御メカニズムは不明である。そこでの影響を受けることを明らかにした。現在，ミクログリ

本研究では，ニューロンのターンオーバーが生じる周囲アによる死細胞の貪食を抑制する実験系を確立し，新生の血管およびグリアとの関係に着目し，確立した生体イニューロンの定着に与える影響を解析中である。

メージング法を発展させて，ニューロンのターンオー

以上の結果は，血流やミクログリアが嗅球ニューロン

バーが生じる微小環境とその制御機構を in vivo で解析のターンオーバーを調節することで，嗅球神経回路の可することを目的とした。

塑性を制御している可能性を示唆している。

これまでに，ニューロンと血流の同時生体イメージン

191

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec，2017）22．神経回路形成におけるクラスター型プロトカドヘリンの解析
松下健一郎，八木健（大阪大学 大学院生命機能研究科 時空生物学講座 心生物学研究室）

中畑義久，和氣弘明，鍋倉淳一（生理学研究所 基盤神経科学研究領域 生体恒常性発達研究部門）
本研究では，クラスター型プロトカドヘリン（以下，

実験の結果として，コントロールである野生型の神経

cPcdh）によるシナプス形成メカニズムを明らかにするこ細胞では，培養後 7 日目のサンプルにおいて，神経細胞とを目標に研究を行った。神経回路の形成は，脳の発達の突起の伸縮が視野内の各所で観察された（図参照）。

段階における重要なプロセスであり，cPcdh は，マウス

また，軸索とフィロポディアが Pcdh-γA3-tdTomato をで 58 種類のアイソフォームを持つ細胞接着分子であり，介して接着する瞬間の観察も行うことができた。この接ホモフィリックな接着活性による特異的な相互作用が着点では，Pcdh-γA3-tdTomato がや 20 分程留まり，その知られている。これまでに，cPcdh 欠損マウスの解析に後，接着点が安定し，フィロポディアの運動が弱まった。

より，神経回路の異常が認められており，cPcdh はシナ

このことから Pcdh-γA3 分子は細胞の接点に輸送され，プス形成メカニズムにおいて重要な役割を果たしていシナプス形成の初期における神経細胞の接着に関与すると考えられている。しかし，実際にシナプス形成過程

ることが示唆された。培養後 14 日目でも突起の伸縮はにおいて cPcdh がどのような挙動をしているのかは明ら

頻繁に見られ，培養後 21 日目では伸縮が終わり，ほとん

かになっていない。そこで本研究では，マウスの神経細ど動きが見られなかった（図参照）。一方，cPcdh 全欠損

胞に cPcdh の発現ベクターを遺伝子導入し，経時的イの神経細胞では，培養後 7 日目は野生型と同様に突起がメージングによって cPcdh 分子及び神経細胞の動態を解良く動いていたが，突起同士の接触は観察出来ず，また析した。

14 日目ですでに突起の伸縮が終了していた。また，これ実験には，58 種類の cPcdh をすべてノックアウトしたまでに cPcdh タンパク質が，シナプス成熟因子である

マウス（cPcdh 全欠損マウス）と野生型マウスを用いてニューロリギント結合してることも明らかとなった。

行った。胎生 16 日目の胎児から海馬神経細胞を分散処理した後，エレクトロポレーション法によって cPcdh の1 アイソフォームである Pcdh-γA3 を発現するベクター（C 末端に tdTomato を蛍光標識）と eGFP の発現ベクターを導入した。この処理を全欠損および野生型マウスの神経細胞に対して行い，播種直前の状態で生理学研究所に輸送し，培養および観察を行なった。観察は培養後
7 日，14 日，21 日にそれぞれ行ない，cPcdh 分子の動態
を tdTomato，神経細胞の動態を GFP の蛍光によって検出し，1 つの視野について 2 分毎に画像を取得して経時的なイメージング解析を行なった。

23．メカノ作動性分子を標的としたドラッグリポジショニング研究津田誠，齊藤秀俊，山下智大，白鳥美穂，高露雄太（九州大学大学院薬学研究院）
下田

翔，黒原

健，渡嘉敷彩音（九州大学薬学部）

筋萎縮性の疾患は予後不良で難治性であり，有効な治筋・平滑筋・骨格筋）のメカノ作動性膜タンパク分子と療法の確立が急務とされている。本研究では，筋細胞（心して働く TRP チャネルやプリン作動性受容体が，痛みや192

計画共同研究報告

かゆみの発症にも関与することに着目し，これら分子を相互作用しうる RGD 配列が存在し，RGD を RGE に変標的とするケミカルツールの探索を目的とするスク

異させることで P2Y6 受容体を介した自発的な Ca2+振動

リーニング系の構築を行った。TRP チャネルについては，や機械的伸展刺激による細胞内 Ca2+濃度上昇がほぼ完全

平滑筋細胞の収縮型への筋分化に対する負の制御因子に抑制された。これらの結果は，P2Y6 受容体の細胞外となることに着目し，GFP 融合型 SM22α タンパク質のRGD 配列が P2Y6 受容体に依存した Ca2+シグナリング活安定化を指標にした細胞評価系を構築した。GFP-SM22α性化に重要であることを強く示唆している。さらに，を安定発現した細胞株では，TGFβ 刺激により有意な傾

P2Y6 受容体の唯一の阻害化合物 MRS2578 が親電子性の向増加が認められ，TRPC6 チャネル遺伝子欠損によって高いイソチオシアネート基を２つ持つことに着目し，機も同様の蛍光増加が認められた。TRPC3/6 チャネル阻害能性食品に含まれるイソチオシアネート化合物 20 種類活性が報告されている 7 種類の化合物を用いて再現性をを用いて P2Y6 受容体阻害活性の検討を行った。その結調べたところ，2 種類の化合物だけが蛍光増強作用をも果，イソチオシアネート基を１分子中に１つ含むものよ

つことが明らかとなった。これら 2 化合物は確かにマウりも２つ含む化合物のほうが高い P2Y6 阻害活性を示す

ス下肢虚血後の末梢循環障害を有意に改善させた。以上傾向があることを見出した。イソチオシアネート化合物の結果から，TRPC チャネル阻害活性と平滑筋細胞の筋は機械的伸展刺激により惹起される心筋細胞の持続的分化が相関するわけではないことが示された。

な Ca2+濃度上昇を有意に抑制した。しかしながら，P2Y6

一方，P2Y6 受容体を安定発現させたラット心筋細胞

受容体の細胞外ドメインに４つのシステイン残基が存

株 H9c2 をガラスベースディッシュに播種しても何ら応在するものの，イソチオシアネート基とこれらシステイ

答が見られなかったものの，機械的伸展刺激用のシリコ

ンとの化学反応（親電子修飾）は観察されなかった。以ンラバーディッシュ上に播種したときだけ自発的な Ca2+

上の結果から，イソチオシアネート化合物は P2Y6 受容振動（オシレーション）を発生させることを明らかにし体を化学修飾非依存的に抑制する可能性が示された。

た。P2Y6 受容体には細胞外ループ上にインテグリンと24．循環ショック時の自律神経調節における TRP チャネルの役割
谷田守（金沢医科大学 医学部 生理学Ⅱ講座）
富永真琴（細胞生理研究部門）

循環ショック（出血性ショック，アナフィラキシー

直後の RSNA 増大作用は迷走神経切除と動脈圧受容器切ショック）時では，防御機構として自律神経系が働くこ除によって消失した。これらの実験事実より，マウス出とがわかっている。本研究では，循環ショック時の自律血性低血圧直後の RSNA 増大作用は動脈圧受容器反射を神経調節に関与する可能性が高く，感覚神経に発現する介している一方で，出血ショック時の RSNA 抑制反応はTransient Receptor Potential Vanilloid 1（TRPV1）チャネル

求心性迷走神経系の TRPV1 チャネルを介していることの役割について明らかにすることを目的とした。

が示唆された。

麻酔下マウスの腎臓交感神経活動（RSNA），血圧及び卵白アルブミン皮下投与で感作したマウスを麻酔下

心拍数を電気生理学的方法で計測して，出血性低血圧をで抗原を静脈内投与するとアナフィラキシーショック

引き起こした。出血直後に RSNA は増大し，その後，有が惹起される。本研究では，麻酔下マウスでアナフィラ

意に低下する二相性の反応を示した。また心拍数も有意キシーを惹起すると，抗原投与直後から投与後 1 分までに低下した。この RSNA 及び徐脈は迷走神経切除や血圧上昇とともに RSNA 抑制反応が観察され，その後，

TRPV1 阻害剤である capsazepine 静脈内前投与によって4 分より血圧は低下した。また RSNA は 15 分に投与前消失した。また TRPV1 ノックアウトマウスで出血性低置に復した後，進行性に増大した。また心拍数は抗原投血圧による RSNA 及び徐脈反応が消失した。さらに出血

与直後から増大した。アナフィラキシーによる RSNA 増

193

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec，2017）

大反応と心拍数増大反応が圧受容器切除により消失し低血圧における RSNA 及び心拍数増大反応は迷走神経求たが，アナフィラキシーによる RSNA の二相性反応は迷心路や TRPV1 チャネルではなくて，圧受容器反射を介走神経切除や TRPV1 ノックアウトマウスでも残存してしていることが示唆された。

いた。これらの実験事実から，マウスアナフィラキシー

25．生体リズムを制御する温度感知機構の解明
太田

航，吉村

崇（名古屋大学大学院生命農学研究科）
富永真琴（生理学研究所）

地球上に棲む生物では，原核生物から真核生物に至る探索した結果，2 つの TRP チャネル欠損マウスにおいて，までのほぼすべてにおいて，行動や遺伝子発現，ホルモ

温度変化に対する応答性の低下を見出した。しかし，こン分泌などの自発的なリズム現象が観察される。このよ

れらの 2 種類のいずれにおいても，単独の欠損では温度

うな性質を「生体リズム」といい，中でも睡眠覚醒サイ

変化への応答性が完全に消失した訳ではなかったこと

クルのように約 24 時間周期で繰り返されるものを「概から，今年度はこれら 2 つの TRP チャネルのダブル

日リズム」と呼ぶ。概日リズムの周期を環境変化の周期

ノックアウトマウスを作製し，マスキング反応に及ぼすと一致（同調）させることは，食物の獲得効率，あるい影響を検討した。

は捕食者との遭遇リスクなどを予測する形で自らの生作出に成功したダブルノックアウトマウスを用いて，存確率の向上に貢献する優れた適応戦略である。ほとん

環境温度変化により誘導されるマスキング反応を定量

どの生物において，概日リズムの主な同調因子は明暗サ的に評価した結果，それぞれのシングルノックアウトとイクル（光）であることから，生体リズムに対する光の比較して有意な差こそ認められなかったものの，環境温影響については多くの知見が残されている一方で，光と度変化への応答性がより低下する傾向が認められた。こ

並んで毎日周期的に変化する環境要因である「温度」のの結果は，環境温度によるマスキング現象には 2 つの影響については，多くの謎が残されている。そこで本研

TRP チャネル以外の温度センサーも関与している可能性

究では，生体リズムを制御する温度感知機構を明らかにを示唆すると同時に，少なくともこれら 2 つの TRP チャ

することを目的とした。

ネルの関与を支持するものとなった。

昨年度までの共同研究において，環境温度変化が「マ

現在は，温度入力からマスキング反応の誘導へとつな

スキング反応」と呼ばれる，急激な環境変化に対する適

がる神経回路の解明を目的とし，環境温度変化によるマ応行動を誘導することを発見した。また，数種類の TRP

スキング反応時に活性化する神経核の化学的破壊実験

チャネル欠損マウス（TRPV1, V3, V4, M2, M8 それぞれを進めている。

を欠損）を用いて，この現象を制御する温度センサーを26．骨格筋細胞の可塑性発現における温度受容体の役割解明
後藤勝正（豊橋創造大学大学院健康科学研究科）
内田邦敏，富永真琴（細胞生理研究部門）
骨格筋細胞は外的刺激に応じた収縮を行うことで，自制御因子として機能することが示唆される。これまで温身の機能や形態を適応させる大きな可塑性を持つ。骨格

熱刺激が筋肥大や損傷骨格筋の再生，萎縮筋の再成長を筋収縮に伴い骨格筋細胞内に熱ショックタンパク質が引き起こすことを確認したが，温度受容体の関与は不明

発現することから，熱刺激は骨格筋細胞の可塑性発現のである。そこで本研究では，骨格筋可塑性発現における194

計画共同研究報告

熱刺激受容における温度受容体 TRPV1 および TRPV4 のウスを用いて，機能的過負荷による代償性筋肥大におけ生理的役割を追究することを目的とした。

る TRPV4 欠損の影響を検討した。TRPV4 欠損マウスに実験には，TRPV1 欠損マウス，TRPV4 欠損マウスな対して，ヒラメ筋および足底筋の共同筋である腓腹筋腱

らびに野生型マウス（C57BL/6N）を用いた。まず，TRPV1を切除して，ヒラメ筋および足底筋を機能的過負荷状態

欠損マウスおよび野生型マウスを用いて，廃用性筋萎縮にすることで代償性に肥大させた。ヒラメ筋では，2 週とその後の再成長に対する TRPV1 欠損の影響を検討し間の過負荷の影響は認めなかったが，4 週間の過負荷にた。両マウスに対して，2 週間の後肢懸垂を負荷して，より有意な筋肥大が観察された。足底筋では，過負荷 2

廃用性筋萎縮を惹起した。2 週間の後肢懸垂後に通常飼週間後ですでに有意な筋重量の増大が観察された。
以上の結果より，TRPV1 は機械的負荷の増減を検出し，

育に戻して後肢への荷重を再開し，2 週間飼育すること
でヒラメ筋および足底筋に廃用性萎縮と再成長を惹起

筋タンパク合成あるいは分解を変調させる機能に関わさせた。その結果，TRPV1 を欠損するとヒラメ筋では廃ることが示唆された。一方，TRPV4 は少なくとも機械的用性萎縮による筋重量の低下が増大した。また，再荷重

刺激増大による筋タンパク量の増加には関与しないこ

時負荷による萎縮筋の再成長が TRPV1 欠損により部分とが示唆された。今後さらに細胞内シグナル伝達系を含的に抑制された。一方，足底筋では，廃用性萎縮に TRPV1

めた詳細な解析を進め，骨格筋の可塑性発現における温欠損の影響は認めなかったが，再荷重による再成長が度受容体の役割の全貌解明を目指したいと考えている。

TRPV1 欠損により部分的に抑制された。また，TRPV4 マ

27．脂肪細胞における UCP1 発現制御における TRP チャネルの機能解析
河田照雄，後藤剛，Kim Minji（京都大学大学院農学研究科）
内田邦敏，富永真琴（細胞生理研究部門）

褐色脂肪細胞に特徴的な高い熱産生能は，ミトコンドリ

損マウスでは本作用は認められず，KetoA 摂取による

ア内膜上に特異的に存在するプロトンチャネルである脱TRPV1 依存的な褐色脂肪組織機能の活性化および抗肥

共役タンパク質１（UCP1）の機能に依存する。様々な TRP

満作用が示唆された。

チャネルの活性化には，脂肪組織における UCP1 発現を増KetoA エチルエステル（KetoA-Et）の経口単回投与が加させるものが存在し，肥満症に対する新たな予防・治療

脂肪組織中の UCP1 発現に与える影響について検討したの標的として，TRP チャネルを介した褐色脂肪組織機能ところ，KetoA-Et 投与後により肩甲骨間褐色脂肪組織お調節が注目されている。本研究は，特に食品由来油脂によ

よび鼠蹊部白色脂肪組織中の UCP1 発現量の増加が認め

る TRP チャネル活性化と褐色脂肪細胞機能の関連性につられた。KetoA-Et 単回投与による UCP1 発現亢進はいて明らかにすることを目的として行った。

TRPV1 欠損マウスでは観察されず，TRPV1 機能を介し昨年度までの共同研究において，n-3 系多価不飽和脂たものであることが明らかとなった。また，β-アドレナ

肪酸，エイコサペンタエン酸やドコサヘキサエン酸摂取

リン受容体アンタゴニスト存在下においても KetoA-Et

時に TRPV1 依存的な褐色脂肪細胞機能亢進が惹起され投与による UCP1 の発現亢進作用が消失したことから，ることを明らかにしてきた。今年度は，これまでの共同

KetoA-Et 投与は交感神経活動亢進作用を介して，UCP1

研究によって見出した TRPV1 活性化作用を有する腸内発現量を増加させるものと推察された。更に，KetoA-Et

細菌によってリノール酸から代謝生産される脂肪酸，投与による UCP1 発現亢進は消化管における迷走神経切KetoA（10-keto-12c-18:1）の TRPV1 活性化を介した生理除によって消失したことから，KetoA は消化管の TRPV1

機能についても検討を行った。

によって受容され，求心性迷走神経を介して，交感神経

KetoA の長期摂取は，野生型マウスでは褐色脂肪組織
機能の亢進を惹起し，抗肥満作用を示したが，TRPV1 欠

活動の亢進を惹起し，褐色脂肪組織機能を亢進させることが示唆された。

195

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec，2017）28．脳損傷に対する局所脳冷却の開発と分子的解析
鈴木倫保，藤山雄一（山口大学大学院医学系研究科 システム統御医学系学域 脳・神経病態制御医学領域 脳神経外科学分野）
富永真琴（細胞生理研究部門）
脳神経外科分野では重症頭部外傷に対して脳低温療

じ脳温である 37℃群に比較して，25℃，30℃の局所脳冷法を施行しているが，現状では全身を冷却するために合却群の損傷面積は有意に小さかった。これは局所脳冷却併症が多く侵襲が高いという問題がある。そのため，山の脳保護作用を示したものである。

口大学では脳局所冷却の脳損傷患者への応用を目指し

TRPM2 欠損マウスと TRPV4 欠損マウスを用いた局所て研究している。本研究では，体温や脳温等のマウス生

脳損傷実験を，局所脳温を一定とした系で行った。

理学的パラメーターを同時にモニタリングしつつ局所

TRPM2，TRPV4 の欠損マウスでの損傷面積は，野生型マ

脳温度を自由に調節可能な実験系の構築，並びに温度セ

ウスの損傷面積と比較して有意に小さかった。これはンサー分子である温度感受性 TRP チャネルに着目し，温TRPM2，TRPV4 チャネルが脳保護作用に関与している

度生物学を用いた中枢神経損傷に対する局所脳冷却の可能性を示したものである。

分子メカニズムを明らかにすることを目的とする。

局所脳冷却を可能とする動物実験系の確立と局所脳マウスを用いた局所脳損傷モデルの歴史は長い。しか損傷に対する局所冷却効果の証明をすることができた。

し，実際の損傷部位の脳温度を直接測定し，かつ脳温を今後，局所脳冷却が実際に neuron に作用しているのかそ

自在に変化させうる実験系はいままでにない。マウス深れとも glia に作用しているのかを解明することを目標と部体温を一定に保ちつつ，かつ損傷部位の脳温をペルする。また，局所冷却は温度を介した現象であり，温度チェ素子によって自在に変化させうる実験系の構築を

感受性 TRP チャネルの関与は間違いない。チャネルを介行った。

した分子メカニズムを明らかにすることで将来の臨床構築したマウス局所温度制御系を用い，局所脳損傷後の損傷部位に対して 25℃～40℃の範囲で 3 時間温度を医学で「全身冷却から局所脳冷却療法へのシフト」を目指していく。

維持し，1 週間後の損傷面積を検討した。深部体温と同29．咀嚼刺激と高次機能の連関メカニズムの解明
中島友紀，福島由香乃，井上 維（東京医科歯科大学 大学院医歯学総合研究科 分子情報伝達学分野）
成長期における軟食飼育による咀嚼刺激の低下は，海を与えることを発見していた。今回の共同研究によって馬や脳神経系の発育を妨げ認知機能や学習障害を引き記憶・学習を司る脳領域である海馬の解析から，咀嚼刺起こすと言われている。しかし，その詳細な神経回路基激の変化が神経活動やシナプス形成，神経栄養因子

盤や関連分子に関しては明らかになっていない。本研究（brain derived neurotrophic factor: BDNF）の発現に影響

では軟食飼育環境が記憶学習関連部位である海馬でのし，神経細胞の維持に関わることを発見した。さらに咀

分子伝達経路・組織組成に影響を与えることを生化学・

嚼刺激による神経活動の変化を大脳皮質辺縁系第一運

組織学・行動学的な手法を用い，そのメカニズムを総合

動野と第一感覚野で比較したところ，第一運動野優位に的に明らかにすることを目的とする。

影響を及ぼすことが明らかとなった。

現在までに報告者は離乳期から成長期にかけて粉末

以上より成長期に咀嚼刺激が低下すると，顎骨や咀嚼飼料飼育による咀嚼刺激を低下させたマウスにおいて，筋の成長が阻害され，さらには脳内で神経活動やシナプ

顎顔面組織の成長発育，さらには記憶・学習機能に影響

ス形成が低下し，神経細胞数が減少する事によって記196

計画共同研究報告

憶・学習機能が障害されることが明らかになった。

ズムがさらに詳細に解明されることによって，記憶・学

本研究成果は，認知症や記憶・学習機能障害の予防において咀嚼機能の維持または強化が有効であることを習機能障害の新たな治療法や予防法の分子基盤が確立されることが期待される。

示唆する。将来，咀嚼機能と脳機能を結びつけるメカニ

30．胎生期の脳形成過程におけるミクログリアの動態と機能の解明
宮田卓樹，服部祐季，齋藤加奈子，川添亮太郎，野口奈美子（名古屋大学大学院医学系研究科）
従来，脳形成に関しては，ニューロンやグリア細胞，につながったまま胎仔脳内のライブ観察を行う手法をその前駆細胞など，神経外胚葉由来の細胞群を対象に研新たに確立し，神経系前駆細胞や免疫系細胞の動態を捉究が進められてきたが，脳原基には免疫系の細胞も存在えることが求められる。今年度，まず母体の管理（保温すると近年理解されるようになった。免疫細胞のうち，器による体温維持，吸入麻酔の条件）を整備するとともミクログリアは成体脳において脳内環境の管理，神経回に，観察条件を最適化することをめざし，胎児の観察条路の構造リモデリングを支えることが示唆されている

件と固定等の手法の検討を行ったが，母体の子宮の可動が，胎生期におけるその機能は不明である。そこで，胎域を増すための外科的手術法，固定方法が確立され，観生期の脳形成におけるミクログリアの動態および神経察の際に問題であった母体・胎仔由来の揺動をほぼ完全系細胞との相互作用の意義を明らかにし，新しい理解をに抑えることができた。CX3CR1-EGFP Tg マウスを用い得ることを目指す。これまで，取り出した脳原基をスラたミクログリアの観察では，特定の層からより深部へ向

イスし，培養下で共焦点レーザー顕微鏡によるライブ観

かう移動，あるいは逆に脳膜方向に向かう移動，さらに察を進めてきたが，組織の切断や血管の破綻による影響

は接線方向に移動するものなど，部域や発生ステージにが否めなかった。そこで，より生体内の状況を模した観

応じて多様な移動様式が観察された。

察を遂行する為，二光子レーザー顕微鏡を用いて，母体

31．灰白質の髄鞘の生理的機能意義の探索および関与分子の同定
和氣弘明（生理学研究所生体恒常機能発達機構研究部門）
村松里衣子（大阪大学大学院医学系研究科分子神経科学）
オリゴデンドロサイトは，脳と脊髄から成る中枢神経

め，白質のオリゴデンドロサイトと灰白質のオリゴデン

系のグリア細胞の一種である。オリゴデンドロサイトはドロサイトは機能的に異なる役割を持つ可能性が推察

脳脊髄に広く分布しており，白質のオリゴデンドロサイ

されているが，その実体については不明な点が多く残さ

トは神経軸索を取り囲み，髄鞘を形成している。髄鞘は，れている。

跳躍伝導の制御や内部の神経軸策への栄養供給を担う

本研究では，白質のオリゴデンドロサイトと灰白質のオ構造物であるため，白質のオリゴデンドロサイトの構造

リゴデンドロサイトの違いが，跳躍伝導の制御の差を生み的/機能的障害は，精神疾患など種々の疾患の発症や悪化だすものと想定し，本年度は，白質と灰白質のオリゴデンに関与すると指摘されている。灰白質にもオリゴデンド

ドロサイトの差を抽出することを目的とした。白質と灰白

ロサイトは分布しているが，白質のオリゴデンドロサイ

質のオリゴデンドロサイトを個体から純度高く採取する

トと比較すると髄鞘形成に対する寄与度は低い。そのたことが技術的に困難なため，まずは in vitro で，神経細胞

197

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec，2017）の細胞体からの距離で白質と灰白質を模擬する実験系をていた突起の中央にメスで切れ込みを入れ，遠位の細胞を構築した。神経細胞とオリゴデンドロサイトの共培養を行そぎ落とした後に細胞を回収（近位群，白質を模擬），まうため，神経細胞側はマウスの大脳皮質の explant culture

たは近位の細胞をそぎ落とした後に細胞を回収（遠位群，を用いた。神経突起の伸長を確認後，同培養へ，マウス脳灰白質を模擬）した。回収後，各群の細胞から市販のキッ由来のオリゴデンドロサイト前駆細胞（Oliogodendrocyte

トを使用して遺伝子を回収できること確認した。今後は，precursor cells, OPCs）を加えた。OPC 播種の２日後に，T3

この条件で採取した遺伝子の発現変動を解析し，群間で差等を含む培地へ置換し，人為的に OPC をオリゴデンドロがある遺伝子が白質と灰白質のオリゴデンドロサイトのサイトへ分化させた。オリゴデンドロサイトへの分化を形

機能の差を担うか，検討していきたい。

態学的に確認後，explant を取り出し，explant から伸長し32．中枢神経症状を伴うリソソーム酵素欠損症モデルマウスのミクログリアの活性化イメージングと発症制御機構の解明
伊藤孝司（国立大学法人徳島大学）
和氣弘明（国立大学法人神戸大学）
ガラクトシアリドーシス（Galactosialidosis, GS）は，リ

第 6 イントロンの 5’スプライス部位のコンセンサス配ソソーム酵素のカテプシン A（Cathepsin A, CTSA）の遺列に塩基置換を導入し，スプライシング異常を誘導する

伝子変異が原因で，カルボシキペプチダーゼとしての触変異ノックインマウスを用い，同マウスが，GS と同様の媒活性（CathA 活性）と，リソソーム内で糖鎖分解酵素

病態や臨床症状を示すが否かを検討した。その結果，本のノイラミニダーゼ 1（NEU1）と β-ガラクトシダーゼ

変異のホモ接合体は，生後，5 週齢頃から，しゃっくり（GLB1）と多酵素複合体を形成に基づく，NEU1 の活性に似た，ミオクローヌス様の痙攣や，顔貌の異常，四肢化及び GLB1 のプロテアーゼによる生理的分解からの保の浮腫，脊椎の変形などの GS 患者と極めて類似した症

護機能が遺伝的に欠損する常染色体劣性遺伝病である。

状を発症することが明らかになり，GS モデルとして有本疾患は，CathA，NEU1 及び GLB1 活性の同時低下，用であることが示された。

NEU1 の基質である末端シアル酸含有糖鎖の患者組織へ

また 5 週齢以降のホモマウスの脳内では，小脳をはじの過剰蓄積及び中枢神経症状などをはじめとする多様め，CD68 陽性のミクログリアの活性化が亢進しており，な全身症状を伴って発症する先天性代謝異常症である。

同マウスの中枢神経症状との関連が示唆された。さらに，

本疾患の発生頻度は，10 万人出生児当り 1 人程度である

ヒト CTSA 遺伝子を絹糸腺組織で高発現する組換えカイが，日本人に多く，世界での症例報告の 60%程度が日本

コの繭から精製したヒト CTSA 前駆体タンパク質を，10人症例で占められている。また日本人若年・成人型症例

週齢の GS モデルマウスの脳室内に投与すると，1 週後の 90%以上で共通して，少なくとも一方の CTSA 対立遺には，ミクログリアの活性化を抑制することが明らかに

伝子に，第 7 イントロンの 5’スプライス部位の第 7 エなり，中枢神経症状に対する治療効果が期待された。今キソンのスキッピングを起こす 1 塩基置換変異があり，後は，本 GS マウスの脳内ミクログリアの活性化及びCTSA 欠損症の病因になっている。

CTSA 補充による制御機構を解明していく予定である。

本共同研究では，最近作成した，マウス Ctsa 遺伝子の198

計画共同研究報告

33．小脳をモデルとした抑制性ニューロンの数の制御メカニズム金子涼輔（群馬大学大学院医学系研究科）
平林真澄（生理学研究所）
我々の脳神経系において「抑制性ニューロンの数」はより同定した。次いで，本遺伝子を含む細菌人工染色体

適切に制御されている。例えば，抑制性ニューロン数の（BAC）を購入した。現在は Cre 組み換え酵素およびテ

異常は精神疾患の一因となる。さらに，進化の過程で霊トラサイクリン応答性遺伝子発現制御因子 tTA を挿入す

長類は抑制性ニューロン数が増加した。これらは高次脳るべく本 BAC を改変している。完成後はトランスジェ

機能発現における抑制性ニューロンの「数」制御の重要

ニックマウス作製のためマウス受精卵へ導入する。

性を示唆する。しかし，その「数」制御メカニズムには未解明な部分が多い。

サブテーマ２では，どの細胞タイプにおける Pcdh-g が小脳抑制性インターニューロン数の制御に関わるかを本研究では申請者らの知見「プロトカドヘリン （γ Pcdh-調べた。そのため，小脳の各細胞タイプ特異的な Cre マg）欠損マウスにおける小脳抑制性インターニューロン

ウスと Pcdh-g flox マウスとを交配した。今年度はプルキ数の半減」（未発表）のメカニズムを解明し，抑制性

ンエ細胞特異的に Pcdh-g を欠損するマウスが得られた。

ニューロン数の人為的操作方法を開発する。これにより，本マウスを灌流固定後，脳切片を作製し，組織学的に解精神疾患の新たな治療法を開発すると共に霊長類脳の析した。その結果，本変異型マウスの小脳抑制性イン

進化機構の一端を解明する。

ターニューロン数は野生型マウスと同程度であった。本

今年度は以下２つのサブテーマを進めた。（１）小脳

結果は，プルキンエ細胞における Pcdh-g は小脳抑制性

抑制性ニューロン特異的遺伝子発現操作実験系の開発，

ニューロン数の制御への寄与は低いことを示唆してい（２）小脳抑制性ニューロン数の制御メカニズム解明。

る。今後は，顆粒細胞特異的 Pcdh-g 欠損マウスを作製し，サブテーマ１では，まず小脳抑制性ニューロンに特異同様に解析する予定である。

的に発現する遺伝子 Laminin B1 をデータベース検索に34．ラット遺伝子の BAC クローンへのレコンビナーゼ Cre-ER の組込みと作製したトランスジェニックラットの組織化学・細胞生物学的研究
加藤幸雄（明治大学農学部）
加藤たか子（明治大学研究知財戦略機構）
平林真澄（生理学研究所）
下垂体は，多数のホルモンを合成する主要な内分泌組

垂体のニッチの形成や維持，細胞供給システムの解明を織であり，それらのホルモンを合成する細胞は時空間的目的に研究を進めている。我々は，昨年度に，下垂体前に発現する多数の転写因子や増殖因子によって，幹・前葉の酵素処理液からプロテアーゼ耐性の細胞塊を形成

駆細胞の増殖と分化が進行する事で出来上がる。本研究する画分を分析し，それらが未分化な細胞塊であり，ホ

課題は，それらの幹・前駆細胞から，下垂体が形成されルモン産生細胞へと分化する事を報告した。また，第４る機構を明らかにする事である。

の胚葉と言われる神経堤細胞や，PRRX1 や PRRX2 を発

下垂体には遺残腔の第一層と，生後になって実質層に現している間葉系細胞が下垂体前葉に侵入し，ホルモン

点在する様に形成される未分化細胞のクラスターの幹産生細胞や血管系細胞となっていることを明らかにし

細胞ニッチが存在する。幹・前駆細胞に特徴的な因子でた。こうした下垂体形成過程を解明するために，幹・前ある PROP1，PRRX1，PRRX2，S100β を指標として，下駆細胞に特徴的な因子である PROP1，PRRX1，PRRX2，

199

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec，2017）

S100β を指標とした細胞系譜を解析するために，組換えンは高価であり，先ず，PRRX1 発現細胞を使った評価系

体ラットを用いた実験を展開している。

の開発を行った。検討の結果，尻尾の切断組織をゼラチ

本年度は，一昨年からの問題点について基本的な検討

ンコートしたウエルで組織培養を行い遊走して増殖しと，系統維持にほとんどの時間を使った。その問題とは，た繊維芽細胞に PRRX1 が発現している事を確認できた。

マウスの系の様なタモキシフェンによる誘導が出来な

この開発した系を使って CreER 依存的な PRRX1-VENUS

かった事である。タモキシフェンの使用最高濃度を確か

発現の確認を開始したところである。

めて，摘出した下垂体に投与したが誘導は確認できな

過年度から系統維のための繁殖にも問題を生じていかった。調べてみると，ラットでは，タモキシフェンをる点については，CreER 依存的な PRRX1-VENUS 発現が活性型である水酸化タモキシフェンに転換する酵素活確認できた時点で，人工繁殖などの方法を試み，当初の性が低いことが原因と考えられた。水酸化タモキシフェ

目的を完成させたい。

35．生殖を制御する脳内メカニズム解明のための遺伝子改変モデルの作製とその解析
束村博子，上野山賀久，大蔵聡，井上直子，家田菜穂子（名古屋大学大学院生命農学研究科）
前多敬一郎，松田二子（東京大学大学院農学生命科学研究科）
平林真澄（生理学研究所）

本研究ではラット，マウス，スンクス，ヤギといった

ラット Kiss1 遺伝子座に Cre リコンビナーゼとエストロ

神経内分泌学研究に重要な意義をもつ実験動物の遺伝

ジェン受容体の融合蛋白質を導入した Kiss1-CreERT2

子改変モデルを作成し，キスペプチンニューロンやそれラットを新たに 3 系統作製した。それらの表現型を Cre リに関連するニューロンの機能解析を通じて，キスペプチ

コンビナーゼ誘導性に緑色蛍光蛋白質 Venus を発現するンを中心とした生殖機能を制御する脳内メカニズムの遺伝子改変ラットとの交配により得た産仔を用いて現在解明をめざしている。

検討中である。また，ラット Kiss1 遺伝子座を loxP で挟ん

キスペプチンは性腺刺激ホルモン放出ホルモン（GnRH）

だコンストラクトを導入した ES 細胞を選抜し，胞胚腔に分泌を制御する神経ペプチドであり，卵胞発育と排卵とい挿入してキメララットを作製した。現在，8 匹の雄キメラ

う生殖の二つの重要なイベントを制御すると考えられてラットを野生型ラットと交配して，組み換え Kiss1 遺伝子いる。視床下部内のふたつのキスペプチンニューロンの集の生殖系列移行を確認している。

団のうち，弓状核に位置する集団が卵胞発育を制御し，視ま た ， Transcription Activator-Like Effector Nucleases

索前野に位置する集団が排卵を制御するという仮説に基（TALEN）を用いて，培養ヤギ胎子線維芽細胞において，づき，ふたつのキスペプチンニューロン集団の生理的役割

KISS1 遺伝子座への Cre リコンビナーゼ遺伝子の相同組を明らかにする目的で，Cre/loxP システムによる Kiss1 コ換えを行い，スクリーニングにより相同組み換えに成功

ンディショナルノックアウトラットの作製，Cre/loxP シス

した 3 個のクローンを得た。今後，これらの細胞核の移テムによるキスペプチンニューロン特異的な Designer

植により，キスペプチンニューロン特異的に Cre リコン

Receptors Exclusively Activated by Designer Drugs（DREADD）

ビナーゼを発現する遺伝子改変ヤギの作製を目指す。

発現ヤギの作製を進めた。

200

計画共同研究報告

36．ヒストン H2B ユビキチンリガーゼ Bre1a の神経幹細胞における機能の解析
等

誠司（滋賀医科大学医学部）
平林真澄（生理学研究所）

神経幹細胞は，発生過程に沿って，神経幹細胞自身の画を進めた。①については，テトラサイクリンシステム

増殖期→神経細胞産生期→グリア細胞産出期と，性質を（過剰発現）および CRISPR/Cas9 システム（機能喪失）

大きく変化させる。この過程には，エピゲノム修飾が深を利用して ES 細胞を樹立し，未分化状態と分化条件でく関与すると考えられるが，その分子機構は不明な点がの遺伝子発現パターンを比較した。Bre1a 発現を変化さ多い。我々は最近，神経幹細胞の未分化性の維持に関与せることで，胚葉分化の運命決定が影響を受けることをし，しかも細胞周期を制御している因子として，ヒスト明らかにした。②については，必要なベクター類の構築

ン H2B ユビキチンリガーゼ Bre1a を同定した。本研究でを終了し，遺伝子組換え ES 細胞の樹立→キメラマウス

は，Bre1a の機能解析を行うことにより，哺乳類の初期の作製を行っている。③に関して，神経幹細胞特異的な発生や神経発生におけるエピゲノム修飾の意義やそのNestin プロモーター/エンハンサー下で Bre1a を発現する制御機構を明らかにする。

トランスジェニックマウス（Nestin-Bre1a-IRES-EGFP tg）

我々はこれまでに，トラップライン ES 細胞を用いたの作製を行ったが，成体脳において期待通りの発現が得Bre1a ノックアウトマウスを作製し，解析してきたが，られなかった。そのため，戦略を変更してテトラサイク

胎生早期致死であったため，神経発生における Bre1a のリンシステムによる誘導型の Bre1a 過剰発現マウスを作機能を解析できなかった。また，リークによる Bre1a 発

製し，胚の初期発生や神経発生における Bre1a の役割を現がみられた点が問題であった。そこで本年度は，①解析する予定である。

Bre1a の過剰発現/機能喪失 ES 細胞を新たに樹立し，動物の取り扱いは滋賀医科大学の動物実験指針に従Bre1a の機能解析，② Bre1a コンディッショナルノック

い，マウス解析時においては麻酔薬の腹腔内投与などにアウトマウスを作製，③ 神経幹細胞特異的な Bre1a 過剰よる苦痛軽減に努めた。

発現トランスジェニックマウスを作製，の３つの研究計

37．神経回路形成におけるクラスター型プロトカドヘリンの機能解析
八木健，平林敬浩，平山晃斉，小神野翔平（大阪大学）

平林真澄，三宝誠，山内奈央子，足澤悦子（生理学研究所）

クラスター型プロトカドヘリン（cPcdh）遺伝子はゲノ

唆されている。本研究では，その cPcdh の分子的多様性

ム上で，Pcdhα，Pcdhβ，Pcdhγ 遺伝子クラスターを形成

がシナプス形成時の細胞選択や機能的神経回路形成にしている。マウスではこれまでに Pcdhα が 14 分子種（α1-

どのように関与しているかを明らかにすることを目的

α12, αC1, αC2），Pcdhβ が 22 分子種（β1-β22），Pcdhγ がとして，種々の cPcdh 遺伝子改変マウスを作製，iPS 細22 分子種（γA1-γA12, γB1, γB2, γB4-γB8, γC3-γC5）が，胞株樹立によるキメラマウス作製を行い解析した。

存在することが知られており，いずれの分子種も一回膜全ての cPcdh 遺伝子を欠損させたノックアウトマウス

貫通型タンパク質で中枢神経系において強く発現して（cPcdh 全欠損マウス）は，生後まもなく死亡してしまいる。これら 58 種のアイソフォームから構成される

うため，生体における神経回路形成における同遺伝子のcPcdh は個々の神経細胞で差次的発現し，各分子は分子機能解析が不可能であった。そこで，この cPcdh 全欠損

種特異的な細胞接着活性を有することから神経回路形

マウス胚から線維芽細胞を初代培養し，この細胞に山中成における神経細胞の個性化に寄与していることが示

因子を発現するレトロウイルスを発現させることによ201

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec，2017）

り，cPcdh 全欠損 iPS 細胞株を樹立した。この cPcdh 全生存に必須であることが報告されている。これら３種の欠損 iPS 細胞を C57BL/6 胚に移植することによりキメラ

Pcdhγ の中でどの分子種が必須であるのかを明らかにす

マウスを作製し，Pcdh 全欠損となっている神経細胞の分る目的で，CRISPR/Cas9 系を利用し γC3, γC4 遺伝子ノッ

布や機能を解析した。その結果，脳幹網様体では，Pcdh

クアウトマウスの作製を行い解析した。その結果，γC4 が全欠損となる神経細胞がほとんど認められなかった。しマウス生存に必須であることが明らかとなった。

かし，皮質，海馬，小脳，線条体，視床では，Pcdh 全欠
損神経細胞が分布していることが明らかとなった。
また，これまでに Pcdhγ に存在する γC3-γC5 がマウス

今後，これらの遺伝子改変マウスについて詳細な解析を行うことにより，神経回路形成における cPcdh 遺伝子の分子的多様性の意義を明らかにする計画である。

38．血管壁内の細胞外マトリックスの 3 次元超微細構造計測杉田修啓（名古屋工業大学）
松本健郎（名古屋大学）
宮崎直幸，村田和義（生理学研究所）
細胞周囲の細胞外マトリックスには様々な種類と構造

ノール上昇系による脱水を順次行い，レジンに包埋し，ガがあり，細胞の周囲に存在して力学環境を細胞に提供してラスナイフ，ダイヤモンドナイフを用いて平面だしを行い，いる。この細胞外マトリックスは細胞機能に影響する重要

SBF-SEM にて観察した。

な要素であり，例えば，培養した間葉系幹細胞は，基質弾

SBF-SEM による観察実施以前には，2 光子顕微鏡で観性率が高いと骨原性の，低いと神経原生の，中間程度では察されたような内膜側での特殊なエラスチン線維構造が筋原生の細胞へ分化している（A.J. Englar et al., Cell 126(4),観察されると予想した。しかし，実際の SBF-SEM 観察で677-89, 2006）。大動脈の細胞外マトリックスにはエラスはそのような構造は観察されず，現在もその理由は不明でチンを主とする弾性線維が多い。この弾性線維は，主に同ある。一方，SBF-SEM では細い弾性線維も明瞭に観察さ心円状かつ層状に存在するが，この層状構造以外にも，層れており，これらの弾性線維は外膜側より内膜側で半径方間に走る弾性線維が存在することが報告されてきた。我々

向線維が多い様子が見られた。血管を厚肉円筒管と仮定す

も 2 光子顕微鏡で弾性線維を観察し，内膜側に特殊な構ると，内圧負荷時には内膜側程半径方向に大きい応力が加造がある印象を得てきたが，詳細な形状観察は困難であっわるため，圧力による外力に適応して半径方向に多く線維た。そこで，Serial Block Face-Scanning Electron Microscopeが存在している可能性が示唆された。また，平滑筋細胞が（SBF-SEM）を用いた観察により，大動脈内弾性線維の詳

弾性線維内に食い込んで両者が密接に相互作用している

細構造の解明を目指した。

様子や，組織内の細胞核内のユークロマチンの様子が観察

日本白色家兎を安楽死させた後，開胸して胸大動脈を剥されるなど，当初の目的は達成できていないが，新たな知離し，頸動脈からパラホルムアルデヒドとグルタルアルデ

見も多く得られている。今後も当初の目的を別法で検討しヒドを導入して生理圧範囲内（100 mmHg）で灌流加圧固

つつ，SBF-SEM により得られた新たな知見をもとに研究定した。摘出後に胸大動脈をさらに固定した後，酢酸ウラの新展開を検討したい。

ン溶液やアスパラギン酸鉛水溶液による電子染色・エタ

202

計画共同研究報告

39．真核生物鞭毛の動力源である蛋白質ナノモーター「ダイニン」の鞭毛軸糸中での構造変化のカルシウムによる影響の解析今井洋（大阪大学大学院理学研究科）

真行寺千佳子（東京大学大学院理学系研究科）
村田和義，ソンチホン（自然科学研究機構）
真核生物の精子は，卵まで泳ぐことにより受精する。
精子の鞭毛の内部には，ダイニンと呼ばれる蛋白質があり，これが細胞内の化学的なエネルギーである ATP を加水分解して，力学的なエネルギーに変換することで，鞭毛運動の原動力を生み出している。鞭毛の内部は，９本のダブレット微小管がある。遊泳運動を行う精子鞭毛の９本のダブレット微小管の上のダイニンの活性が，局所的にどのように調節されているのかを構造学から研究することが本研究の最終的な目標である。
実験材料は，海産生物のウニの精子を用いた。
ウニ精子鞭毛が海水中で泳いでいる条件で，FEI 社製の Vitrobot を使い，ろ紙で余分な溶液を取り除き，グリッ
ド上で，急速に凍結した。その結果，ウニ精子が，電子顕微鏡のグリッドのカーボン膜に，海水中で泳いでいる

図１

常圧で，グリッド上で凍結したウニ精子鞭毛のクライオ

電子顕微鏡像（ソンさん撮影）。波形が遊泳時の波形とは全く異なることが観察できた。

精子では考えられないような波形で，張り付いてしまっていた（図１）。鞭毛の波形が海水中の波形と同じであ
れば，特定のダブレット微小管上のダイニンの活性が高い状態が保っていると言える。しかし，波形が大きく崩れていては，それが言えない。
そこで，凍結方法を工夫することにした。高圧凍結機を利用すると，厚みのある水溶液（例えば，数百マイク
ロメートル）であっても，氷の結晶ができずに，凍結することができることが知られている。この条件であれば，グリッドに張り付かずに，海水中を運動している精子を凍結できる可能性がある。
そこで，遊泳しているウニ精子がその波形を保った状
態で，高圧凍結機で凍結を行えるかどうかを検討した。
高圧凍結の後，凍結置換法により，化学固定を行い，樹脂に包埋して，切片を切り出し，電子顕微鏡で観察した。
しかし，樹脂の中で精子はランダムな向きを向いている
ために，切片の中では，鞭毛のごく一部しか観察できず，全体の波形が未だにつかめていない（図２）。今後，樹脂から，連続切片を切り出し，それを観察することで，波形の全体像を捉えたい。もし，波形が遊泳時と同じであれば，トモグラフィーでダイニンの構造を研究したい。

図２

高圧凍結後に凍結置換して樹脂包埋したウニ精子鞭毛の切片の透過電顕像（200 nm の厚さで連続２枚の切片）。（ソンさん撮影）。鞭毛のごく一部の波形しか見えず，全長の波形を観察はできていない。

203

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec，2017）

40．マウス海馬苔状線維シナプスの微細構造の形態形成における アファディンの多様な役割の解析
溝口明，藤原武志，王淑杰，垣内愛加（三重大学大学院医学系研究科神経再生医学・細胞情報学講座）
崔煌植（三重大学医学部）

概要

り，前シナプス側にネクチン-１が，両側にアファディン

海馬苔状線維シナプスは学習と記憶に関与しているが局在している。ネクチン-１のノックアウトマウスでは，ことがよく知られていた。海馬苔状線維シナプスの形成

この PAJ の数が減少し，正常なシナプスが形成されない。

と機能発現における，アファディンの微細構造と機能をまた，アファディンを欠損したマウスの解析により，シ解析した。海馬苔状線維終末と錐体細胞の樹状突起が形

ナプス結合の維持にはアファディンは必須ではないが，成する巨大シナプスのプンクタアドヘレンシアジャン

シナプスの再構成に関与することを示唆されている。

クション（PAJ）は，上皮細胞のアドへレンスジャンク

内容

ション（AJ）と同様に，ネクチン，アファディン，カド

マウス海馬の歯状回顆粒細胞の軸索である苔状線維

ヘリンが濃縮している。アファディンを欠損したマウスの終末と CA3 錐体細胞の樹状突起との間で形成されるの海馬では PAJ を構成分子，シナプス終末で機能分子，

海馬苔状線維シナプスに着目し，大脳皮質と海馬のアシナプス後肥厚部（postsynaptic density: PSD）を構成分子

ファディンを特異的に欠損させたマウスの苔状線維シの集積が低下していた。さらに，走査型電子顕微鏡像のナプスの形態構造変化を生理学研究所の Serial block-face

立体再構築から，① プレシナプスによるポストシナプ

scanning electron microscopy（SBF-SEM）による連続切片

スのスパインの包み込みが不十分になる，② スパイン

作製と 3 次元立体再構築を行うことにより，海馬苔状線の分岐の複雑さが正常の半分程度に低下する，③ シナ

維シナプスの形態構造変化を 3 次元的に解析する。すでプス小胞のうち，アクティブ・ゾーン（active zone: AZ）に afadin ノックアウトにより海馬苔状線維シナプスの形

から 100 nm 以内に局在し，活動電位到来によりすぐに態構造変化が著しく変化するデータを本共同利用研究

開口分泌可能な小胞のプールが減少することがわかっで得ていた。アファディンを欠損させたマウスの海馬

た。シナプスの形成も不全であった。このことから，アCA3 野の苔状線維シナプスでは，PAJ の構成分子の集積

ファディンはシナプスの形成と機能を制御する重要なはほぼ消失し，シナプス前終末の AZ と PSD の構成分子分子であることがわかった。アファディン分子は，興奮の集積が低下していた。アファディンを欠損させた苔状性シナプスの前性と後性の機能を制御していることを

線維シナプスではプレシナプスによるポストシナプス

明らかにした。

のスパインの包み込みが不十分になる（図１）。スパイ背景

ンの分岐の複雑さが低下する（図２A, C）。また，AZ の神経シナプスは神経細胞間の特殊な細胞間接着であ前シナプス膜（図２，緑）から 100 nm 内に存在する放出

り，その特異性と可塑性の制御には細胞間接着分子が重可能プールのシナプス小胞（synaptic vesicle: SV，黄色）

要な役割を果たしている。アファディンとネクチンは上の数も約半分に減少していた（図２B, D）。以上のこと

皮細胞や線維芽細胞の細胞間の接着装置である AJ に局

から，アファディン分子はマウス海馬苔状繊維シナプス

在する接着分子として機能している。一方，海馬 CA3 野の形成においても重要な役割を果たしていることが示

で苔状線維終末と錐体細胞の樹状突起が形成するシナ

唆された。

プスの PAJ は上皮細胞の AJ に構造と機能が類似してお204

計画共同研究報告

図１ アファディン欠損苔状線維とスパインの３次元立体再構築

図２ アファディン欠損苔状線維シナプスの電子顕微鏡像の３次元立体再構築

41．イネ萎縮ウイルスの構造構築機構の解明
宮崎直幸，東浦彰史，中道優介，堤研太，中川敦史（大阪大学蛋白質研究所）
村田和義（生理学研究所）

イネ萎縮ウイルス（Rice dwarf virus: RDV）は，レオウの提唱したモデルでは，外殻の構造構築は，内殻が形成さイルス科に属す２重殻のキャプシドを持つ直径約 70 nm

れた後に内殻の正二十面体対称の３回軸のところに３量体の球状ウイルスである。本ウイルスが感染したイネは，成外殻タンパク質が結合することで開始し，そこを起点にし長が著しく阻害され，穀物の収穫量が激減する。そのため，て，外殻タンパク質の３量体同士が平面的に内殻の外側にRDV の蔓延は，多大な経済的な損失と食料危機へとつなそって会合していくことによって，完全な外殻が形成されがる可能性がある。我々は，RDV の構造構築機構を解明ると考えていた。そこで，外殻タンパク質の３量体同士のすることで，RDV に対する効果的な防除法の開発等を目

相互作用を阻害することで，外殻の形成が最初の段階で止指している。これまでに，我々は，X 線結晶構造解析法にまった，キャプシドの形成中間体が得られるのではないか

より決定したキャプシドの原子構造情報を基にして，２重と考えた。３量体同士の相互作用を阻害するために，P8 タ

殻のキャプシドの階層的な構造構築機構のモデルを提唱

ンパク質の C 末端に GFP を融合した P8 変異体をデザインしてきた。しかし，実際に我々が提唱したモデルの妥当性して，バキュロウイルス発現系を用いて作製した。そして，を実験的に証明することは出来ていなかった。そこで，その変異体を RDV の内殻粒子に結合させて，形成された

我々はキャプシドが形成される途中の段階を捉えること

粒子の構造を位相差クライオ電子顕微鏡単粒子構造解析法

によって，我々の提唱したモデルが正しいかどうか検証すによって決定した。その結果，外殻タンパク質変異体は，ることにした。

内殻の３回軸のところにだけ結合しており，その他の場所

２重殻の RDV のキャプシドは，正二十面体対称をもっには全く結合していなかった。この結果は，我々が提唱しており，内殻と外殻は，それぞれ，120 の P3 タンパク質とていたモデルと完全に一致し，我々の提唱したモデルが正260 の P8 タンパク質３量体から主に構成されている。我々

しかったことを今回初めて実験的に証明することができた。

205

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec，2017）42．社会行動の分子神経基盤の理解に向けて：仲間感覚神経システムの 3D 構造の研究
尾崎まみこ（国立大学法人 神戸大学）
社会の形成・維持には“仲間識別感覚”の発達が不可欠

い連続表面の画像データから，当該感覚子内の 100 個以上である。私たちは，生理学研究所と共同で，真社会性昆虫の嗅神経に由来する感覚突起の様子が明らかになった。

であるクロオオアリ（Camponotus japonicus）を用いて，そ個々の突起は途中分岐せず間歇的に瘤状のサブセルラーの巣仲間識別フェロモン感覚子（Ozaki et al., Science 2005）

構造を作って緩やかな螺旋を描いた束となり，この瘤状にに注目し，100 個以上の化学感覚受容神経を擁する当該感なった部分で感覚突起の膜どうしが近接していた。この構

覚子内部の 3D 標準モデルを作成すること，感覚受容神経

造上の特徴から近接部位で電気的なカップリングが起き

突起に見出された特徴的な瘤状サブセルラー構造を調べている可能性が生じてきた。

て，当該感覚子内に格納されている受容神経相互の連絡の可能性を明らかにすることを目的に研究を行った。

そこで，電気的カップリングによる感覚子内神経ネット
ワークの存在を実験的に裏付けるとともに，当該感覚子の

１）巣仲間識別フェロモン感覚子の 3D マップの作成に

仲間識別センサとしての機能性を効果的に説明できる数

ついては，通常の樹脂包埋をした働きアリの触角組織上で，理モデルを作って 100 個の神経を擁する並列等価回路の当該感覚子を形態的に特定し，SBF-SEM で検鏡・データ

方程式を解く研究に着手した。

の取得を行った。その結果，クチクラ装置内の化学感覚受

一方で，クロオオアリの触角に発現する 5 種類のイネキ

容神経突起の走行の形態と特徴を明らかにし，良好な 3D

シン遺伝子を特定し，それぞれのイネキシンに対する抗体モデルを作成することができた。また，２）新規に見出さを作製し，innx3 が感覚子内ネットワークを形成することれた感覚子内の受容神経突起の瘤状サブセルラー構造のを突き止めた（図）。抗 innx3 抗体を使った電気シナプス

機能的な形態の調査については，ギャップジャンクションの証明と共に，受容体分子の局在証明も抗体を使って同時構成タンパク質であるイネキシン抗体を用いた組織免疫に行うことが可能なので，それぞれの抗体を作製しながら，学的実験を併用して行うことができた。

電子顕微鏡レベルの実験計画を策定している。

該感覚子の 3D モデル構築を進めるにあたり，状態の良206

計画共同研究報告

43．原核細胞内に存在するユニークなチューブ構造の解析
洲崎敏伸，陳林，長尾賢杜，小林真弓，ソン チホン（神戸大学大学院理学研究科）
古賀博則（石川県立大学生物資源環境学部）
中鉢

淳（豊橋技術科学大学エレクトロニクス先端融合研究所）

中鉢らは，昆虫細胞内より，世界で初めて「オルガネることがわかった。また，この構造は予想以上に長く，

ラ 様 防 衛 共 生 細 菌 」 を 発 見 し ， Candidatus Profftella

細胞内で複雑にからまりあっていることもわかった。そarmatura（Betaproteobacteria, 以下 Profftella）と命名してこで本研究では，細胞内全域にわたる SBF-SEM 観察をいる。さらに，Profftella の細胞内には直径約 200 nm の行い，この構造の正確な細胞内配置を決定した。その結チューブ様構造が多数存在することも見出したが，その果，Profftella の大きさは様々で，チューブ状構造の数と構造の詳細や機能は不明である。そこで本研究では，（１）長さも細胞によって多様であった。小さいチューブ構造

チューブ様構造の細胞内での正確な立体配置を把握し，１本を持っている小細胞もあり，４４本を持つ巨大な細次いで（２）単離したチューブ様構造の分子構築を明ら胞もあった。また，これらのチューブ構造に分岐は観察

かにすることを目的とした。そのために，生理研にあるされず，すべて一本鎖の繊維構造であった。さらに

SBF-SEM やクライオ位相差電子顕微鏡などを総合的にチューブ構造は DNA の AT 配列の副溝に結合する蛍光用いて構造解析を進めた。

色素 Hoechst33342 で染色されたことから，チューブ構造

チューブ様構造は，生理研の超高圧電子顕微鏡を用いは DNA を含む核様体構造であることが強く示唆された。

た解析により，ねじれた繊維状構造により構成されてい44．連続ブロック表面 SEM による感覚ニューロン系の 3 次元超微形態解析
高浪景子，佐藤慧太，坂本浩隆（岡山大学 大学院自然科学研究科・理学部附属臨海実験所）
村田和義（生理学研究所・脳機能計測センター・形態情報解析室）
Gastrin-releasing peptide (GRP)/GRP receptor が知覚神経実施し，GRP 免疫陽性神経末が数珠状構造を示している系において，痒み感覚を特異的に伝達することが報告さことを見出した（Satoh et al., Neuroscience Letters, 2015;

れた（Sun and Chen, 2007, Nature）が，この脊髄 GRP 系

Satoh et al., Data in Brief, 2015）。

についての微細構造レベルでの組織学解析が未だなさ

ここで，従来の電子顕微鏡による感覚ニューロンのシれていない。そこで，我々は免疫組織化学法を用いて，ナプス構造解析は，一連の連続切片作成が技術的に難し成熟ラットの脊髄知覚神経系における GRP の発現解析

いため，二次元的であり，ひとつの軸索に対するシナプを行った結果，一次感覚ニューロンの少数の小型細胞にス形成数，含有される神経伝達分子の種類，刺激によるGRP 免疫陽性が確認され，脊髄後角最表層においても，伝達分子の放出形態の詳細が不明であった。そこで，目GRP 免疫陽性線維が確認された。また，脊髄後根神経切的分子を標識する免疫電子顕微鏡法と連続ブロック表

除術の結果から，脊髄後角に発現する GRP 免疫陽性線

面走査型電子顕微鏡（SBF-SEM）法とを組み合わせ，感維は主に一次感覚神経由来であることが示唆された。ま

覚ニューロンネットワークの微細構造レベルでの立体

た，透過型電子顕微鏡を用いた免疫電子顕微鏡解析では，再構築を行った。SBF-SEM で用いられる重金属染色法

脊髄後角最表層において，明調性小胞や有芯性小胞を多（NCMIR METHODS FOR 3D EM）を試料作製に応用す

く 含 む 神 経 軸 索 終 末 に GRP 免 疫 陽 性 を 多 く認めた

ると，GRP 免疫陽性シグナルと細胞膜構造の両方の可視（Takanami et al., 2014, Journal of Comparative Neurology）。

化が可能となり，GRP 含有神経終末に対するシナプス構さらに，超高圧電子顕微鏡（H-1250M）を用いて解析を造解析が可能となった。得られた画像の三次元再構築を207

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec，2017）

行い，GRP で標識される神経終末は連続したバリコシ

ミクログリアの局在は疎であり，一部突起の近傍にティ構造を示し，バリコシティ部分に GRP 免疫陽性おGRP 陽性線維の発現がみられた。次に，SBF-SEM によよびミトコンドリアの集積がみられた。また，痒みを伝る各グリア細胞の超微三次元構造を確認するために，達する神経終末に対するポストシナプスの構成要素のアストロサイトとミクログリアのマーカー抗体を用い解析を行い，樹状突起・細胞体・有芯性小胞を含む神経て，包埋前免疫電顕法を実施した。シグナルを得られた

終末・グリア細胞などの多数の構成要素によるシナプ

試料の表層から連続画像のセグメンテーションを行っ

スの被覆がみられた。想定していたよりもグリア細胞た結果，ミクログリアに比べ，アストサイトでは微細なによる痒み伝達シナプスの被覆の割合が多かったため，突起の伸長が多くみられた。今回の観察では，免疫陽性

今年度は主にこのグリア細胞の形態学解析を行った。

を得る目的で試料を薄く作製したが，グリア細胞の全脊髄後角に発現するグリア細胞として，アストロサイ体の構造をみるためには，より広範囲の観察と試料作ト・ミクログリアが考えられるが，脊髄後角最表層にお製が必要であることが分かった。今後は，生理的な痒み

ける各グリア細胞と GRP 陽性線維の局在を蛍光抗体法の伝達機構を明らかにするために，痒みを誘発した際のにより調べた。その結果，脊髄後角におけるアストロサ

脊髄後角 GRP 神経終末の微細構造変化の解析を進めて

イトの局在は密であり，GRP 陽性線維との多くのインいく予定である。

タラクションが見られた。一方，アストロサイトに比べ45．マラリア原虫感染赤血球におけるマウレル裂の 3D 構造解析
坂口美亜子，金子宋修（長崎大学熱帯医学研究所）
致宖，村田和義（生理学研究所）

マラリアは亜熱帯や熱帯地方に見られる蚊媒介性のより取得し，三次元的な微細構造解析及び定量解析を

熱帯病であり，年間約 70 万人の死者が報告されている。

行った。そして，本年度はヒトに自然感染するサルマラ

マラリアを引き起こす原虫（Plasmodium）の中で熱帯熱リア原虫 P. knowlesi について同様の微細構造解析及び定マラリア原虫（P. falciparum）は特に症状が重篤化しやす

量解析を行うために，再び SBF-SEM を用いて原虫及びいため，ワクチンの早急な開発が必要とされている。P.

感染赤血球全体像を撮影した後，セグメンテーションを

falciparum は蚊の吸血の際にヒト体内へと侵入し，細胞行った。その結果，P. knowlesi 原虫や核はステージが進侵入型のメロゾイトが赤血球に感染する。原虫は寄生胞

むにつれ体積が増大し，一方で赤血球の細胞質は原虫の膜と呼ばれる膜に包まれた状態でリング，トロホゾイト，

ヘモグロビン消化と老廃物の放出により体積が減少す

シゾントへと発育し，シゾント内で分裂し形成された新る様子が見られ，P. falciparum の解析結果と同様であっ

たなメロゾイトが血流へ放出されて次の赤血球に感染た。また，P. knowlesi 感染赤血球全体の体積や表面積にし，ヒト体内で増殖を繰り返していく。このような宿主ついてはステージ初期から後期まで継続的に減少が見

赤内期において，P. falciparum は感染した赤血球細胞質られたが，P. falciparum の場合では感染赤血球全体の体内にマウレル裂と呼ばれる膜状構造を形成して病原性

積はステージ中期で一時的な増大を示し，表面積では各発露に関与する原虫分子の輸送を行い，また赤血球表面

ステージで変化が見られないため異なる結果となった。

にノブと呼ばれる突起構造を形成して血管内皮細胞のこれらの相違は P. knowlesi と P. falciparum の赤血球外か表面に対する接着分子を発現し，赤血球全体の構造を改

らの栄養吸収のメカニズムの違いや，感染赤血球の表面変していく。

におけるステージ後期の原虫由来の突起構造の有無の昨年度は P. falciparum の宿主赤内期の各発育ステージ
における原虫及び感染赤血球全体の画像を SBF-SEM に208

差によることが予想される。

計画共同研究報告

46．SBF-SEM を用いた小型甲殻類の比較形態学
A. Richard Palmer，梶
本年度の滞在は２月２２日～３月３１日であり，この期間での短期目標として Heterorhabdidae 科カイアシ類に智就（University of Alberta）

属，が得られ，Heterorhabdidae 科の進化系列を再構成するに十分な試料構成となった。

おける腺構造の解析を掲げた。Heterorhabdidae は外洋性

このようにして得られた試料を生理研電子顕微鏡室にカイアシ類であり主に黒潮流域に生息する。この科のうて SBF-SEM を用いて観察するべく染色，樹脂包埋を行っ

ち祖先的系統は粒子食者であり派生的系統は毒針を用た。当初は浸透性に優れると思われた Spurr 樹脂を用いた

いて狩りを行う肉食性と，その摂餌戦略に見事な進化的が，うまく浸透せず SBF-SEM 撮影中に組織破片が剥離し勾配が見られることが知られ，漸進進化による進化的新試料面を覆う事態となったため再検討を行い，すでに実績機軸獲得の良いモデルケースとして考えられている。派のある Durcupan を用いたところ撮影に成功した。

生系統とされる Heterorhabdus 属は，その毒針に充填すべ

Heterorhabdus 属，Mesorhabdus 属，Heterostylites 属につく上唇にある毒腺から毒液を分泌する。対してその祖先

いて腺構造の詳細なスキャンを得，その一部において光系統とされる Disetta 属において毒腺は無く，代わりに消学解析室所蔵の三次元解析ソフト Imaris を用いた画像解化腺状構造が上唇に確認されている。この消化腺から毒析，三次元サーフェイスモデル作成を行ったところ，腺腺への機能変化に伴う腺構造の進化的変化を段階的に細胞とそこからつながるダクト開口部との関係性が部追うことが本解析の目的である。

分的に明らかになった。Neorhabdus 属，Disseta 属につい昨年１０月黒潮流域にて行われた航海調査において，共ては，試料サイズが大きすぎ SBF-SEM の有効視野範囲

同研究者に委託しカイアシ類の捕獲，船上でのグルタルアに収まりきらなかったため，現在２光子顕微鏡にて補完

ルデヒド固定を行った。この航海において Heterorhabdus

データを取得中である。

属，Mesorhabdus 属，Heterostylites 属，Neorhabdus 属，Disseta

47．微小管のアセチル化制御における新規鞭毛輸送(IFT)タンパク質 MIP-T3 の分子機能解析
北里海雄（長崎大学・大学院医歯薬学総合研究科）
村越秀治（生理学研究所 脳機能計測・支援センター）
微小管のアセチル化制御は様々な細胞生理機能の調

番リジン残基（K40）がアセチル化できない変異体 K40R

節と多くの癌や神経疾患等の分子病態制御において極は MIP-T3 と HDAC6 の両タンパク質との結合を有意にめて重要であり，脱アセチル化酵素 HDAC6 がその重要抑制したことから，K40 のアセチル化は HDAC6 と MIP-

な制御因子である。本研究では，2 光子蛍光寿命イメー

T3 の微小管との結合に重要な役割を果たしていると考ジング顕微鏡を用いた可視化解析により，新規鞭毛輸送えられた。さらに，MIP-T3 と α-Tubulin との結合は（IFT）タンパク質 MIP-T3 が HDAC6 に結合することを

HDAC6 による K40 の脱アセチル化によって抑制され，見出し，さらに HDAC6 の活性制御への関与を示唆する

一方，MIP-T3 は HDAC6 による α-Tubulin の脱アセチル

結果が得られた。次に，HDAC6 による微小管アセチル化化を抑制していることを示唆するデータを得ることが制御における MIP-T3 の役割を調べた。MIP-T3 と HDAC6できた。

はいずれも微小管結合タンパク質であり，α-Tubulin の 40

MIP-T3 と HDAC6 との結合は時間的・空間的に定量解209

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec，2017）

析を行ったところ，高度アセチル化 Tubulin で形成され期を G2/M アレストに誘導し，MIP-T3 と HDAC6 との分る中心体（centrosome，or MTOC）において両者が強く結子間作用は微小管のアセチル化制御やダイナミクス調合していることが認められ，MIP-T3 と HDAC6 の相互作節を介して細胞周期の制御に重要な役割を果たしてい用は微小管形成のダイナミクスや細胞分裂への影響がることを初めて明らかにした（現在，これらの結果をま示唆された。実際，MIP-T3 の細胞での過剰発現は細胞周とめた論文を作成中）。

48．鳴禽類ソングバードを用いた時空間制御を与える遺伝子発現系の開発と行動実験への応用
和多和宏（北海道大学 大学院理学研究院 生物科学部門）
本研究は，音声発声学習の学習臨界期制御きこうメカによる 2 重感染によって，運動前野に相当する歌神経核

ニズムの理解を目指し，時期特異的・細胞タイプ特異的

HVC の大脳基底核投射神経細胞特異的な遺伝子発現制なウイルス発現系を用いて，特にエピジェネティクス動

御系を確立することができた。これまでに安定して，歌態に着目した研究を進めていくことを目的としている。

神経核 HVC の 50~70%の基底核投射神経に特異的な遺このために，鳴禽類ソングバード脳内の歌神経核内の投伝子発現改変が可能になっており，これまでに報告が

射神経特異的な遺伝子発現操作を可能にするためアデあった研究例のなかでも高い選択性かつ発現率を実現

ノ随伴ウイルス AAV と Cre-loxP システムを利用し，音できている。現在 DREDD システム等の細胞興奮性を制声発声学習臨界期制御に関わる遺伝子群の人為的な発御する方法を用いて，発声パターン学習，時系列シーク現制御実験を進めている。

エンス生成への影響を検証する実験を継続実施してい鳴禽類ソングバードは，発声学習とその発声生成のたる。

めに機能特化した神経回路ソングシステムを脳内にもつ。このソングシステムは，大きく２つの回路によって形成される。発声運動回路と大脳-基底核-視床ループ回路である。これらの神経回路網は，鳥類のみならずヒトを含む哺乳類においても保存されている。このソングシ
ステム回路は，構成歌神経核間の投射入力・受容の連結によって形成されている。前年度でのウイルスベクター
開発室の小林憲太准教授との計画共同研究から得られた知見をもとに，H28 年度では，ソングバード脳内の歌神経核間で安定して逆行性感染能をもつアデノ随伴ウ
イルス AAV9 を用い，Cre リコンビナーゼ・flex ベクター

49．光遺伝学を用いた霊長類の視覚運動制御神経回路の機能操作
木下正治（弘前大学 大学院医学研究科）
小林憲太（生理学研究所 ウィルスベクター開発室）
中脳にある上丘のニューロンは視覚刺激に対して応として，網膜の神経節細胞から上丘へ直接の神経投射経答を示す。上丘のニューロンへ視覚情報を伝達する経路

路，および網膜－外側膝状体－大脳皮質一次視覚野（V1）210計画共同研究報告

を経由して上丘へ至る経路があることが知られている。

を用いて V1 から上丘浅層への神経伝達を選択的にミリ上丘浅層ニューロンの視覚性応答は視線を対象に向け

秒オーダーの精度で遮断することで，上丘ニューロンにるといった，視覚－運動情報変換に関与している可能性

対するこの神経経路の機能を明らかにすることを目的が示唆されている。しかしこの視覚性応答が網膜からのとしている。

直接入力あるいは V1 を経由した入力のどちらに依存しているかについては明らかにされていない。

H２８年度は，前年度に引き続きマカクザルに対する
行動課題の訓練などを行い，さらに神経伝達遮断に用い本研究においては，実験動物にヒトに近い視覚情報処るオプシン遺伝子とウイルスベクターについての検討，理を行っていると考えられている健常なマカクザルをおよびウイルスベクター注入方法の検討と改善などを用い，行動課題遂行中のサルに対して光遺伝学的な手法行った。

50．従来型解析にバイオインフォマティクスを取り入れた新規長鎖遺伝子の機能解明
増田知之（筑波大学 医学医療系）
小林憲太（自然科学研究機構 生理学研究所）
この 20 年間で神経の軸索ガイダンス（神経回路形成）

現在，アデノ随伴ウイルスベクター（AAV）を用いて，に関する研究は大いに進展し，分子基盤の多くが解明さマウスおよびニワトリの mF1 または mF2 遺伝子の全長れてきた。軸索ガイダンスにおいて中心的な役割を果た

cDNA を組み込んだ遺伝子ベクターを作製し，導入効率

す分子は，軸索を誘引する分子と反発する分子であり，を検討している。具体的には，これらのウイルスベク

これまでにさまざまな分子が同定されてきた。しかしなターをマウス・ニワトリ胚の脊髄，脳実質および，神経がら，未だにその神経回路形成を担う分子実体が不明な系を取り巻く間葉組織に注入し，それぞれでの導入効率ものも多く，誘引・反発分子も含めた，分子メカニズムを調べている。十分な導入効率が得られたのちに，各種の解明が待たれている。私たちは，マイクロアレイとバ

神経軸索における変化の有無を解析する予定である。

イオインフォマティクスを併用した解析を推し進め，2

さらに今後は，マウスおよびニワトリの mF1・mF2 のつの新規長鎖遺伝子（mF1 と mF2 と命名）がコードする

shRNA を発現する AAV も作製し，これらの遺伝子の発分泌型タンパク質が，神経系で何らかの重要な機能を持現抑制が神経回路形成にどのような影響を及ぼすのか，

つことを見出してきている。これらの分子の中枢神経系

詳細に解析する予定である。

および末梢神経系での機能の解明が本研究の目的である。

51．アデノ随伴ウィルス（AAV）を用いた神経系の発生および恒常性維持に関わる分子機構の解析
堀江正男，矢野真人，備前典久，染谷拓郎，酒井知史，竹林浩秀（新潟大学）
小林憲太（ウィルスベクター開発室）
我々は，昨年度に引き続き，神経系の発生および恒常性ウイルス（AAV GFP）を，成体マウスの中枢神経系に注維持に関わる分子機構を明らかにするために，アデノ随伴

入する事により，Dystonin (Dst) 遺伝子の部位特異的ノッ

ウィルス（AAV）を用いて以下の２つの実験を行った。

クアウトマウス（Dst cKO マウス）の作製を行った。そ

１つ目の実験として，Cre 組換え酵素を発現するウイの結果，Dst 変異マウスの運動症状の一部である姿勢異ルス（AAV Cre）と緑色蛍光タンパク（GFP）を発現する常を再現することに成功した。しかし，明らかな捻転運211

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec，2017）

動は見られなかった。Dst 遺伝子の機能欠損マウスであと GFP を発現する AAV（AAV OBP2-IRES-GFP）とコン

る dystonia musculorum マウスは生後 10 日目程度で捻転

トロール AAV（AAV IRES-GFP）を作成し，それぞれの運動を伴う運動障害を生じることから，今後は新生仔のAAV を成体マウス脳内に注入し，強制発現実験を行った。

時期に AAV ウイルス注入を行い，Dst cKO マウスの作

OBP2 の発現によって，オリゴデンドロサイトのマー製を行い，捻転運動を伴う運動障害が出現するかどうかカーであるミエリン関連遺伝子の発現上昇が認められを調べる予定である。

た。現在，FLEX タイプの OBP2 発現ウイルスも作成し２つ目の実験として，エレクトロポレーション法によて，オリゴデンドロサイト特異的に Cre を発現する Cre

るマウス胎児脳への強制発現実験によってオリゴデン

ドライバーマウスに AAV FLEX-OBP2 ウイルスを感染さドロサイトの分化を促進することが示唆されている因せることにより，オリゴデンドロサイト系譜特異的に

子，OBP2 の AAV による強制発現実験を行った。OBP2

OBP2 を発現する実験を計画している。

52．随意性眼球運動系の神経回路の障害と再編
高橋真有（東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科）
小林憲太（ウィルスベクター開発室）
申請者らは，サッケード眼球運動生成・停止機構の詳細

サッケード中の上丘の神経活動を記録することと，微小電な神経回路を，ネコ・サルで，電気生理学的方法と解剖学

流刺激を用いてサッケードを誘発することにより，上丘の的方法を用いて明らかにしてきた。これまでの研究により，頭側部の垂直性サッケードがコードされている部位を同サッケード座標系が従来の水平・垂直でなく三半規管座標

定し，正確に注入部位を決めた。左上丘に高性能逆行性レ系であることを示し，さらに両側上丘間に交連性抑制に加ンチウィルスベクター，右上丘に新たに開発した順行性のえて強い興奮性交連結合が存在することを発見した。そこ

AAV ベクターを注入した。その後２重感染が完成するのでこの上丘頭側部に存在する上丘間の交連性抑制と交連を待ちながら，サッケードの訓練などを再開した。その間，性興奮の機能を明らかにするため，この経路を選択的に遮共同研究者の伊佐教授が生理学研究所から京都大学へ異断することが望まれたが，従来の薬物的方法ではそれが不動となったので，サルを京都大学へ移管し，以後の実験は可能であった。そこで，本研究では，伊佐（現京都大学）

京都大学で行っている。この突然の移動のため，新たにサらが，ウィルスベクター開発室と共同で開発した２種類の

ル慢性実験用のセットを構築する必要が生じたため，実験

ウィルスベクターを用いた２重感染法と DREADD 法を組予定が延長せざるを得なかったが動物実験棟でのサル P2

み合わせた経路選択的シナプス遮断法を用いて，経路選択

実験の許可がおり実験の継続が可能となった。現在２週間

的に上丘交連結合の障害を起こし眼球運動のセントラルに１度のペースで CNO を投与し，選択的経路遮断前後のドグマといわれる「Listing の法則」の神経機構を解明する

眼球運動を記録し，選択的に遮断された経路の機能的役割ことを目的とした。

の解析を進めている。今後，神経生理学的実験と組織学的実験は，マカクサルに 12 方向のサッケードを訓練し，検索を行い，上丘間交連結合の機能を明らかにしたい。

53．ウイルス遺伝子工学による島皮質―腹外側線条体神経路の意欲における役割の解明
田中謙二，木村生，Youcef Bouchekioua（慶應義塾大学医学部

精神・神経科学教室）

我々はこれまでに腹外側線条体に分布するドパミンの調節に関与していることを見いだしてきた。腹外側線

受容体 2 型陽性 medium spiny neuron（D2-MSN）が意欲

条体は島皮質から密な投射を受けているが，この島皮質

212

計画共同研究報告－腹外側線条体神経路が意欲の調節に関与しているかを注入し，免疫染色法を用いて島皮質－腹外側線条

はいまだ不明である。

体神経路を同定した。

本共同研究では，遺伝子改変マウスとアデノ随伴ウイ② Rbp4-Cre マ ウ ス の 島 皮 質 に AAVDJ CAG-DIO-

ルス（AAV）を用いて島皮質－腹外側線条体神経路の解ArchT/EGFP を注入し，腹外側線条体を行動実験中

剖学的知見を確認し，同経路を遺伝子工学を用いて操作に光照射して意欲的行動の変化を観察した。
③ Emx1-Cre マ ウ ス の 島 皮 質 に AAVDJ CAG-DIO-

することで，島皮質－腹外側線条体 D2-MSN の意欲に対

ChR2/EYFP を注入し，腹外側線条体を行動実験中にする役割を明らかにすることを目的とした。
腹外側線条体 D2-MSN の意欲に対する役割を回路レ光照射して意欲的行動の変化を観察した。

ベルで明らかにするために，以下の①～③の実験をおこ

ウイルス遺伝子工学によって経路特異的な光操作がなった。

可能になり，島皮質-腹側線条体神経路が意欲行動を抑制①Rbp4-Cre マウスの島皮質に AAVDJ CAG-DIO-EGFP

していることを明らかにすることが出来た。

54．開口放出部構成蛋白質によるシナプス形成及びその機能解析
萩原明，大塚稔久（山梨大学大学院総合研究部・医学域）
小林憲太（生理学研究所・ウイルスベクター開発室）

神経細胞の情報伝達を支えるシナプスにおいて，前シ

伴ウィルスによる視細胞特異的な ELKS 欠損系の構築を

ナプス開口放出部からの伝達物質の放出量や頻度はシ行った。前年度の条件検討より，AAV5 型のウィルス

ナプスの伝達効率を決定する重要な要素の一つである。

（AAV5-CAGGS-Cre）を 4 週齢の ELKS fl マウスの本研究では，この開口放出部に局在する蛋白質群（CAZ

subretinal 領域に注入することで成熟した視細胞に Cre を蛋白質）として同定された CAST/ELKS ファミリーに着発現させ ELKS 欠損を誘導できることを確認した。その目し，その機能解析からシナプスの形成・維持及び伝達

結果，成熟した視細胞から ELKS を消失させると，視細制御のメカニズム解明を目指すものである。

胞が変性しシナプスが消失することがわかった。さらに目に入力した光刺激は網膜・視細胞において神経情報ファミリータンパク質である CAST を欠損させたシナプへと変換され，さらに双極・水平細胞での修飾を経て神スにおいてさらに ELKS を消失させると，より顕著に視経節細胞によって脳の視覚中枢へと伝達される。この視細胞が変性することが分かった。これらのことから，細胞から双極・水平細胞へのシナプスにおいて，発生時

CAST/ELKS ファミリーがシナプスの維持に重要な役割

期から ELKS を欠損させてもシナプスや網膜の構造及びを担っていること，またシナプスにおける伝達制御機構

情報伝達機構への影響はほとんどみられなかった。さらの障害が視細胞の脱落，すなわち網膜変性疾患の発生機に本解析では，網膜の層構造やシナプスが形成されたの序に関与していることが示唆された。

ち ELKS が欠損した場合の影響を調べるため，アデノ随

55．逆行性ウィルスベクターを用いた体液恒常性維持神経回路の解析
野田昌晴，檜山武史（基礎生物学研究所）
小林憲太（生理学研究所）
動物が水と食塩水を自由に選択できる状態にして，そに塩欠乏状態では，塩水の摂取量が増加し飲水量は増え

れぞれの摂取量を解析すると，脱水状態では，飲水量がない。本研究では，このように体液状態に応じて口渇感

飛躍的に増加するのに比べ塩水の摂取量は伸びない。逆や塩欲求が選択的に制御される仕組みについて解析し213

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec，2017）た。脱水時や塩欠乏時には，体内でレニン・アンジオテ

本年度，体液状態に応じて水と塩に対する欲求が選択

ンシン系が賦活される。また，アンジオテンシン II（Ang

される仕組みを明らかにするため，SFO を含む脳の急性II）を脳室内に投与すると，水分と塩分，いずれの摂取量

スライスを用いて電気生理学的な解析を行った。塩も増加する。このことから，口渇感や塩欲求の制御に脳ニ ュ ー ロ ン に シ ナ プ ス 結 合 を 形 成 し て い る GABAの Ang II シグナルが関与していると考えられる。

ニューロン(抑制性)について調べたところ，Na+依存的にAng II 受容体は，脳弓下器官(SFO)や終板脈管器官

活性化し，その活性化には Nax が必要であった。Na+上昇（OVLT）を含む，脳室周囲器官に多く発現している。両時の GABA ニューロンの活性化に伴って塩ニューロン

神経核のグリア細胞には，ナトリウム（Na+）レベルセンは抑制され，発火頻度が減少した。一方，水ニューロンサーである Nax チャンネルも発現している。本研究では，にシナプス結合を形成している GABA ニューロンにつ

これまでに，逆行性ウィルスベクターを用いて神経経路

いて調べたところ，生体内ペプチドの一種であるコレシ

選択的に光感受性タンパク質を発現し，その活動を光操

ストキニン（CCK）によって活性化し，水ニューロンの作した時に塩分摂取や飲水量に生じる影響を調べた。そ活動を抑えることがわかった。塩欠乏時には SFO の CCKの結果，SFO の AT1a 発現ニューロンうち，分界条床核

レベルが上昇していたことから，水ニューロンの活動が腹側部に投射するものが塩欲求を，OVLT に投射するも抑制されているものと考えられた。

のが口渇感を制御していることがわかった。それぞれを
塩ニューロン，水ニューロンと命名した。

以上の成果は Nature Neuroscience 誌に報告した（Matsuda et al., Nat Neurosci. 2017, 20:230-241）。

56．ウィルスベクターを用いた集中的リハビリテーションの作用機序の検討
飛田秀樹，石田章真（名古屋市立大学大学院医学研究科脳神経生理学分野）
小林憲太（生理学研究所ウィルスベクター開発室）
脳卒中後には損傷脳においてある程度の自発的な再(1) 集中使用実施中～，(2) 集中使用実施直後～ のタイ編成が生じ，運動機能の回復が生じる。これに対し，集

ミングでドキシサイクリンを経口投与することで皮質赤中的なリハビリテーションは損傷後の中枢神経系の再核路を選択的に遮断し，運動機能への影響を確認した。

編を促進し，それにより運動機能回復を増進すると考えその結果，(1) 集中使用実施中に皮質赤核路を遮断しられている。我々はこれまでに，内包出血モデルラット

た場合は，運動機能は問題なく回復した。それに対し (2)を用いた検討を行い，麻痺肢の集中使用により出血同側集中使用実施直後に皮質赤核路を遮断すると，一旦回復の皮質赤核路が増加し，同経路が集中使用による運動機

した運動機能が再度悪化することが示された。加えて，能回復と因果関係を有していることを，ウイルスベク(2) では皮質赤核路が増加していたのに対し，(1) では皮

ターの二重感染による選択的経路遮断法（Kinoshita et al.,質赤核路の増加は認めず，代わりに皮質網様体路の増加

Nature, 2012）を用いて示した（Ishida et al., J Neurosci.

が認められた。

2016）。本年度はこれを受け，皮質赤核路のリハビリテー

以上の結果から，内包出血後の麻痺肢集中使用においションにおける役割をより明確化させるため，皮質赤核て，皮質赤核路は早期より運動機能回復に重要な役割を路の選択的遮断を様々なタイミングで行い，運動機能回果たすことが示された。加えて，皮質赤核路が遮断され復への影響を確認した。

ている場合は速やかに他の経路（皮質網様体路など）を方法として，Wistar 系雄性ラットに対し，出血同側の赤介した代償が起こりうる事が示された。これらの知見は，核にレンチウィルスベクター（NeuRet-TRE-EGFP.eTeNT）

皮質脊髄路損傷時には脳幹運動核を介したリレーが有を ， 運 動 野 に ア デ ノ 随 伴 ウ イ ル ス ベ ク タ ー （AAV1-

用な代償経路になることを示すものであり，脳卒中後リ

CaMKII-rtTAV16）を注入した。その後，内包出血を生じ

ハビリテーションの作用機序を鑑みる上で重要なもの

させ，麻痺肢の集中使用を行わせた。この実験系において，であると考えられる。

214

計画共同研究報告

57．ウイルスベクターを用いた経路選択的遺伝子操作による霊長類神経回路の機能解析
伊佐正（京都大学大学院医学研究科）

小林憲太（ウィルスベクター開発室）
脳や脊髄に損傷を受けた後の機能回復過程では，大規らかにする実験を開始した。まず，ラットを用いて，VTA

模な神経回路の機能シフトが起きるが，その機構の解明に順行性 AAV ベクターを注入して皮質への投射経路をには，神経回路機能を操作する研究手法が重要な役割を確認し，非常に広い範囲の皮質への投射を確認した。次持つ。我々は，そのために，ウイルスベクターによる経に高性能逆行性レンチウイルスベクターの改良型に加路選択的な機能操作法を用いて，マカクザルを用いた頸え，新規発想に基づく逆行性ウイルスベクターや新たに髄部分損傷後の手指の機能回復機構や一次視覚野損傷

海外で報告された逆行性 AAV ベクターをウイルスベク

後の眼球運動の視覚運動変換機構の回復過程を研究し

ター開発室で精製し，これらとチャネルロドプシンやクてきた。本研究では，さらにこのようなウイルスベク

リムゾン R を搭載した AAVC ウイルスベクターを Cre-

ターを用いた霊長類での回路操作技術を改良するため，

loxP 系を使った二重感染法を用いて組み合わせた。これ

ウイルスベクター開発室と共同して様々な経路選択的らをラットの VTA から皮質への投射経路で二重感染にベクターツールを開発し，それをげっ歯類やマカクザル

より発現させ，その組織学的検索により最適と思われるおよびマーモセットに遺伝子導入して効果を検証する

組合せの探索を開始した。その結果，新規逆行性ウイル研究を推進することを目的とした。

スベクターの有用性をはじめ，多くの系での二重感染が今年度，新たに腹側被蓋野（VTA）や前脳基底部（BF）

確認できたので，今後，その効率について詳細を解析し，から皮質への投射経路を光遺伝学的技術によって操作今後ラットでの比較実験結果に基づき，マカクザルへのすることにより，この経路の機能回復における役割を明

ウイルス注入実験を開始したい。

58．皮質・基底核・視床回路を解析する研究藤山文乃（同志社大学大学院 脳科学研究科）
ドーパミンニューロンは運動機能や認知機能の調整

質緻密部のドーパミンニューロンが強く抑制されるこのみならず学習や報酬系にも深く関与しており，その制とが電気生理学的に証明された。この結果によって，運御の解明については重要課題である。近年，大脳基底核

動や学習における大脳基底核の理解，黒質緻密部ドーパの淡蒼球外節細胞がドーパミン細胞群である黒質緻密

ミンニューロンの変性疾患であるパーキンソン病の病部に投射することが報告されたが，淡蒼球外節のどの態への理解の進歩が期待できる。

ニューロンが投射し，どのように作用するかは解明されていなかった。

この研究は，生理学研究所 行動・代謝分子解析セン

本研究では，PV-Cre ラットを使用し，Cre 依存的に蛍ターの小林憲太准教授との共同研究であり，共著として

光タンパクを発現するアデノ随伴ウィルスベクター（共と し て 国 際 誌 に 論 文 発 表 し た （ Oh Y-M, Karube F,

同研究で作成していただいたもの）を感染させ，淡蒼球Takahashi S, Kobayashi K, Takada M, Uchigashima M,

外節の中でもパルブアルブミンを持つ細胞だけを赤のWatanabe M, Nishizawa K, Kobayashi K, Fujiyama F. Using

蛍光タンパクで可視化することで，神経終末が黒質緻密

a novel PV-Cre rat model to characterize pallidonigral cells and部の特定の領域のドーパミンニューロンに優位に分布

their terminations. Brain Structure and Function, in press. doi:

することを明らかにした。さらに光遺伝学を用いて，淡10.1007/s00429-016-1346-2）。

蒼球外節のパルブアルブミン細胞の活性化によって黒215

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec，2017）59．海馬シナプスにおける入力側依存性左右差の形成機構
重本隆一（IST Austria）
我々は，海馬 CA1 領域錐体神経細胞シナプスにおいて，

ロールマウスの CA1 で認められた神経終末の蛍光強度

入力側が右側か左側かによって PSD サイズやグルタミを比較したところ，左右いずれの側の注入においても，ン酸受容体密度が異なる事を発見した。さらに，分離脳同側に投射する CA1 領域におけるシナプス数が約６

マウスモデルを用いて新奇環境探索によって右歯状回優０％を占め，反対側からの投射は残りの４０％であった。

位に c-fos 発現が認められることを見出した。また別のグ

ところが，enriched environment 下で飼育したマウスでは，

ループより離乳後 6 週間にわたり enriched environment 下

右側に注入したものについてはコントロールと同様ででラットを飼育することによって右側のみで CA1 領域あったのに対し，左側に注入したマウスでは同側と反対錐体神経細胞シナプスが 2 倍に増加する事が報告された。

側のシナプスがほぼ同じ割合となっていた。電子顕微鏡

これらシナプス前部に依存性の左右差とシナプス後部にによって測定したシナプスの絶対数を用いて計算したと依存性の左右差の関係は不明であった。そこで，wild-type

ころ，enriched environment 下で飼育したマウスでは，左BL6 マウスを用いて，enriched environment によるシナプ

側 CA3 から右側 CA1 投射するシナプスのみが４０％増

ス数増加がマウスでも再現されるかどうか，右側のみの加し，その他の投射には有意な変化がないことが明らか

増加があれば左右の入力側に依存するものであるかどうとなった。さらにこのような右脳優位のシナプス増加はかを調べた。まず，enriched environment によるシナプス

入力側依存性左右差を遺伝的に欠損している iv mutant

数はマウスでも右側のみで有意に増加する事が明らかと

mouse では失われている事が明らかとなった。以上の結なった。このために神経終末に早く輸送される VAMP2-

果は，入力側依存性左右差が空間記憶の継続的刺激によvenus を発現する AAV ウィルスを作製し，これをマウスるシナプス結合長期増強の右脳優位性に必須である事をの 左 右 の CA3 に そ れ ぞ れ 注 入 す る こ と に よ っ て ，

示しておりヒト高次脳機能の左右差との関連が興味深い。

VAMP2-venus の蛍光を左右で比較した。まずコント

60．豊かな環境飼育によるマウス・ラットの脳微小形態の変化
篠原良章（理化学研究所神経グリア回路研究チーム）
ラットやマウスを豊かな環境で４週間ほど飼育すると，度のシリアル画像を撮影するのは 1-2 日で終わるが，解

海馬では錐体細胞の肥厚化が起こる他に，シナプス数の析には２ヶ月程度要した。そのため，今まで通常型の増加・ガンマ波の振幅の増大が左右非対称に見られる

TEM 画像を解析する時に用いていた Matlab のスクリプ（Shinohara et a., Nat Commun (2013)）。さらに，豊かな環

トを流用することを考え，現在も生理研の大野先生と引境で海馬に生じる形態変化を網羅的に観測するため，生き続き共同研究を行っている。この Matlab スクリプトは，

理学研究所の serial bloc-face SEM 電顕を用いることにし

通常の TEM 画像に対しては，80-85%以上の確度でシナた。

プスを認識（図１: 図で正しく認識できたものは赤四角，電顕の画像データは問題なく得られたものの，この過認識しなかったものは青で×マーク）し，手作業なら１程で，撮影された膨大な画像データを処理し，目に見え週間程度を要した電顕デジタル画像のシナプスのマーキる形の定量的なデータ（シナプスの数や密度，細胞内オングが 10 分程度で行えるようになった。さらに，シナプ

ルガネラの局在など）を抽出する過程に非常に長い時間スと認識した部位をデジタルデータとして残せるため，と大きな労働力が必要であることに気づいた。500 枚程

人力を用いた画像判定と比較して，データの保存や誤認

216

計画共同研究報告

識の評価にも適している。つまり，解析法の自動化は，としている。2017 年度後半には，深層学習を用いた画像

私のみではなく，この装置を用いる他の神経科学者にの自動判定も行いたい。ちょうど今年に入って深層学習

とっても有益であると考えている。

を用いた電顕画像解析の方法について記載した論文が出現在，このコードを 3 次元の連続切片データでのシナており，（Dorkenwald et al., Nature Methods (2017)），シ

プス抽出にも使えるように拡張を行っているところであリアル電顕を使用する際の画像解析の自動化は世界的なり，また，細胞内ミトコンドリアの抽出にも適応しよう

趨勢になると考えている。

61．3 次元走査型電子顕微鏡（SEM）を用いた進行性糸球体疾患の荒廃に至る動態の解析研究
城謙輔（東北大学大学院・医学系研究科・病理病態学講座・病理診断学分野）
髙木孝士（昭和大学 電子顕微鏡室）
永井将哲（成田記念病院 腎・糖尿科）
齊藤 成（自然科学研究機構・生理学研究所・脳機能計測・支援センター・電子顕微鏡室）
大野伸彦（自然科学研究機構・生理学研究所分子生理研究系・分子神経生理研究部門）
これまで１４症例の糸球体腎炎が SBE-SEM 法によりによるメサンギウム基質の産生が足細胞との細胞間接触

撮影され，そのうち，IgA 腎症（急性活動性症例４例，慢により誘導されている可能性が示唆された（足細胞・メ性進行性症例２例），ループス腎炎（2 症例）について，サンギウム細胞連関仮説）。第 2 に，IgA 腎症の分節性構成細胞を色づけした後，立体構成（Segmentation）によ菲薄基底膜病変は臨床的にミクロ血尿を招来すると言わり解析した。

れている。そのため，菲薄基底膜病変を追跡して，糸球その結果，第１の知見として，IgA 腎症とループス腎

体基底膜の破壊に繋がるかどうか解析した。その結果，炎において，足細胞が糸球体基底膜を貫きメサンギウム

メサンギウム基質に近い領域の糸球体基底膜において，基質に嵌入し，さらにメサンギウム細胞に接触している足細胞の細胞突起が糸球体基底膜を貫き，内皮側へ進展ことが確認された（図１）。一方，メサンギウム細胞はしている所見が確認された。そのため，従来，内皮細胞

糸球体基底膜の緻密層直下の内皮下腔に間入し，メサンと見なされている細胞の一部が足細胞の細胞突起である

ギウム基質が増加している所見があった。足細胞とメサ可能性が示唆された。足細胞は VEGF（vascular endothelial

ンギウム細胞がメサンギウム間入時に直接接触している

growth factor:血管内皮細胞増殖因子）を産生し，糸球体基所見は，世界で初めての知見であリ，メサンギウム細胞

底膜を介して内皮細胞を保護していると言われていた。

217

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec，2017）

今回の観察で，足細胞と内皮細胞に直接の接触があることが判明した一方，上皮細胞の細胞突起が血液成分に直接曝されている所見は新しい知見である。第３にマクロファージが糸球体毛細血管内に浸潤したとき，糸球体基
底膜へ直接傷害する可能性を疑ったが，現在のところ，直接の傷害の現場は確認されていない。
呈示した図１では，メサンギウム基質の位置が不明瞭
で，現在，その完成を準備中である。足細胞嵌入による
糸球体基底膜破壊の最初の機序は不明である。

62．骨盤内臓刺激による脊髄後角ニューロンの興奮性変化について
河谷正仁（秋田大学大学院医学研究科・器官統合生理学講座）
斎藤和輝，河谷昌泰（秋田大学医学部）
膀胱や直腸からの知覚は腰仙部後角のニューロンをしている。臓器入力が絶たれていることが Vitro 実験で介し，脊髄あるいは脳幹を介する反射をおこす。介在の限界ではあるが，SPN への後角ニューロンからの興

ニューロン，上行ニューロンを経て自律神経節前奮の流れや，薬理学な興奮性及び抑制性の入力の検討

ニューロン（SPN）に至るネットワークの存在と知覚入を実施する計画している。

力の種類による神経活動の差や会陰部や尿道からの入今後，脊髄ネットワークの検討を行うため，vivo で力を伝える陰部神経による骨盤神経反射の修飾機構をの SPN 同定の方法を確立し，生体恒常性発達部門と共検討する。

同で 2 光子顕微鏡を用いた腰仙髄脊髄後角のイメージ

本年度は生理学研究所生体恒常性発達部門で脳およ

ングと電気生理学的検討を行い，膀胱尿充満（骨盤神び脊髄からの興奮情報収集の技術獲得や，秋田大学に経）と尿道の会陰刺激（陰部神経）による骨盤内臓器設置されている二光子顕微鏡下でのパッチクランプ記制御の神経回路機構を明らかとする予定である。

録装置を本研究テーマに使用するための設定変更を行い，研究を開始した。骨盤臓器を支配する SPN はラット L6-S1 分節の脊髄中間層中央部の中心管横と側索ご
く近い灰白質の端に存在する。また，尿道および黄門括約筋は前角の運動ニューロン群の一部により支配される。DiI にて SPN 内の節前神経を標識し蛍光観察を行ったが発達に伴う脊髄内の線維の著しい増加により，
DiI はわずかに観察されるにとどまったため，脊髄スライス標本での条件を再検討した。
秋田大学でアダルト脊髄のスライスを作成し二光子顕微鏡下でのパッチクランプ記録を行った。上記のト
ラブルはあったものの，200 um まで薄くした切片ではDiI による標識を観察できた。細胞内 Alexa 注入により樹状突起，軸索もある程度観察できたため，脊髄内の10 week で骨盤神経叢へ DiI（10 μM）を注入し，二週間後他のニューロンとの位置関係を明らかにできると期待にスライスを作成し記録を行った。

218

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．超高圧電子顕微鏡を用いた細胞骨格・オルガネラ・細胞壁ダイナミクスの解析 ···························· 222
2．昆虫細胞内共生細菌の特異なチューブ様微細構造の解析 ················································ 222
3．組織化学的手法を応用した細胞小器官の三次元構造観察 ················································ 223
4．網膜と視覚野ニューロンの電気シナプスの機能と三次元形態構造の対応 ·································· 224
5．超高圧電子顕微鏡観察法によるタンパク質巨大分子複合体の形成機構の解明 ······························ 224
6．原生生物タイヨウチュウ類の微小管調節機構の解明 ···················································· 225
7．コンピュータトモグラフィー法によるラット脊髄神経化学解剖の 3D 解析 ································ 226
8．低温超高圧電子顕微鏡法を用いた CD38 の in situ 膜局在の解明 ·········································· 227
9．超巨大アメーバウイルスの内部構造解析 ······························································ 227
10．3D reconstruction of cells generating melanin ···························································· 228

221

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

1．超高圧電子顕微鏡を用いた細胞骨格・オルガネラ・細胞壁ダイナミクスの解析
唐原一郎（富山大学大学院理工学研究部），篠笥公隆（富山大学理学部）
竹内美由紀（東京大学大学院農学生命科学研究科）
峰雪芳宣（兵庫県立大学大学院生命理学研究科），村田和義（生理学研究所）
筆者らは，植物の細胞骨格・オルガネラなどの細胞レを施した後，胚軸部の切片を加速電圧 1,000 kV での超高ベルから，組織・器官レベルまでの三次元構造のダイナ

圧電子顕微鏡（H-1250m，日立）観察に供した。昨年度

ミクスの解析を目指している。組織・器官レベルとして，は胚軸の皮層細胞を主軸に対して横断面（横断切片）を

X 線 CT を用いて，乾燥種子の非侵襲形態解析を行うこ

観察し，縦断壁（longitudinal wall）に入る軸方向の折りとで，乾燥種子においては細胞壁の折りたたみ構造が観

たたみを確認できたの対して，本年度は縦断面（縦断切察され，種子発芽時の吸水による急速な体積増大に備え片）を観察した。皮層および内皮細胞に着目し，撮影倍たものである可能性が示唆された。この細胞壁の折りた

率は 1000 倍で-56º から 56º まで 2º ステップで回転させたみ構造が真実の構造か否かを検証するため，比較的厚て傾斜画像を撮影し，傾斜画像からの立体再構成を行っい切片で広範囲に観察できる超高圧電子顕微鏡を用いた。

た観察に取り組んでいる。シロイヌナズナ Arabidopsis

その結果，まず post staining を行わなくてもプロテイ

thaliana (L.) Heynh.の Col-0 株の乾燥種子をグルタールア

ンボディや細胞壁も十分に観察できることがわかった。

ルデヒドで 12 時間 4℃で前固定の後，en bloc 染色とし横断壁（transverse wall）において軸に垂直な方向の折りて二重オスミウムによる Ellisman らのプロトコルを一部たたみを観察することができた。縦断切片においても縦修正して行い，試料を調製・包埋した。そこから 1 µm の断壁は見えるが，縦断壁では軸に垂直な方向の折りたた

厚さの切片を切り，今回は post staining を行わず，金粒みは観察されなかった。細胞壁によって折りたたまれ方子（今回は径を 150 nm とした）の塗布とカーボンコート

が異なっている可能性も考えられた。

2．昆虫細胞内共生細菌の特異なチューブ様微細構造の解析
中鉢

淳（豊橋技術科学大学エレクトロニクス先端融合研究所）

福田康弘（東北大学農学研究科），洲崎敏伸（神戸大学大学院理学研究科）
昆虫細胞内より世界で初めて発見された「オルガネラ様鏡を用いて高分解能観察を行い，電子線トモグラフィー

防衛共生体」Candidatus Profftella armatura (Betaproteobacteria,法を適用することで，この構造体を構成するサブユニッ

以下 Profftella)の細胞内に，ユニークなチューブ状構造がトの立体配置の解明を目指した。具体的には，ゲッキツ

存在することが，我々の先行研究から明らかとなった。こ上 で 飼 育 し た 半 翅 目 昆 虫 ミ カ ン キ ジ ラ ミ (Diaphorinaの構造は，直径が約 200 nm で，Profftella の細胞内に複数

citri; キジラミ上科，キジラミ科)を解剖し，Profftella を存在する。原核生物で同様の構造は知られておらず，収納する共生器官「バクテリオーム（bacteriome: 菌細胞

Profftella の特異な生理・生態学的機能との関連が期待さ塊）」より常法により樹脂包埋試料を作製し，得られたれる。そこで SBF-SEM を用いて予備的な解析を行ったと

厚さ 1 μm の厚切り切片を，生理学研究所に設置されてころ，Profftella 細胞自体が細長く，それに沿って走る当該

いる超高圧電子顕微鏡 H-1250M による電子線トモグラ

構造体も予想以上に長いチューブ状形態を取ることが判

フィー解析に供し，Profftella 細胞内のチューブ様構造に明した。しかし，分解能の制約から，その構造の詳細は不ついて高分解能３次元立体構造解析を行った。

明であった。
そこで本研究では，昨年度に引き続き超高圧電子顕微

222

その結果，これまでは単に厚さ約 100 nm の均質な構造と思われていたチューブ構造の壁は，実際は 5 本ない超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告

し 6 本の繊維構造（プロトフィラメント）により構成されていることがわかった。また，昨年度の解析ではプロ
トフィラメントはゆるい左巻きらせんを示すようにね
じれて配向していると推定していたが，実際は下図で示
すように，右巻きらせんを描いていることがわかった。

Profftella の細胞内部に見いだされたチューブ様微細構造体の粘土模型。超高圧電子顕微鏡を用いた立体構造解析により、このチューブ構造は直径約 200 nm であり、その壁は右巻きらせんを描き、ねじれて配向する 5 本ないしは 6 本の直径約 100 nm のプロトフィラメントから構成されていることがわかった。

3．組織化学的手法を応用した細胞小器官の三次元構造観察
臼田信光（藤田保健衛生大学 医学部），野田亨（藍野大学 医療保健学部）

森山陽介（藤田保健衛生大学 医学部），村田和義（自然科学研究機構 生理学研究所）
超高圧電子顕微鏡により細胞構造を観察する際，組織化に観察され，通常電顕観察により，層板の構造から Golgi

学的染色により電子密度高く標識を行い細胞小器官の立装置であることが確認された。超高圧電顕によると，一部体構造を効率よく観察し，さらに連続ブロック表面走査型の Golgi 装置は核から毛細胆管まで大きく連続した構造

電子顕微鏡 SBF-SEM の併用により，細胞全体についてのとして観察された。開始した SBF-SEM 観察では，透過型

3 次元構造観察に進めることを計画した。ペルオキシゾー

電顕像と同等の分解能とコントラストで画像が得られ，肝ム，ミトコンドリアについて超高圧電顕観察を行ってきた細胞全体における Golgi 装置の配置が明らかになりつつが，本年度は Golgi 装置について，肝細胞・膵臓腺房細胞・ある。

小腸吸収上皮細胞と培養細胞を材料として検討した。組織

【結論】ZIO 染色は電子密度高く Golgi 装置を標識した。

化学の方法としては，免疫組織化学（mannosidase, TGN）

超高圧電顕とともに SBF-SEM を併用する観察において，とともに古典的還元オスミウム法（ZIO）法を行った。こ

組織化学的な染色法が細胞小器官の 3 次元構造観察に有れら標本について超高圧電顕観察を行ったところ，染色の用であることが示された。

均一性と反応産物のコントラストの高さの視点から，肝臓の ZIO 染色標本の観察に注力した。
【材料と方法】ラット肝組織をグルタルアルデヒド固定
後，ZIO染色液で染色し，脱水，樹脂包埋した。1 μm切片を光学顕微鏡で，0.1 μm切片を通常電顕（JEM1010

加速電圧100 kV），2-5 μm切片を超高圧電顕（H-1250M 加速電圧1000 kV）で観察し，同一樹脂ブロックをSEM用標
本台に装着し，SBF-SEM（3View2-Marlin

加速電圧1.2kV）で切削表面から反射電子像を捉えて画像取得し，連続断面像から肝細胞の三次元構造を再構築した。
【結果】光顕では，黒色の反応産物が核と毛細胆管の近傍

肝細胞を ZIO 染色を行い電顕観察を行った。図 1：通常電顕写
真（切片厚 0.1 μm，観察倍率 30,000 倍，バー：1 μm），図 2：
超高圧電顕写真（切片厚 2 μm，観察倍率 10,000 倍）。

223

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

4．網膜と視覚野ニューロンの電気シナプスの機能と三次元形態構造の対応
日髙聰（藤田保健衛生大学医学部生理学教室）

村田和義（形態情報解析室），南部

篤（生体システム研究部門）脳神経系で電気シナプスの機能に着目し，網膜神経節

プログラムを用いてその立体再構成を行って，コモン

細胞間のギャップ結合と視覚野ニューロンでのギャッ

マーモセット視覚野の錐体細胞の形態を解析した。コモプ結合の微細形態と電気シナプスの生理機能との関係

ンマーモセット視覚野の錐体細胞の形態が超高圧電子を調べた。生後間もないラットの視覚野・錐体細胞で電顕微鏡で観察された（図 2）。またギャップ結合蛋白

気生理学実験の時に Lucifer Yellow や Neurobiotin を注入

connexin36 の細胞内ドメインに対する抗体（Hidaka et al.,

して発色すると樹状突起間のギャップ結合による接触

2004）を利用して，抗体反応性を調べた結果，コモンマー

形態を解析できる。また小型のサル・コモンマーモセッ

モセットの網膜と視覚野でギャップ結合の存在を示す

トの網膜や視覚野ニューロンの細胞形態とギャップ結

ギャップ結合斑 puncta が観察された。ギャップ結合斑合の微細形態を調べ，その結果をげっ歯類のものと比較

puncta を超高圧電子顕微鏡で調べ，コモンマーモセット

すれば，霊長類の神経系での電気シナプスの生理機能をの網膜と視覚野とでギャップ結合の存在を実証して行探索できる。

く。

生後 10 日のラット視覚野の錐体細胞間で，電気生理

参考文献：Hidaka, S., Akahori, Y. and Kurosawa, Y. (2004)

学実験から電気シナプスの機能を解析し，Lucifer Yellow

Journal of Neuroscience Vol 24 (No 46): pp 10553 – 10567.

を注入して発色した所，Lucifer Yellow で染まった錐体細胞群が観察された（図 1）。同型の細胞が樹状突起で接触していた。そこでのギャップ結合の存在の有無を超高圧電子顕微鏡で調べている。また，生後 7 ヶ月のコモン
マーモセットを灌流固定し，網膜と脳組織を摘出して，網膜と視覚野におけるギャップ結合の構造を超高圧電子顕微鏡で解析することが本研究の目的である。ギャッ
プ結合細胞間チャネルの形態構造を観察するために，コ
モンマーモセットの網膜と脳組織をエポン樹脂に包埋し，厚さ 1 μm 切片を作成し，1,000 kV の加速電圧で超高圧電子顕微鏡下で観察した。超高圧電子顕微鏡の試料ステージの傾斜によって 2o づつ +60o で撮影し，IMOD

図 1. Lucifer Yellow で染まった生後 10 日ラット視覚野の錐体細胞のレーザー共焦点顕微鏡像。
図 2. 生後 7 ヶ月のコモンマーモセット視覚野の錐体細胞の超高圧電子顕微鏡像，厚さ 1 μm 切片，加速電圧 1,000 kV。

5．超高圧電子顕微鏡観察法によるタンパク質巨大分子複合体の形成機構の解明
増村威宏，佐生愛（京都府立大学大学院生命環境科学研究科）
宋【目的】

致宖，村田和義（生理学研究所）

が同一の胚乳組織内部で形成されるが，その形成機構に

イネ種子形成過程では，複数の疎水性タンパク質・プは不明な点が多く残されている。本研究では，超高圧電

ロラミンを集積する難溶性のプロテインボディタイプ I

子顕微鏡解析手法を取り入れて，植物種子が作り出すタ（PB-I）と，酸・アルカリ可溶性のタンパク質・グルテ

ンパク質巨大分子複合体・プロテインボディの構造を明リンをブロック状に集積するプロテインボディ II（PB-II）

らかにすることで，その構造上の特徴，および複合体の224

超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告

形成機構を明らかにすることを目的とした。

kit 等のエポキシ樹脂を用いた樹脂法埋法を行う必要が【方法】

あると考えられ，今後改善が必要であることが判った。

植物用に改変した SBF-SEM 観察用 OTO 法（27 年度に報告済）で電子染色を施し LR White で樹脂包埋した
日本晴イネ種子サンプルを用いて，厚さ 500 nm の切片を作製してグリッドに乗せた。切片の表裏両面を 2 % 酢
酸ウラニル溶液で 2 時間ずつ染色し，超高圧電子顕微鏡を用いた観察を行った。
【結果】
観察の結果，角張った形態のデンプン粒と球状顆粒のPB-I は判別可能であったが，PB-II は正確に判別することが難しかった（図 1）。球状構造を示す PB-I について
拡大して観察を行った（図 2）。通常の透過型電子顕微鏡で見られるような電子密度の低い球状顆粒が観察されたが，観察視野中に見られたほとんどの PB-I は明瞭性が欠けており，PB-I に特徴的な内部の層状構造の詳細な観察を行うことは困難だった（図 2）。

（図 1）超高圧電子顕微鏡を用いた胚乳組織観察像

今回の観察では，構造物の明瞭な像が得られず，また
PB-I 内部の詳細な構造は残念ながら観察出来無かった。
この原因として挙げられるのは，サンプルの固定剤の選択と包埋の樹脂の種類の選択である。当研究室では，通常の透過型電子顕微鏡を用いており，今回の試料も免疫電子顕微鏡観察に特化したサンプル調製法である，パラ
ホルムアルデヒドのみの固定を行った後に LR White による包埋を行っていた。超高圧電子顕微鏡観察で明瞭な形態観察像を得るには，グルタールアルデヒドと四酸化（図 2）PB-I の拡大像

オスミウムによる固定や，Suppr low viscosity embedding

6．原生生物タイヨウチュウ類の微小管調節機構の解明
安藤元紀（岡山大学大学院教育学研究科）
池田理佐（岡山大学大学院環境生命科学研究科）
ソン チホン，村田和義（生理学研究所）
タイヨウチュウの微小管束を内包する軸足は，急速な厚みがあり，従来の透過型電子顕微鏡観察では，1 個体

収縮・再伸長を示す場合があり，その速度は，一般的なの細胞体に着目して軸足微小管動態の全体像を明らか

微小管の脱重合・重合のしくみでは説明できないほど急にすることは困難であった。本研究では超高圧電子顕微速である。我々はタイヨウチュウにおけるこのユニーク鏡を用いてタイヨウチュウの微小管とその修飾タンパ

な細胞運動系に着目して解析を行ってきた。これまでのク質を含む三次元構造解析を行うことを目的とした。

解析から，タイヨウチュウの軸足直径は 100 nm 以上の

超高圧電顕用サンプルとして Actinophrys sol および225

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

Polyplacocystis contractilis の２種類のタイヨウチュウをのひとつとして，立体構築を行うのに十分なコントラス

用いた。それらの生物を遠心後，グルタルアルデヒドおトを有していなかったことが考えられる。

よびオスミウムによる二重固定後，脱水，樹脂包埋した。

今後，試料作製時にブロック染色を適用することで，300 nm の厚さで超薄切片を作成し電子染色後，超高圧電立体構築可能な試料を作製していく。また，2 種類のタ

子顕微鏡を用いて観察を行った。

イヨウチュウそれぞれに対して軸足収縮・伸長を保持しどちらのサンプルにおいても軸足微小管束を観察できたが，立体構築像の取得には至らなかった。その原因た固定を行い，軸足収縮前後における微小管動態を比較していく予定である。

7．コンピュータトモグラフィー法によるラット脊髄神経化学解剖の 3D 解析
坂本浩隆，高浪景子，越智拓海，佐藤慧太（岡山大学・大学院自然科学研究科・理学部附属臨海実験所）
村田和義（生理学研究所・脳機能計測センター・形態情報解析室）
我々はこれまでに，脊髄（腰髄）に存在する gastrin-

的に痒みを誘発した際，脊髄後角 GRP 神経軸索終末のreleasing peptide（GRP）ニューロン系が雄優位な脊髄内

微細構造変化をコンピュータトモグラフィー・三次元立

局所神経ネットワークを構築し，勃起，射精などの雄の体再構築法を用いて，解析を進めていく予定である。

性機能を調節していることを見出した（Sakamoto et al.,2008, Nature Neuroscience）。さらに我々は，GRP ニュー
ロンから球海綿体脊髄核や仙髄副交感神経核への投射について，超高圧電子顕微鏡を用いたコンピュータトモ
グラフィー・三次元立体再構築法により超微形態学的に明らかにしてきた。（Sakamoto et al., Endocrinology，Oti
et al., 2012, Histochemistry and Cell Biology）。
2007 年，同じ脊髄内ではあるが，異なるポピュレー
ションの GRP ニューロンが痒み感覚を特異的に伝達することが報告された（Sun and Chen, 2007, Nature）。一方，我々は，超高圧電子顕微鏡に連続表面走査型電子顕微鏡で用いられる特殊な重金属染色法を応用することで，シナプス構造，ミトコンドリアや細胞膜といった細胞内構造を明瞭に観察することに成功している。今回，この手法を用いた超高圧電子顕微鏡コンピュータトモグラ
フィー法により，痒み感覚を司る神経ネットワークの解析を試みた。その結果，ラット頸髄後角表層の，GRP 免
疫陽性ニューロン軸索終末において，シナプス構造とそれを介して接続する樹状突起が三次元的に観察された（図）。これらの成果を第 57 回日本組織細胞化学会 総

図: ラット頚髄後角表層に観察されたシナプス構造の立体再構会・学術集会シンポジウム「組織細胞化学を用いた神経築像。GRP 免疫陽性反応を起点として，コンピュータトモグラ

系研究の up-date： 分子・神経内分泌動態の組織細胞化

フィー法による三次元再構築を行った。その結果，GRP 免疫陽学的可視化」において発表し，好評を博した。
今後は，痒みの伝達機構を明らかにするために，生理226性を示す軸索と樹状突起によって形成されるシナプスが三次元的に可視化された。（スケールバー = 1 µm）。

超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告

8．低温超高圧電子顕微鏡法を用いた CD38 の in situ 膜局在の解明
高浪景子，坂本浩隆，越智拓海，佐藤慧太（岡山大学・大学院自然科学研究科・理学部附属臨海実験所）
村田和義（生理学研究所・脳機能計測センター・形態情報解析室）

オキシトシン分泌の制御分子候補として，リンパ球のる。本サンプルを低温電顕で観察してみた結果，分泌顆

増殖を活性化する膜タンパク質である CD38 の関与が報

粒まるごとを単離サンプルとして効率良く観察するこ

告されている（D. Jin et al., 2007, Nature）。CD38 は細胞とに既に成功した（図参照）。今後は，精製サンプルに膜上に存在し，ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド

対して CD38 免疫染色（2 次抗体にコロイダルゴールド（NAD）からサイクリック ADP リボース（cADPR）をを使用）を施し，氷包埋後，超高圧電顕下，連続傾斜像合成する。合成された cADPR は，小胞体膜上に存在すを撮影し，トモグラフィー解析に供する予定である。こるリアノジン受容体に結合し，小胞体からのカルシウム

れらの解析から，ラットにおける CD38 の in situ 膜局在

流出を促し，オキシトシンの開口分泌を誘導するものととその 3 次元的なタンパク質・配置について考察する。

考えられている。しかしながら，オキシトシン・ニュー

本研究ではさらに，ex vivo で高カリウム刺激を行った直ロンにおける CD38 の in situ 膜局在は不明である。そこ後に同様の解析を行い，開口分泌の際，CD38 の in situ 膜で本研究では，低温超高圧電子顕微鏡（電顕）法を用い局在が変化するかどうかも検討したい。

て，CD38 の in situ 膜局在を明らかにすることを目的とする。
研究代表者のラットを用いた予備的な免疫電顕，および生化学的な解析から，CD38 はニューロン細胞体の膜構造に加えて，オキシトシン分泌顆粒の膜上にも存在する，という非常に興味深い結果を得ている（投稿準備中）。
本研究では，ラット視床下部—下垂体系における CD38 のin situ 膜局在について低温超高圧電顕法を用いて 3 次元的に解析する。まず，限外ろ過法によりオキシトシン・

図：ニューロンに由来する分泌顆粒画分サンプルを調整す

低温電顕像（未固定，無染色，氷包埋）。

ラット下垂体後葉から単離した‘分泌顆粒まるごと’の9．超巨大アメーバウイルスの内部構造解析
岡本健太，Hemanth KN Reddy，Martin Svenda（ウプサラ大学）
Chihong Song，宮崎直幸，村田和義（自然科学研究機構 生理学研究所）
Chantal Abergel，Jean-Michel Claverie（エクスマルセイユ大学）
単細胞生物であるアメーバに感染するウイルスは，細すような，様々な酵素を自ら発現している。これら巨大菌に匹敵する超巨大な構造と遺伝子を持つ。巨大ウイル

ウイルスは多種多様な蛋白質で構成されていることがスが持つ遺伝子の一部は，古細菌，真核生物，真正細菌

報告されている一方で，自身の粒子にどのような構造物のそれぞれから獲得したと考えられる。その一方で，大を含有しているかは未知であった。しかしながら，これ部分の遺伝子はどの生物ドメインやウイルスとも相同らのウイルス粒子は 700 nm を超える厚みを持っており，性がなく，新たな第４の生物ドメインを形成するという標準的なクライオ電子顕微鏡では電子線の透過性の限報告もあり，生物の根幹を知る上で重要な研究対象であ

界により内部構造を解析することが困難であった。

る。また，巨大ウイルスは，従来のウイルスの定義を覆

本共同研究では，巨大アメーバウイルスである正二十227

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

面体様の Mimivirus と卵形の Pithovirus sibericum を超高

このような巨大ウイルスの構造的な特徴は，ウイルスと圧顕微鏡の電子線透過率とトモグラムによる三次元構

細胞の境界を曖昧にしていた。また，ウイルスとは何か

築により，未知の内部構造を解き明かすことを目的にしを再定義する必要性に一石を投じる結果となった。

た。その結果から Mimivirus と Pithovirus sibericum の三次構造をはじめて構築する事に成功した（論文投稿中）。
Pithovirus は，非常に柔軟な四層構造に覆われており，その先端は特徴的な周期構造を形成していた。遺伝子が局在している領域には，シングルコピーの遺伝子だけでは説明できないほどの密度の物質で充填されていた。また，
位相差クライオ顕微鏡の解析から，粒子内部には細胞のように膜により区分けされている可能性が示唆された。

10．3D reconstruction of cells generating melanin
Choi Hyosun，Boram Kim，Mun Ji Young（Eulji University）
There is a global trend of increase in demand for 3

block face scanning election microscopy (SBF-SEM)

dimensional electron microscopy (3DEM) based ontechnique, which automatically block-face imaged with amolecular resolution. In this study, currently available 3D

diamond knife placed inside SEM (3VIEW and Volume scope)reconstruction

microscopes

or with focused ion beam SEM (FIB/SEM) were used. In our(electron tomography, serial section analysis) were used toresults, we showed each techniques (3VIEW, VS, and FIB) are

study the melanosome transfer of hyper-pigment disease in

useful for study of melanocytes in biopsied human skin.

human skin.

3VIEW and VS showed advantage for observing wholetechniquesofelectron

Melanocytes in skin are cells that synthesize and store theepidermis layer, and FIB was good for narrow specific area.

melanin pigment in unique membrane bound organelles termed

Through 3D reconstruction of melanocyte and adjacentmelanosomes. They transfer their melanin to surrounding

keratinocyte, we supported endocytosis theory in human tissue.

keratinocytes. With the help of its dendritic projections, eachAnd then, 61 serial images between melanocytes andmelanocyte

36

keratinocytes were obtained at 2 degree intervals in

keratinocytes. After transfer, melanin is transported to the

JEM2200FS (JEOL, Japan, installed at NIPS), and alignment

apical face of the keratinocyte nucleus, where it protects

and tomogram were carried by ETOMO. In the tomogram, weagainst UV damage. This symbiotic system is called the

could

epidermal melanin unit. However, the actual transfer ofmelanocyte and keratinocyte has a membrane or not. The

melanosomes into keratinocytes and the keratinocyte-

membrane is expected to be phagocytosis (Wu et al., 2014),

melanocyte interactions during the transfer process are not welland if the membrane is not shown in the melanosome, it would

characterized (Van et al., 2006). The possible mechanism of

support endocytosis theory. In this study, it is characterized tomelanosome transfer can be divided to endocytosis,

be endocytosis because the membrane is not visible in thecytophagocytosis, Shedding phagocytosis, and membrane

tomogram (Figure 1).

providesmelanintoapproximately

investigate

whetherthemelanosome

betweenfusion (Wu et al., 2014). In this study, we observed serial

Our result will help to unravel the mechanisms behind aimages of epidermal melanin unit to characterize melaninwide range of human pigmentary disease, seborrheic keratosis

transfer mechanism.

in which melanin transfer is maximized, will be investigated

As methods for serial section electron microscopy, serial

228

for further work.

超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告

Reference
1. Van D K et al., 2006. The quest for the mechanism of melanintransfer. Traffic 7(7):769-78.
2. Wu X and Hammer JA. 2014. Melanosome transfer: it is best
to give and receive. Curr Opin Cell Biol.29:1-

Fig. 1. One section from tomogram of human epidermis.
Tomogram images were processed by ETOMO to reveal whether
the melanosome between melanocyte and keratinocyte has
membrane or not. The melanosome without membrane supported
endocytosis theory for melanosome transfer.

229

生体機能イメージング共同利用実験報告

生体機能イメージング共同利用実験報告
〔

目

次

〕

1．マカクザルの脳構造撮影 ............................................................................ 234
2．運動イメージの形成に関わる神経機構の解明 .......................................................... 234
3．温熱感覚に関わるヒト脳の時空間的神経ネットワークの解明 ............................................ 235
4．注意と物体認識に関する脳磁場信号の計測 ............................................................ 235
5．共同運動課題時の複数名同時脳活動計測：コミュニケーション形成の神経的基盤を探る .................... 236
6．オキシトシンによる食欲調節 ........................................................................ 237
7．社会的接触による感情的サポートの神経基盤の解明 .................................................... 237
8．温熱的快適感の脳内形成機序の探索 .................................................................. 238
9．表情と音声による視聴覚情動知覚の文化差を生み出す神経基盤 .......................................... 239
10．オノマトペ自動生成システムで作成された言語音による脳活動計測 ..................................... 240
11．クロスモーダルな感覚情報の脳内表現様式の解明 ..................................................... 240
12．語用論的解釈の神経基盤ー発話における意図的不調和の処理過程に着目して ............................. 241
13．共感性と情動の相互作用にかかわる脳内機構 ......................................................... 242
14．スポーツと脳構造 ................................................................................. 243
15．トレーニングとコンディショニングによる脳構造の変化 ............................................... 243
16．脊髄損傷後の非ヒト霊長類の中枢回路の大規模再編過程の 7T MRI による解析 ............................ 244
17．視線を介した対面相互作用の実時間性が学習に及ぼす影響： ２個体同時計測 MRI を用いた検討 ........... 244
18．脳波・機能的 MRI 同時計測法を用いた睡眠覚醒機構の解明 ............................................. 245
19．社会的疲労の神経基盤研究 ......................................................................... 245
20．課題成功率向上のための呼吸活動依存的な脳内メカニズムの解明 ....................................... 246
21．聴性定常反応に及ぼす音刺激変化の影響 ............................................................. 247
22．MEG を利用した聴覚時空間的脳活動の検討 .......................................................... 247
23．脳磁図による運動視知覚の神経基盤の解明 ........................................................... 248
24．耳鳴り患者における聴覚誘発脳磁場反応の周波数特異性 ............................................... 249
25．脳波・脳磁場計測による単語処理過程における形態素の役割の検討 ..................................... 249
26．MRI を用いた大脳基底核新経路の検証 .............................................................. 250
27．神経アミノ酸マッピングのための化学シフトイメージングの確立 ....................................... 251
28．眼球運動の機能的ネットワークの解析 ............................................................... 251
29．ヒト視覚警報野の発見と機能・構造の解明 ........................................................... 252
30．直管ファントムを用いた 3 次元シネ位相コントラスト磁気共鳴法の基礎的検討 ........................... 252
31．双方向性計測操作による発振現象の理解のための非ヒト霊長類動物モデルの開発 ......................... 254

233

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

1．マカクザルの脳構造撮影
鯉田孝和（豊橋技術科学大学 エレクトロニクス先端融合研究所）
小松英彦，郷田直一（生理学研究所 感覚認知情報研究部門）

提案代表者は，視覚認知に関わる神経基盤を理解するに 1mm 角の平面基板に Ti, Pt のメッキ処理が施され，先ために，覚醒下マカクザルから脳神経細胞の活動を記録

端には Pt をボーラス状に加工したプラチナブラックがする実験を行っている。

とりつけられている。これらは 1 μm 以下の厚さのメッ

提案代表者が開発している神経電極，豊橋プローブをキであることから質量は小さく影響は最小限であるこ

サルの脳に慢性留置するにあたって，電極の位置や大脳とが予想される。ワイヤーは直径 50 um の白金線を用い皮質の組織変化を捉える必要がある。大脳皮質との位置る。コネクター部位は複数の候補があり，フィルムケー

関係を観察するためには MRI での計測が好ましい。ただブルを接続するヒロセ FPC コネクタ，オスメス型の微細し，MRI では金属を含む物質の計測はアーティファクト

ポートを持つ omnetics，IC チップに広く用いられる 2.54を引き起こし画像に歪みが生じるという問題がある。歪mm ピンコネクタがある。以上のデバイスを MRI 装置内みを減らすためには，電極や配線，コネクターの材料ので測定しアーティファクトがどれだけ生じるかを定量選定と，頭部に設置する際の位置関係が極めて重要な問的に見積もるための疑似脳（ファントム）の準備と設置題になる。そこで本年度はどのような材質をどの程度の方法，さらに MRI 撮像シーケンスについて議論を行い，量用いるとアーティファクトが深刻になるか検討を計測可能な段階にまで進めることができた。今後引き続行った。

きデバイスの MRI 計測ならびに，動物に埋め込んだ状態

開発している電極には，直径 5 μm の Si の骨格ならびでの計測を予定している。

2．運動イメージの形成に関わる神経機構の解明
和坂俊昭（名古屋工業大学）

運動イメージ時は，運動遂行に関連する多くの脳領域

条件，ボールを持たずにボールを持っているように指を動が活動するが，実際の身体部位の運動が表出しない脳内かす条件であった。これまでに筋収縮時の一次体性感覚野

における内的な運動の遂行である。この時，イメージ内の活動は減少することが報告されているが，手掌上でボーの運動に対して運動の行為主が自己であるという運動

ルを回転させるボール回し条件においては，その活動が他

主体感を感じている。運動主体感の形成には，筋を収縮の手指の運動条件と比較して有意に増大することが明らさせるための運動情報と，身体部位からの感覚情報の統かとなった。この結果は，手指の巧緻的運動では，運動の合が重要である。しかし，運動イメージ時には感覚情報制御に対する体性感覚系の働きが，単純な運動とは異なっが存在しない。そこでイメージする運動に関連する感覚ていることを示唆している。そこで，このボール回し課題

方法を補助的に提示してやりながら，運動イメージを行

における運動イメージについて検討した。

うことで，運動イメージの形成に対してどのような効果があるのかを脳機能計測を用いて調べた。

ボール回しの運動イメージ時に，あらかじめ撮影していたボール回しの映像と触覚刺激を与えて運動イメー

運動イメージと実際の運動遂行における感覚情報の働ジをすることを繰り返すと，運動イメージ時の α 波の脱きを調べるために，脳磁図を用いて様々な指の運動時にお同期化が増大することが明らかとなった。以上のことかける体性感覚領域の活動を測定した。運動条件は，手掌のら，運動イメージ時に感覚情報を補助的に提示すること

上で 2 個のボールを時計回りに回転させるボール回し条で，運動イメージに関する脳領域を強く賦活し，運動イ

件，手掌上のボールを握る条件，グーとパーをくりかえる

メージの促進を促す可能性が示唆された。

234

生体機能イメージング共同利用実験報告

3．温熱感覚に関わるヒト脳の時空間的神経ネットワークの解明
中田大貴，芝﨑学（奈良女子大学 研究院生活環境科学系）

Medoc 社製の PATHWAY という温冷刺激装置を用い，皮膚表面温度が 40℃である 40℃課題において，30℃課

温熱刺激と痛覚刺激に関する脳反応を計測した。被験者

題，35℃課題よりも有意に大きくなった（それぞれ p <12 名（平均 21.8 歳）を対象として，脳波誘発電位を記録

0.001）。しかし Hot 条件においては，皮膚の表面温度とした。皮膚表面温度として 30℃，35℃，40℃をそれぞれ

N2-P2 成分の振幅には関係が無く，各課題での有意な差

ベースラインとし，そこから 41℃の温熱刺激を与えるは認められなかった。Warm 条件では，皮膚表面温度が「Warm 条件」，30℃，35℃，40℃のそれぞれのベースラ

40℃である 40℃課題において，N2 成分と P2 成分は検出

インから 46℃の温熱刺激を与える「Hot 条件」，30℃，

できなかった。また，30℃課題，35℃課題において，N2-

35℃，40℃のそれぞれのベースラインから 51℃の温熱痛

P2 成分の振幅の差が無く，各課題での有意な差は認めら

覚刺激を与える「Pain 条件」とした。30℃，35℃，40℃

れなかった。これらの振幅の大きさと Visual Analogueのベースラインは，それぞれ 30℃課題，35℃課題，40℃

Scale は相関していた。Pain 条件における P2 成分のピー課題とした。各課題とも 5 刺激とし，3 課題あるので，

ク潜時は，40℃課題の方が 30℃課題，35℃課題よりも有計 15 刺激を 1 セットとした。1 つの条件につき，4 セッ

意に速くなった（それぞれ p < 0.001，p < 0.05）。

トを行った。刺激の際に主観的な温かさ・痛みを Visual

これらの結果から，51℃の温熱痛覚刺激が与えられる

Analogue Scale にて評価してもらった。脳波は Cz から記

Pain 条件では，表面温度（ベースライン）が高いほど，録し，解析対象は刺激後 180-750 ミリ秒で記録される N2

脳反応が大きく，主観的な痛みも大きくなることが示さ成分のピーク潜時，380-1400 ミリ秒で記録される P2 成れた。その理由については現在のところ不明であるが，分のピーク潜時，ならびに N2 成分と P2 成分の差分を表

46℃の温熱刺激では見られなかったことから，痛覚特有

す N2-P2 成分の振幅とした。それぞれの指標に関し，分の反応であると考えられる。また P2 成分の潜時も表面散分析を行った。

温度が 40℃の際に最も速くなったことから，表面温度は実験の結果，Pain 条件において，同じ 51℃の温熱痛覚刺激を与えているにも関わらず，N2-P2 成分の振幅は，温熱痛覚の認知処理時間にも影響を及ぼすと考えられる。

4．注意と物体認識に関する脳磁場信号の計測
野口泰基，喜多伸一，松本絵理子（神戸大学）

本研究課題の目的は，注意や物体認識に関する脳磁場した。その結果，刺激の規則性（美的要素）の有無は最信号の時空間的変化を明らかにすることである。本年度

初に視覚腹側野（後頭葉→側頭葉経路）の神経反応に影

は主に視覚の物体認識に注目し，以下に挙げる 2 つの実響を与えたのち，数十ミリ秒後には視覚背側野（後頭葉験を行った。

→頭頂葉経路）の活動を変化させた。これらの結果は，(1) 視覚刺激の規則性処理に関わる神経反応の分析：

腹側野から背側野へと投射する経路横断的な神経回路

フラクタル図形や黄金比彫像など，特定の「ルール」

が，視覚刺激の規則性分析や審美的処理に重要な役割をや「規則性」に従って描かれた視覚刺激に対して，ヒト果たしていることを示唆する（論文投稿中）。

は心地よさや美しさを感じることが知られている。この(2) 運動準備中における時間錯覚の神経メカニズム：

現象の神経メカニズムを探るため，黄金比に基づいて構

近年の心理学・行動学的研究により，視覚と運動はそ築された物体刺激と，そうでない刺激への脳反応を比較の時間的側面において相互作用を起こすことが知られ235

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）ている。つまり運動準備中に提示された視覚刺激の長さ

された視覚性神経反応と，運動準備に伴う高次運動野か（主観時間）は，そうでない時に提示された視覚刺激のらの神経シグナルが，時間感覚の形成を主導する内側前

主観時間よりも長く感じる。我々の直近の研究により，頭野（時間知覚領域）において相互作用を起こしている

この時間錯覚は，運動準備に伴う注意や覚醒度の上昇でことが示された。視覚と運動の組み合わせ効果が第 3 領は説明できないことも示された。そこで本計画では脳磁域（時間知覚領域）で生じていることを示す結果であり，図の優れた時間分解能を活かし，この錯覚の神経メカニ

時間錯覚を引き起こす新しい神経メカニズムを示唆す

ズムを調べた。その結果，視覚刺激の提示によって誘起る（論文準備中）。

5．共同運動課題時の複数名同時脳活動計測：
コミュニケーション形成の神経的基盤を探る
阿部匡樹（北海道大学大学院教育学研究院健康体育学分野）
高橋康介（中京大学心理学部実験心理学領域）
渡邊克巳（早稲田大学理工学術院基幹理工学部表現工学科）

身体を介した直接的な個人間コミュニケーションのに大きな役割を示すことを明らかにした。我々の他の研典型例である共同運動課題では，「社会的手抜き効果」に究により，このような力調整課題においても 3 人になる

代表されるような，理論的には決して効率的とはいえなと社会性の影響が強くなることが示されているため，い集団特有の協応状態が形成される。これらの特性は心2016 年度は 3 台の MRI 装置を同期して駆動し，かつ 3

理物理実験やゲーム理論において示されてきたが，その台の非磁性握力計からの信号を同期して記録する系の神経的基盤はいまだ明らかにされていない。特に，2 名作成を試みた。

での研究例は少数ながら存在するものの，社会性の影響

本年度は 1 台の 3T-MRI の不調により，当初計画を変が顕著になることが示唆されている 3 名以上での共同課

更し，2 台の 3T-MRI と，別棟の 7T-MRI の組み合わせに

題時における神経活動の研究例はほぼ皆無である。本研

よる実験系への変更が必要となった。また，当初はイン

究では共同課題時の複数名(最大 3 名)の脳活動を同時にターネットを介して視覚刺激や開始信号の同期を行う

記録・解析することにより，共同課題時特有の脳内情報予定であったが，インターネットの時間的制約や信頼性処理過程を明らかにすることを目的とした。

の問題から，想定よりもこの設定が困難であることが明

これまで，我々は 2 人の把持力の合計を標的力に合わらかとなってきた。これらの問題により，fMRI 測定の実せるという共同把持力調整課題を用い，その際の脳活動施に関しては当初計画より遅れが生じているが，その間を調べることで，共同行為の組織化に関わる神経基盤をに実験課題やプロトコルの調整が進められ，2 人課題時検討してきた。その結果，単純な力調整課題でもに生じた疑問点や問題点も克服できるよう改善が加え

mentalizing system と呼ばれる脳領域の賦活が生じること，られた。今後 3 台間の実験系の同期環境を整備し，2017

その中でも右の側頭-頭頂接合部（TPJ）が他者との協調

年度中に 3 者からのデータ取得，解析を行う予定である。

236

生体機能イメージング共同利用実験報告

6．オキシトシンによる食欲調節
矢田俊彦，中田正範（自治医科大学医学部生理学講座統合生理学部門）
小坂浩隆（福井大学こどものこころの未来発達研究センター）
吉本隆明，定藤規弘（生理学研究所システム脳科学研究領域心理生理学研究部門）

食行動には，エネルギー代謝調節を目的としたホメオ

昨年度までに，実施した食欲の行動指標を用いた予備

スターシス系摂食行動と，食の嗜好性と快感に依存した実験により，満腹時に食欲を起こす物をデザート，空腹報酬系摂食行動の二つがある。それぞれの食行動に関連

時に食欲を起こす物を主食に分類し，それぞれを報酬系する神経核も異なり，ホメオスターシス系摂食は視床下とホメオスターシス系の食欲の誘発食として規定した。

部により，報酬系摂食は腹側被蓋野および側坐核が関与

昨年度に引き続き本年度は，3T MRI (Verio, SIEMES)をする。近年の研究では，視床下部室傍核のオキシトシン

使用し検査データの集積を進めた。ボランティアで募集

ニューロンは重要なホメオスターシス系摂食調節の重した試験者は，前日夕食時以降絶食の条件で，デザート

要な摂食抑制ニューロンである事が明らかになってお/主食の写真/絵を見せて，それに対する脳の応答を，fMRI

り，オキシトシンの摂食抑制作用は肥満治療の点で臨床を用いて計測した。その後，オキシトシンまたはプラセ的に注目されている。オキシトシン点鼻治療の有用性は

ボを点鼻投与し，再度デザートおよび主食の写真/絵を見

自閉症を含む精神疾患で明らかになりつつある。このこせて，それに対する脳の応答を，fMRI を用いて計測した。

とはオキシトシンが報酬系摂食の調節にも重要である

本研究は二重盲検法による投与を行ったため，投与情報可能性を示唆するものである。本研究ではオキシトシンの開示を行い，データの解析を行った。

点鼻による報酬系摂食の抑制効果の検証とその脳内作本研究で，報酬系摂食調節に関連する神経回路の一部

用メカニズムを解明する事を目的として，自然科学研究を明らかにした。さらにオキシトシン点鼻による報酬系

機構生理学研究所 MRI 装置を用いて，オキシトシン・プ

摂食調節の抑制作用の有無を明らかにし，オキシトシン

ラセボを用いた cross-over design，二重盲検法による fMRI

点鼻の抗肥満作用の解明に寄与した。

実験を健常・正常体重の成人男性の被験者に行った。

7．社会的接触による感情的サポートの神経基盤の解明
荻野祐一（群馬大学・大学院医学系研究科）
川道拓東（群馬大学・医学部）
北田亮（生理学研究所・心理整理学研究部門）

ヒト社会は，
他者との連関である社会的紐帯を基本単位の実験的検討を行った。実験においては，生理学研究所のとして構成されている。社会的紐帯を介することで，ヒト

Siemens 社製 3 T MRI を用いて，親密な関係にある男女ペは他者と社会的に触れ合うこと（社会的接触）ができる。

ア（交際関係：８組１６名，２０．３歳０．３歳），ある

社会的接触の重要な効果としては，感情的サポートを通じ

いは，女性ペア（友人同士：９組１８名，２０．５歳０．

て，自己が置かれた苦境を乗り越えることができること３歳）の身体的接触によって惹起される脳活動を計測した。

（Mikulincer et al., 2003）などがある。これは社会的接触に実験条件としては，ペアが身体的接触をする条件（P:より陰性感情反応が減弱することにより実現されると考Pair），および，ペアと同性の実験者が身体的接触をする条えられる（Coan et al., 2006, Kawamichi et al., 2015）。

件（E: Experimenter）の二つを課した。この時に，実験参今年度，我々は，感情的サポートを行うための社会的接

加者には知らせずに，両条件ともに実験者が触れることで触として，個人間の身体的接触を取り上げ，その神経基盤

触れ方の違いはキャンセルアウトした。実験においては，

237

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

身体的接触により惹起される感情の主観的評価（７件法

条件: 4.60.2/P 条件: 6.00.2。女性ペア：E 条件：4.30.2/P〔１：とても陰性，７：とても陽性〕）を実施した。

条件: 6.10.1）。今後は，本実験により得られた脳活動デー

結果として，指先に触れた場合に，親密者による接触が有意に陽性感情を惹起することを確認した（男女ペア：E

タの解析を加速し，社会的接触による神経基盤の解明を目指す。

8．温熱的快適感の脳内形成機序の探索
永島計（早稲田大学 人間科学学術院）

中田大貴（奈良女子大学 生活環境科学部）
原田宗子（広島大学大学院 医歯薬保健学研究院感性イノベーション拠点）
定藤規弘（生理学研究所 心理生理学研究部門）

1. 背景

興味深いことに，行動実験の結果では，全身を冷却し温度に関わる感覚の客観評価，脳の責任領域の同定のた場合に局所温度と快感不快感の申告値は，高い相関をために，機能的核磁気共鳴画像法（functional Magnetic

取ることにある（P<0.01）。この結果を元に解析すると，

Resonance Imaging; fMRI）が用いて実験を行なった。先行

不快感に関しては，内側前頭前皮質や前補足運動野が，研究では温度感覚と温熱的・快不快感が異なる責任領域

快感に関しては，前帯状回，線条体が関与している可能にある可能性が提示されている。しかし，前年度までに性が示唆された。

我々が行なった一連の実験では，末梢及び全身の温度条

fMRI の解析では，全ての全身温度刺激を行なった実験

件，温度感覚の心理学的評価の違いによらず，局所温度

を通して両側体性感覚野，左島皮質，内前頭皮質，縁上刺激時に共通した脳領域が活動している可能性が示唆

回，帯状回，内側前頭皮質を含む比較的広範囲な脳活動された。このため，今年度は，局所温度刺激実験を追加が見られた（図１）。

完了し，この実験仮説を検証し，研究を完成することを

また，局所温度刺激では，右体性感覚野，両側の島皮目標とした。

質，中前頭皮質，帯状回，内側前頭皮質に脳活動が見ら

2. 方法れた。これらの領域は温度の質に関わらず，外界からの男女 16 名を対象に局所温度刺激（18°C，41.5°C）と皮

温度刺激そのものを処理する領域と判断された（図２）。

膚表面温度刺激（17°C，32°C，47°C）を組み合わせた実験を行った。ペルチエ素子により前腕局所温度刺激，水還流
スーツを用いて皮膚表面温度を変化させた。その間に脳のBOLD 信号を測定した。また Visual analogue scale（VAS）
を用いて温度感覚，温熱的快・不快感評定させた。
3. 結果・考察
局所温刺激は，全身還流温に関わらず熱いと評価された。局所温熱的快・不快感は，還流水が 47°C の際に不快であると評価された。局所冷刺激は，全身還流温に関わらず冷たいと評価された。局所温熱的快・不快感は，還流温が 47°C の際に快，還流温が 18°C の際に不快と評価された。fMRI の解析では，全ての実験条件を通して両側
体性感覚野，左島皮質，内前頭皮質，縁上回，帯状回，内側前頭皮質を含む比較的広範囲な脳活動が見られた。

238

図 1

図 2

生体機能イメージング共同利用実験報告

9．表情と音声による視聴覚情動知覚の文化差を生み出す神経基盤田中章浩（東京女子大学 現代教養学部心理学専攻）
髙木幸子（常磐大学 人間科学部コミュニケーション学科）
田部井賢一（三重大学 大学院医学系研究科認知症医療学講座）
原田宗子（広島大学 大学院医歯薬保健学研究院 感性イノベーション拠点）
定藤規弘（自然科学研究機構 生理学研究所 システム脳科学研究領域心理生理学研究部門）

他者の情動を適切に知覚することは，円滑な社会的コ

れ，TVA および FFA の活動には差がなかった。こうしたミュニケーションをおこなう上で非常に重要である。

結果は，不一致条件での活動抑制は BA17 や BA42 といっ

Tanaka et al. (2010, Psychol Sci) は表情と音声の視聴覚統

た低次処理領域で生じ，このときの活動には文化差がみ

合様式に文化差があることを初めて明らかにし，日本人られるが，TVA や FFA といった高次処理領域では低次はオランダ人よりも声優位性が高いことを心理実験に処理領域ですでに抑制された視聴覚情報を処理するた

よって示した。本研究ではこの知見を踏まえ，日本人とめに文化差が生じなかったと解釈できる可能性がある。

オランダ人の実験参加者を対象に，fMRI を用いて視聴覚

今後は，上述の可能性を踏まえ，日蘭の文化差を生み情動知覚の文化差の神経基盤を検討している。

だす神経基盤についてより詳細な知見を得るために引

1) 平成 27 年度までの研究概要

き続きイメージングデータ解析をおこなう予定である。

実験では日本人とオランダ人参加者に，視聴覚動画刺激（日本人およびオランダ人による喜びと怒りの情動表現）を提示し，顔と声の情動価（一致／不一致）を操作した。参加者は顔または声のいずれかに注意を向けて，
2 肢強制選択（喜び／怒り）で情動を判断した。上記に加えて，視覚／聴覚単独提示の条件も設けた。
分析の結果，行動データは Tanaka et al. (2010)の先行研
究と同様の結果を示した。そこで，この文化差が脳のどの領域の活動差に基づいて生じるのかを明らかにするため，
イメージングデータの解析をすすめてきた。具体的には，左右の一次視覚野（BA17）と一次聴覚野（BA42）を関心領域とした ROI 解析を実施し，顔と声の情動価が不一致な刺激を呈示した場合，文化によらず声に注意を向ける課
題では視覚野の活動に，顔に注意を向ける課題では聴覚野の活動に抑制がかかることが明らかになった。
2) 平成 28 年度の研究成果
平成 28 年度は，日蘭の文化差を生み出す神経基盤についてより詳細な知見を得ることを目的としてイメー
ジングデータの解析をすすめた。具体的には一次視覚野（BA17）/一次聴覚野（BA42）/TVA/FFA を関心領域とした ROI 解析を実施した。分析では，各領域における Effectsize から一致性効果（不一致条件時の正答率から一致条
件時の正答率を引いた値）を算出し，従属変数とした。
分析の結果，文化差は声注意課題時の左一次視覚野および顔注意課題時の左一次聴覚野の活動において認めら239

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

10．オノマトペ自動生成システムで作成された言語音による脳活動計測
坂本真樹（電気通信大学）

言語は，言葉の音素と意味の恣意的な結び付きによりわせた無意味語を作成した。予備実験によって，「硬い」

成り立っているとされるが，「ブーバ・キキ効果」のよう新奇オノマトペは有意に硬い，「柔らかい」オノマトペはに音と意味には，恣意性以上の何らかの関係性がある。

有意に柔らかい印象を人に与えることを確認した。同様

この音と意味との関係性が音象徴（Sound Symbolism）でに，無意味語は硬い／柔らかいについて顕著な印象を人ある。近年，音象徴の脳内ネットワークについて調べるに与えないことを確認した。また，空圧を用いて MRI 室

研究が行われるようになってきている。例えば，音象徴

外からシリンダーを制御し，被験者の指へ一定の圧力とと視覚刺激の Interaction によって，その特性を検討する

時間で触素材を押し当てる刺激装置を作成した。最後に，研究は行われてきている。しかし，音象徴と触覚刺激の硬さ/柔らかさが 4 段階に異なる素材を選定した。

Interaction を用いて，その特性を検討する研究は行われ右利きの健常者 67 名を対象に下記の 2 つの fMRI 実験ていない。そこで本研究課題の目的は，音象徴と触覚処を実施した。最初の実験では，触覚による硬さ分類に関理の Interaction が生じる神経基盤の同定である。

わる神経基盤を同定するため，32 名が脳活動測定中に指本研究では，触知覚の中でもとくに，硬さ／柔らかさに触れた素材の硬さ/柔らかさを分類した。その結果二次に着目した。著者の研究室では，「きらきら」「さらさら」

体性感覚野や島部の活動が硬さ/柔らかさに関連していといったオノマトペ（擬音語・擬態語の総称）を，新奇ることが分かった。次に，音象徴と触覚処理の Interaction

語も含め，自動的に生成するシステムを保有している。

に関わる神経基盤を同定するため， 35 名が脳活動を測本実験の準備として，このシステムを用いて，「硬い」が定中に，触れた素材と見たオノマトペから感じる硬さ/柔特徴的な新奇オノマトペと「柔らかい」が特徴的な新奇らかさが一致するかどうかを判断した。この結果についオノマトペを作成した。さらに，音韻を無作為に組み合ては現在解析を進めているところである。

11．クロスモーダルな感覚情報の脳内表現様式の解明
宮脇陽一，野崎恵（電気通信大学 情報理工学研究科）
衞藤祥太（電気通信大学 情報理工学部）
神谷之康（京都大学情報学研究科）

高橋陽香，青木直哉，角谷基文，北田

感覚野の情報処理は，単一の感覚モダリティだけでは亮，定藤規弘（生理学研究所 心理生理学研究部門）

様式を解明することを目的とする。

閉じず，視覚，聴覚，触覚などの複数の感覚器から得た

平成 28 年度では，昨年度から引き続き，触覚刺激情報

情報が相互作用することにより，統一された知覚表象がのクロスモーダルな脳内表現について着目して研究を獲得されている。このような異種感覚間の情報相互作用すすめた。昨年度までの研究により，示指，中指，薬指には，高等生物が生息環境に適応する過程で獲得してきの三指先端部の同時触覚刺激時の脳活動計測実験を計た，複数情報を統合し補完する巧みな情報処理手法の普10 名の被験者に対して完了している。今年度はこれらの遍原理を理解するための重要なヒントが隠されている計測データの解析を多側面から進めた。具体的には，脳に違いない。そこで本研究では，機能的磁気共鳴画像

活動部位の同定に加え，マルチボクセルパターン解析と（fMRI）計測法によってヒト脳活動を計測することによして線形／非線形判別分析，サーチライト解析，表現類

り，大脳皮質感覚野における異種感覚情報の相互作用お似度解析などを順次実施した。またマルチボクセルパ

よび統合過程を調べ，ヒト脳内での異種感覚情報の表現

ターン解析に特化した体動成分の除去手法の開発およ240生体機能イメージング共同利用実験報告

びその適用試験も行った。これと並行して，実験結果のを予測が不可能であった。この結果は昨年度までの実験公刊に必要な追加データの計測を実施した。

ならびに一部の解析において確認していた結果と一貫

その結果，触覚刺激時における体性感覚野ならびに頭しており，触覚刺激時における第一次視覚野の脳活動と頂間溝の脳活動からは大部分の被験者において触覚刺

触覚刺激の情報表現との関連性が低い可能性をより強激を予測することが可能であったにも関わらず，第一次く示唆する結果となった。以上の結果を体系的にまとめ，視覚野の脳活動からは全ての被験者において触覚刺激

論文として公刊を行う予定である。

12．語用論的解釈の神経基盤ー発話における意図的不調和の処理過程に着目して松井智子（東京学芸大学国際教育センター）
内海彰（電気通信大学大学院情報理工学研究科総合情報学専攻）
中村太戯留（慶應義塾大学環境情報学部）

語用論的な解釈をする際には，内側前頭前野および，とした刺激（図１）の作成作業を進めた。

扁桃体や尾状核などの皮質下領域が重要な役割を果た(B) 比喩に関して，内側前頭前野と尾状核の重要性がす可能性が報告されている（内山他, 2012）。内側前頭前報告されている（内山他, 2012）。一方，面白さを誘発す

野は社会性の認知と関連する可能性が指摘されているる際には扁桃体が重要な役割を果たす可能性も提案さ（Amodio & Frith, 2006）。扁桃体は，一般的には自動的なれている（Vrticka 他, 2013）。そこで，本年度は皮質下領

危険の予測と回避を司る部位と考えられているが，ネガ

域が不調和解消において重要な役割を果たしている可ティブな刺激のみならず，ポジティブな刺激にも関与す

能性を先行研究に基づいて検討する作業を進めた。

ることから，両者の共通点，すなわち主体にとって関連

来年度は，これらの検討をもとに実験と解析を実施し，性のある情報かどうかの感知に関与している可能性が語用論的な解釈をする際に，どのような不調和処理の機提案されている（Sander 他, 2003）。また，扁桃体は，関制が関与するのかに関する考察を進める予定である。

連性の感知をしながら，皮質ネットワークの連係を図っている可能性も提案されている（Pessoa & Adolphs, 2010）。

引用文献

本研究は発話を構成する情報間の不調和の処理には，

Amodio, D. M., & Frith, C. D. (2006). Meeting of minds: the

脳内の感情処理および認知処理のネットワーク間の協

medial frontal cortex and social cognition. Nature Reviews

働が重要な役割を果たすと仮定し，非字義的な表現の語

Neuroscience, 7(4), 268-277.

用論的解釈の神経基盤を検証することを目的とする。具

Matsui, T., Nakamura, T., Utsumi, A., Sasaki, A. T., Koike, T.,

体的には，(A)「皮肉における発話内容とプロソディの不Yoshida, Y., Harada, T., Tanabe, H. C., & Sadato, N. (2016).

調和処理の神経基盤を探る」と (B)「面白さを誘発する

The role of prosody and context in sarcasm comprehension:

隠喩的表現における不調和処理の神経基盤を探る」の２

Behavioral and fMRI evidence. Neuropsychologia, 87, 74-84.

つを進めている。

Pessoa, L., & Adolphs, R. (2010). Emotion processing and the(A) 皮肉に関して，文字刺激を用いた研究では内側前amygdala: from a“low road”to“many roads”of evaluating

頭前野や扁桃体の重要性が報告されている（内山他,

biological significance. Nature Reviews Neuroscience, 11(11),2012）。一方，音声刺激を用いた我々の昨年度までの結果

773-783.

では左下前頭前野が重要な役割を果たす可能性が示唆

Sander, D., Grafman, J., & Zalla, T. (2003). The human

されている（松井他, 2016）。そこで，本年度は韻律とい

amygdala: an evolved system for relevance detection. Reviews

う手掛かり情報の役割を探るための刺激の検討作業を

in the Neurosciences, 14(4), 303-316.

進めた。具体的には，棒読みを韻律の統制条件として位Uchiyama, H., Seki, A., Kageyama, H., Saito, D. N., Koeda, T.,

置づけ，韻律がある場合とない場合との差の検討を目的

Ohno, K., & Sadato, N. (2006). Neural substrates of sarcasm:

241

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）a functional magnetic-resonance imaging study. Brainof humour processing. Nature Reviews Neuroscience, 14(12),Research, 1124(1), 100-110.

860-868.

Vrticka, P., Black, J. M., & Reiss, A. L. (2013). The neural basis

文２

発話(皮肉条件)

(韻律有)

文１

文３

回答

文２

発話

(字義条件)

(韻律無)

0

10

20 (秒)

図１：韻律がある場合とない場合との差の検討を目的とした刺激構成(案)13．共感性と情動の相互作用にかかわる脳内機構
飯高哲也（名古屋大学・大学院医学系研究科）

自閉スペクトラム症（ASD）の症状として，共感性の24 個により ASD 群と CTL 群を高精度で判別できること

低下や不適切な情動反応がある。ASD の病態解明には，が分かった。精度はそれぞれ G 群で 86%，P 群で 85%，

共感性と情動の相互作用にかかわる脳内機構を探るこ

S 群で 90%であった。複数の領域において，結合性の値とが重要である。安静時 fMRI により計測される脳活動は ASD の症状尺度得点（ADOS total score）と有意（p<0.05）

は，その非侵襲性から ASD の脳病態をさぐる上で重要な負の相関があった。

な手法である。本研究では米国の多施設共同研究より多本研究では SVM を用いた判別と特徴抽出により，ASD

数例の安静時 fMRI データを入手し，ASD と健常発達と CTL を少数の結合性を用いて判別することが可能で（CTL）の脳機能を解析した。

あった。その精度は MRI 装置の種類による差が少なかっ

全部で 5 施設のデータ（すべて男性）を，MRI 装置のた。本研究結果は多施設共同研究におけるデータ解析の種類により 3 群に分割した。各群の被験者数は G 群 89

困難性を，低減することに貢献すると考えられる。今回名(ASD/CTL, 44/45)，P 群 76 名(38/38)，S 群 79 名(45/34)の結果から前頭・側頭領域における半球間結合の障害が，であった。平均年齢（SD）は ASD 群が 11.1 (2.6)歳，CTL

ASD の脳病態の一つとして考えられた。症状評価尺度得群が 10.5 (2.5)歳であった。安静時 fMRI データは，SPM12点と結合性に有意な負の相関があることから，結合性のおよび DPARSFA を用いて前処理がなされた。さらに 90

減弱が重症度と関連する可能性が示唆された。

個の脳領域から信号値の時系列データを抽出し，領域相

今年度は下記の論文が発表された。

互の信号値の相関係数を計算した。各被験者における相Pornpattananangkul N, Hariri AR, Harada T, Mano Y,

関行列に対して，サポート・ベクター・マシン（SVM）

Komeda H, Parrish TB, Sadato N, Iidaka T, Chiao JY, Culturalを用いた 2 群判別を行った。

influences on neural basis of inhibitory control. Neuroimage,2 群判別と特徴抽出の結果，4005 個の結合性のうち

242

139, 114-126, 2016

生体機能イメージング共同利用実験報告

14．スポーツと脳構造
荒牧

勇１，宮原祥吾２，森戸勇介１，原田健次２，新海陽平２，彦坂幹人１（１中京大学，２中京大学大学院）

近年，脳構造が運動・認知スキルや気質・性格と関連すいて，的中心からの平均距離を計算した。

るという報告が相次いでいるが，スポーツと脳構造の関係

すべての被験者の T1 強調 MRI 脳画像を計測し，VBMを報告したものはあまりない。本研究は，スポーツ選手の解析を行い，それぞれの条件の的中心からの距離と脳灰脳の構造画像を 3 テスラ MRI で撮像し，スポーツと脳構

白質容積の相関を計算した。

造の関係を解明することを目的とし，様々なスポーツ競技

その結果，右投げ条件においても，左投げ条件におい種目の集団を対象に，競技特性，経験年数，競技内のポジても，的中心からの平均距離が小さい人ほど，つまり投ション・種目別による脳構造の特徴を調べ，特定スポーツ

球コントロール能力が高いほど，右頭頂葉の灰白質容積への取り組みが脳構造の発達に及ぼす影響を明らかにすが有意に大きいことが明らかとなった。頭頂葉は，空間る。今年度は，野球のピッチングのコントロール能力を説的な運動制御に重要な役割を果たす脳部位であるが，投明する脳構造を明らかにすることを目標とした。

球コントロール能力にも頭頂葉の発達が重要であるこC 大学野球部のピッチャー9 名（右利き）に対し，的とが示唆された。ただし，被験者数が 9 名と少ないことの中心点を狙った右投げ投球，左投げ投球をそれぞれ 30

から，今後，被験者数を増やして本実験結果を検証する

球ずつ行わせた。右投げ条件，左投げ条件それぞれにつ必要があると考えられる。

15．トレーニングとコンディショニングによる脳構造の変化
荒牧勇１，森戸勇介１，宮原祥吾２，原田健次２，新海陽平２，彦坂幹人１（１中京大学，２中京大学大学院）

近年，一定期間の運動介入が脳の構造を変化させるこ

1 か月間の着用を依頼した。1 か月のカスタムメイドイとが報告されるようになった。例えば Erickson らは，高ンソール介入の前後に，重心動揺計による足圧中心動揺齢者の有酸素トレーニングが海馬の灰白質容積を増加と T1 強調脳画像を計測した。

させ，記憶機能を向上させることを示した（2011，PNAS）。

その結果，まず，重心動揺について，カスタムメイドイ

本研究の目的は，どのような身体への介入が，どのよう

ンソール着用直後は，特に横方向の動揺が，もとから靴にな脳構造変化とそれに伴う脳機能変化をもたらすかに入っていたインソール着用時よりも大きかった。これは不ついての知見を蓄積・整理し，脳の健康を維持・向上さ

慣れなカスタムメイドインソールが姿勢制御系に悪影響せるための手段を開発することである。このため，高磁を及ぼしたものと考える。しかし，1 か月のカスタムイン

場 MRI を用いて脳構造画像を計測し，脳局所の灰白質容

ソールの着用により，横方向への動揺は有意に小さくなり，積を調べる Voxel-Based-Morphometry (VBM) の手法に新しいカスタムメイドインソールへの適応が見られた。一より，様々なトレーニングやコンディショニングが脳構方で，T1 強調脳画像の VBM 解析の結果，姿勢制御に重造をどのように変化させるかを明らかにする。今年度は要な役割を果たすとされる小脳中部の灰白質容積が，1 か姿勢制御系への影響が期待されるカスタムメイドイン

月のカスタムメイドインソール着用により有意に増加しソールの一定期間の着用が，脳構造にどのような影響をていた。これは，新しいインソールに姿勢制御系を適応さ及ぼすかを調べた。

せるために小脳中部が関与し，その結果，小脳中部の灰白

被験者は 15 名の成人男性であった。各被験者の 3 次

容積が増大したものと考えられる。

元足底計測を基にカスタムメイドインソールを作成し，243

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）16．脊髄損傷後の非ヒト霊長類の中枢回路の大規模再編過程の 7T MRI による解析
伊佐正，Zenas Chao，岡田知久（京都大学大学院医学研究科）
當山峰道，定藤規弘（生理学研究所心理生理学研究部門）

マカクザルにおいて頚髄レベルで皮質脊髄路を損傷た の で ， 昨 年 度 は ， 現 在 稼 働 中 の 3T MRI （ Allegra,

すると，手指の巧緻運動は障害を受けるが，訓練によっ

SIEMENS）を用いて，麻酔深度の調整を含めた撮像条件て数週間で回復を見せる。我々の研究グループは，その検討を行い，日内及び日別撮像間で再現性の高いデータ

回復過程において，脊髄だけでなく，大脳皮質運動関連を得ることに成功した。その上で，上肢到達把持運動の領域，さらには側坐核などの辺縁系において大規模な回訓練を行ったサル２頭に対して，第６/７頚髄間で亜半切路の再編が起きることを陽電子断層撮影装置（PET）やを行い皮質脊髄路を損傷させて，継時的な行動評価と皮質脳波（ECoG），局所電場電位の解析によって明らか

MRI 計測を行った。その内１頭は，損傷された神経細胞にしてきた（Nishimura et al. Science 2007; Sawada et al.

軸索の伸展を抑制する分子を阻害する抗体（RGM 抗体）

Science 2015）。しかし，それぞれの脳部位の機能を明らの投与により，軸索の伸展ならびに機能回復を促した。

かにすることはできたものの，脳の大規模回路にどのよ

その結果，RGM 抗体を投与されたサルは，コントロール

うな変化が起きているかは不明であった。そこで本研究

抗体の投与を受けたサルに比べて，手指巧緻運動の回復

では，皮質脊髄路損傷を受けたマカクザル（ニホンザル）が始まるのが早く，また４ヶ月後の回復到達度も高かっの機能回復過程における麻酔下安静時 MRI データを高た。今後は，サルの頭数を増やして，RGM 抗体投与群と磁場 7T MRI で取得し，機能回復に伴う大規模回路の再非投与群の行動データ，ならびに MRI データを集積さ編がどのように起きるかを解析することを計画した。しせ，比較解析を進めることで，脊髄損傷後の脳におけるかし，7T 機でサルを撮影するためのコイルの導入が遅れ

大規模回路再編の詳細を明らかにする。

17．視線を介した対面相互作用の実時間性が学習に及ぼす影響：
２個体同時計測 MRI を用いた検討
板倉昭二（京都大学），佐藤徳（富山大学）

浅田晃佑（東京大学），小池耕彦（生理学研究所）

他者と円滑に付き合う能力を社会能力と呼び，社会生に，2 台の高磁場磁気共鳴断層装置（静磁場強度 3 テス

活をおくる上で必須の能力で，言語性・非言語性のコ

ラ, Verio, Siemens）を用いて BOLD（Blood Oxygen Level

ミュニケーション能力を基盤とした高次脳機能と捉え

Dependent）法による脳血流の２個体同時計測を行った。

られる。その萌芽過程として想定されている要素的機能

その際頭部用コイルを装着した状態で, 被験者の目と口のうち，アイコンタクト（見つめ合い）と共同注意は，をビデオカメラにより撮影し, これをリアルタイムで相

乳児の言語学習の前提として注目されている。発達心理

手被験者に提示した。遅延回路を用いてリアルタイム性

学的実験によると，相互作用の実時間性が重要であるとを制御した対照条件と比較することにより，視線を介しされているが，どのようなメカニズムで学習が促進された対面相互作用の実時間性による神経活動変化を定量るのかは明らかではない。本研究では，アイコンタクト評価した。その際に，瞬きを含む目の動きの時系列デー

が音声学習に及ぼす影響の脳内機構を，成人を対象としタに対して２変数自己相関モデルを用いることにより，た非侵襲的脳機能画像法を用いて解析することを目的

相手からの影響の強さを Noise contribution ratio（NCR）とする。

として定量した。

そのための基礎実験として，34 名の健常被験者を対象

244

その結果，実時間性の消失する対照条件において NCR

生体機能イメージング共同利用実験報告は消失し，実時間性は視線の相互作用により担われていsalience network を形成する前帯状回と前部島は，小脳とることが明らかとなった。一方小脳と前帯状回に実時間

ともに，実時間性相互作用を表象するネットワークを形

特異的な脳賦活を認めた。さらに前帯状回と前部島の間成すると考えられた。

の機能的結合は，実時間条件において増強していた。

18．脳波・機能的 MRI 同時計測法を用いた睡眠覚醒機構の解明
中村仁洋，麻生俊彦，石井徹（京都大学大学院医学研究科附属脳機能総合研究センター）

睡眠と覚醒，意識と無意識の境界が如何にコントロー

より負担を最大限軽減する工夫を凝らした。心拍呼吸数

ルされているか，は脳科学領域に残された大きな課題の計測装置を用いて被験者の状態を常時把握し，常時医師一つである。睡眠覚醒及び睡眠ステージの分類は 1968 年が同席し不測の事態に備えた。

の R&K criteria 発表以来，脳波所見を元に行われている。

覚醒から睡眠 NREM stage1 に入る際の脳活動・脳内

しかし，それら個々の脳波所見を生じる脳活動について

ネットワークの変化に焦点をあて，リアルタイムの脳波は未解明の部分が多く，覚醒/睡眠を生み出す神経基盤や判定により stage shift が起きた時点で被験者に覚醒を誘調節機構については未だ謎のままと言える。そこで本研導する方法を導入した。7 名（女性 3 名，平均 22.0±4.2

究では，睡眠判定の gold standard であり高い時間分解能

歳）の健康被験者に対し EEG-fMRI 同時計測を行い，こを有する脳波と，高い空間分解能を有する MRI の同時計の方法でデータの同時収集が可能であること，目的とす測手法を用い，覚醒から睡眠の各段階を調節する脳機能るステージ変化時の解析が個人解析レベルで可能であに迫ることを目的とした。

ることが確認できた。記録中の問題点として，連続撮像

18-35 歳の健康な男女を対象として被験者募集を行っ中に脳波計本体が熱を帯びやすくなることが挙げられた。当初夜間睡眠時に実験を行う予定としていたが，安た。multiband 法を用いた TR1 秒以下での撮像により RF

全・検査体制について検討を重ねた結果，まずは午睡実

負荷が大きくなることも一因と考え，対策を講じている。

験を行う計画に変更した。自然睡眠中の脳活動計測を解析においては，睡眠ステージの指標となる特異的脳3TMRI（Siemen 社 verio）及び脳波計測装置（BrainProducts波所見と対応した脳活動及び覚醒睡眠/睡眠段階の切り社 BrainAmp）により行い，MRI の連続撮像は 1 時間を替えに伴う脳活動や脳内ネットワークの変化の分析を超えない範囲とした。長時間の身体固定や騒音等に起因重点的に行っている。今後被験者数を増やし，グループ

する負荷が予測される為，MRI 禁忌事項につき十分問診解析を進めることを目標とする。

を行うと共に，マットレス，耳栓・ヘッドホン等使用に

19．社会的疲労の神経基盤研究渡辺恭良，佐々木章宏，水野敬，渡辺恭介（国立研究開発法人 理化学研究所ライフサイエンス技術基盤研究センター）
定藤規弘（自然科学研究機構 生理学研究所）

疲労は肉体的・精神的活動の結果，特に過度の活動の負荷で惹起される急性の精神的疲労によって副交感神

結果，生じる機能低下状態と定義され，精神的ストレス

経活動が低下し交感神経活動が亢進することが知られの蓄積によっても生じる。長時間の認知課題などの疲労ており，疲労と自律神経系の密接な関連が示唆されてい245

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

る。また他者から評価を受けるなどの社会的ストレスがadvances trail making test（mATMT）の E 課題，visual analog

主観的な不安感を増大させるのみならず心拍数を上昇

scale（VAS）による疲労評価を行った。

させるなど，社会的ストレスもまた自律神経系に影響を

VAS 評定の結果から主観的疲労感の有意な増大を認およぼすことが知られている。これらのことから社会的め，疲労誘発課題の妥当性が認められた。さらに，観察

ストレスが自律神経系への作用を通じて疲労や疲労感者がある条件でのみストレスの評定値が有意に増大すに影響を及ぼすと考え，他者との関わりによる社会的ス

る一方で，観察者が不在の際には有意な意欲の低下と眠トレスが生じる環境の中で課題を遂行している際の疲気の増大を認めた。これらの結果は，他者の存在が精神

労感の変化について検討した。

的ストレスを増大させた一方で他者が不在である際に18 名の健常被験者は見知らぬ他者に観察されているは課題に対する「飽き」が生じることが示唆された。本

環境下で，疲労誘発課題として 30 分間連続して行った。

研究から他者に観察されるようなストレスだけでなく，

疲労誘発課題には数字をコンピューターのディスプレ

単純作業の繰り返しなどによる飽きによっても疲労感

イ上に連続して呈示し，新たな数字が呈示されるごとにが増大することが示唆された。今後，機能的 MRI 研究を

その数字と二つ前に呈示された数字の異同を回答する 2

実施することにより，疲労感を増大させる心理的要因のバック課題を行った。疲労誘発課題の前後には数字と平機序を明らかにする。

仮名のターゲットを探索しボタン押しを行う modified

20．課題成功率向上のための呼吸活動依存的な脳内メカニズムの解明
中村望，越久仁敬（兵庫医科大学生理学生体機能部門）

福永雅喜，定藤規弘（自然科学研究機構生理学研究所 システム脳科学研究領域心理生理学研究部門）

日本古来より禅や仏教で実践されている呼吸の整え，

む複雑にデザインされた課題であったため，どの認知お

調息は，さまざまな社会活動における課題遂行の成果向

よび記憶のコンポーネント（例えば，エンコーディング，

上に重要な役割を果たすと考えられている。事実，随意想起，行動の抑制制御など）が呼吸位相の効果により影的な呼吸制御を司ると示唆されている前頭前皮質は，判響を受けて課題の正解率を変えたかが明らかでなかっ断・意思決定において重要な領域であることが知られてた。そこで，これらの呼吸位相の効果をより明確にするいる。これまで我々は，呼息期と吸息期それぞれに課題

ために，fMRI 計測に取り掛かる前段階として，再度，予提示を同調させたとき，課題成功率の有意な違いを見出

備実験および課題デザインの簡素化を実施した。40 名のした。これは，呼息期と吸息期で脳内の課題遂行メカニ

被験者を対象に，見本合わせ記憶課題を用いた行動実験

ズムに違いがあることを示唆している。本研究では，呼と呼吸位相の関連を解析した結果，正解率 80.0 ± 1.3 %息期または吸息期における課題遂行における前頭前皮の課題条件下で，特に想起時の呼吸位相に特異的な課題

質を中心とする賦活パターンを fMRI で計測し，呼吸活

成功率の変化（5%, p=0.008）を見出した。今後は，これ動による課題遂行の向上効果を明らかにすることを目らの心理生理実験によって得られた知見をもとに，特定的とした。

の呼吸位相に合わせた課題提示とそれ以外の位相でのこれまで我々の実施した心理生理実験では，課題遂行
時の呼吸位相の効果により，課題の正解率が異なることを見出したが，その研究では，記憶過程と弁別過程を含246

課題提示の比較を行うデザインにて fMRI 計測を実施し，それらの神経基盤を明らかにしていく。

生体機能イメージング共同利用実験報告

21．聴性定常反応に及ぼす音刺激変化の影響
元村英史（三重大学医学部附属病院精神科神経科）
乾幸二（統合生理研究部門）

連続する音の途中で音特性（周波数，音圧，音源位置

ASSR の位相に速化がみられ，再び定常状態に戻ることなど）を突然に変化させると脳活動が誘発される。変化が知られている。今回，我々は，音特性変化の物理的変発生から 50-250 ms 遅れてみられる中・後期活動は脳波・化量と ASSR の位相のずれについて着目した。25 ミリ

脳磁図を用いて明瞭に捉えることができる。我々はこの秒の純音（800 Hz, 70 dB）を連結した音刺激をインサー

脳活動の振幅及び潜時は変化させる音の物理的変化量

トイヤホンから呈示し 40-Hz ASSR の挙動を解析した。

に依存することを明らかにした（Inui et al., 2010）。更に，

刺激呈示開始から 500 ms 以降の音圧を上げる(+2, +4,

この脳活動は test-retest 信頼性が高く，取り巻く環境に対+7, +10 dB)，あるいは周波数を変化させる(810, 820, 840,

する聴覚変化応答についての神経生理学的指標になる

880 Hz)と，ASSR の位相の速化を捉えることができ，こと考え，健常者を対象として不安傾向が強い人ほどこのの速化の程度は音圧，周波数ともにベースラインである

脳活動強度が大きいことを報告した（Tanahashi et al.,800 Hz および 70 dB からの物理的変化量が大きいほど，

2016）。

この速化は強く認められた。

周期的な音刺激を呈示することによって刺激呈示後我々が研究を進めてきた変化関連脳活動や膨大な成まもなく周期性の活動である聴性定常反応（auditory

果が報告されている mismatch negativity とともに，突然

steady state response: ASSR）が誘発される。周期的な音刺の音特性変化による ASSR の位相速化も変化応答の神経

激に突然の音刺激変化を加えることによって，この生理学的指標になると考える。

22．MEG を利用した聴覚時空間的脳活動の検討
根本幾（東京電機大学 情報環境学部）
田中慶太（東京電機大学 理工学部）

柴

本研究は，人が社会とのインタラクションを営む上で玲子（東京電機大学情報環境学部）

だ結果は不明確である。

重要となる聴覚の高次聴覚機能に対して時空間分解に

3. MEG 被験者（20-40 歳，健常者）15 名程度。オクター優れた MEG を利用することで，行動と脳機能を対応さ

ブ錯聴聴取時の MEG を計測し，錯聴または非錯聴グ

せ，脳内の活動部位と部位間の結合によって行動が解釈

ループの聴覚野の応答を比較することで錯聴に関連できるようにすること目的として以下のような成果をした脳活動を検討した。その結果，第一次聴覚野の応得た。

答で，その違いが見られた。

1. MEG 被験者（20-40 歳，健常者）15 名程度。MEG を

4. MEG 被験者（20-40 歳，健常者）15 名程度。両方の耳用い，和音や和声進行を AM 変調（20 Hz 変調周波数）に異なる周波数で変調した言語音を同時に呈示し（両した刺激を用い，ASSR を測定した。ASSR の振幅は不耳分離聴テスト），変調周波数で計測された MEG を抽協和の強い和声ほど大きくなった。

出することで，どちらの耳から入った情報であるか特

2. MEG 被験者（20-40 歳，健常者）15 名程度。多義的な定した（聴覚情報のタグ付け）。その結果，両耳から異旋律を AM 変調（40Hz）した刺激を用いて ASSR を測なる言語音が提示されたとき多くの被験者は，右耳の定し，旋律を構成するのに関わったと思われる音に対情報をより多く聴取することが明らかなり，左の聴覚する ASSR の振幅が小さくなる傾向が見られたが，ま野の活動が大きくなった。また言語音に注意しない非247

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

注意条件でも，聴覚野の脳活動から右耳優位の結果が増加した。このことから，情動の覚醒価が，聴覚野の得られた。

活動の抑制機能に影響を及ぼした可能性を示唆され

5. MEG 被験者（20-40 歳，健常者）15 名程度。視覚的情る。

動画像（IAPS）をランダムな順番で呈示すると同時に，以上の結果より，MEG を利用することで，聴覚情報の聴覚刺激（AM 変調音）を呈示し，視覚的情報画像が，時空間的側面をとらえることが可能となり，両耳分離聴

聴覚野に及ぼす影響を検討した。その結果，覚醒価のや錯聴など，複雑な聴覚情報処理の心理学的な知見を根低い画像に比べ，高い画像で，ASSR の振幅が有意に拠となる情報を提供する。

23．脳磁図による運動視知覚の神経基盤の解明
今井章，高瀬弘樹（信州大学学術研究院人文科学系）
田中慶太，内川義則（東京電機大学理工学部）

岡本秀彦（自然科学研究機構生理学研究所／現 国際福祉医療大学生理学教室）

本研究の目的は，時間・空間分解能に優れる脳磁図とが明らかになったが，これらのノイズ成分は定常性の（MEG）を取得し，運動視知覚の神経基盤を特定するこ成分であることから，実際の実験協力者からデータを取とによって運動視成立のメカニズムに迫ろうとするこ得する際には，この定常成分を減算することで本来の生とであった。運動視は，輝度や速度などの視覚情報が主

体信号成分が抽出できることが確認された。

に空間視経路によって処理されて成立すると考えられそこで，健常成人の実験協力者 6 名に対して，以下のている。一方，1 次視覚野からの情報は同時に物体視経

4 条件下において MEG 計測を行った。すなわち，①1 つ路へも伝えられていることから，運動刺激の物体的特徴の 3D 画像刺激を空間的に離れた 2 箇所に交替提示させを処理するため物体視経路も賦活しているはずである

ることにより，仮現運動が最適に生起し明瞭な運動感がが，このことを運動視における情報処理の観点から明ら得られる 3D 最適条件，②3D 刺激を空間的に離れた 2 箇

かにした研究はまだない。そこで本研究では，両眼立体所に同時に提示する 3D 同時条件，③2D 刺激を用いて仮視が成立する刺激（3D 刺激）を提示することで物体視経

現運動が最適に生起し明瞭な運動感が得られる 2D 最適

路をより強く賦活させ，運動視における物体視経路と空条件，および④2D 同時条件であった。

間視経路の関係を MEG 計測により調べることにした。

上記の 4 刺激呈示条件は 1 つの 1 セッションにおいて運動視は時間的に速く生ずるため，時間分解能に優れる

1 条件とし，1 条件につき最低でも 80 回の加算平均波形

MEG 計測が神経基盤探索には最適である。

が得られるように提示した。各セッション間には約 3 分

本研究では，まず磁気シールド室内で 3D 刺激を安定程度の休憩を入れた。

的に提示できる方法について検討した。その方法として予備的分析の結果，明瞭な運動感が得られた最適条件

両眼立体視を採用し，レンチキュラー方式による 3D 画において特徴的な MEG 賦活応答が，後頭部から側頭部，像が提示できるモニターと，それに対応したグラスを装前頭部へと伝えられる様子が確認できた。また，3D 刺激

着して 3D 画像提示中の脳磁界（MEG）計測をまず試みと 2D 刺激に対する差異は明確には認められなかった。

た。その結果，モニターによるノイズ成分が混入するこ248

生体機能イメージング共同利用実験報告

24．耳鳴り患者における聴覚誘発脳磁場反応の周波数特異性
高橋真理子，関谷健一（名古屋市立大学）

本年度は昨年度に引き続き被験者の検索，脳磁図を用

結果は，聴力閾値に関しては全周波数で耳鳴耳と非耳いた計測を行い，結果をまとめて論文を投稿，受理され鳴耳間に有意差は認めなかった。また耳鳴周波数におけた。

る耳鳴側と非耳鳴側の聴力閾値も有意差を認めなかっ本研究の目的は聴力低下の影響を排除したうえで，自た。周波数除去雑音および各 EAR 条件におけるそれぞ

覚的耳鳴がヒト聴皮質における側方抑制の低下と関連れの N1m 値に対し反復計測分散解析を行ったところ周しているという仮説を立証することである。この為我々

波数除去雑音による効果は有意差が得られ(p=0.03)，同は脳磁計を用いて聴力閾値に左右差の無い片側耳鳴患

様に周波数除去雑音および EAR での相互影響に関して者に対し，神経間の抑制を反映しているといわれる周波も有意差が得られた(p<0.01)。N1m 値は Noisy に比し数特異性を他覚的に計測した。

Silent の方が有意に大きく，周波数除去雑音の効果は耳

対象は両側の純音聴力検査閾値に左右差の無い片側性耳鳴患者とし，それぞれの患者に脳磁計の計測前に，純音聴力検査，ピッチマッチ検査を施行した。

鳴耳で大きかった。
以上の結果は，MEG を用いた耳鳴耳に関わるマクロレ
ベルの周波数特異性の神経活動が聴力左右差の無い片

提示音はそれぞれの患者の耳鳴周波数の純音（TS）お側耳鳴患者では低下していることを示している。これはよびその周辺周波数を白色雑音より除去した周波数除抑制神経ネットワークの病理学的変化が耳鳴の知覚に

去雑音を用いた。周波数除去雑音は両側，TS は片側より重要な役割を果たしていると考え得る。また，今回の結2 つの EAR 条件下（耳鳴耳，非耳鳴耳）に提示した。そ果は現在非常に困難とされている自覚的耳鳴の他覚的の結果，周波数除去雑音下 TS を耳鳴耳提示，非耳鳴耳評価法の開発に寄与すると考えられる。

提示，TS のみ耳鳴耳提示，非耳鳴耳提示の 4 種類の条件

Sekiya et al., Broadened population-level frequency tuning inで各 150 回ずつ計測を行い，得られたデータに加算平均

the auditory cortex of tinnitus patients. J Neurophysiol. 2017,を行った。

117:1379-1384

25．脳波・脳磁場計測による単語処理過程における形態素の役割の検討
井田佳祐（早稲田大学大学院文学研究科）
日野泰志（早稲田大学文学学術院）
木田哲夫（生理学研究所統合生理研究部門）

昨年度に続き，ヒトが複数の形態素で構成される語をへシフトする N250 効果が観察されている。本研究では，読む際の形態素の処理について検討するため，マスク下

同様の N250 効果が漢字熟語やカタカナ複合語において

プライミングパラダイムを使用した語彙判断課題遂行も観察されるかどうかを検証した。

中の脳波を測定した。これまでの英語や漢字熟語を刺激

実験参加者は 16 名の右利きの成人男女であった。
ターとした研究では，ターゲットとなる語と形態素を共有す

ゲットとなる漢字熟語・カタカナ複合語（e.g., 丸太，バる語をプライムとして閾下提示すると，無関連語を閾下スガイド）各 164 語に対し，形態素共有プライム（e.g.,

提示した場合に比べて反応時間が短くなることが報告

丸，バス）と無関連プライム（e.g., 悪，ノー）を用意しされている。また，英語を使用した研究では，ターゲッ

た。また，漢字二字の非語，および二つの関連のない形

ト提示のおよそ 250 ミリ秒前後で無関連プライム提示時

態素を組み合わせて作成したカタカナ非語を各 164 語使の脳波が，形態素共有プライム提示時と比べて陽性方向用した。漢字熟語とカタカナ複合語は別ブロックで提示249

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

した。実験参加者には画面上に提示される文字列が実在においても，形態素共有プライムによる有意なプライミ

する語であるかどうかを迅速かつ正確に判断し，“語”ボング効果が観察された。一方，脳波データでは，漢字熟タンと“非語”ボタンとを押し分けるよう教示した。各語においては有意な N250 効果が観察されたものの，カ試行は 500 ミリ秒のフォワードマスク（##########）のタカナ複合語では N250 効果が観察されなかった。こう提示によって開始された。その後，プライムが 50 ミリ

した結果は，漢字熟語とカタカナ複合語の初期段階の処

秒，バックワードマスク（＆＆）16 ミリ秒が提示され，理の相違を反映しており，漢字熟語を読む際には，形態

最後にターゲットが提示された。脳波測定には 128ch 脳

素レベルの処理が介在するが，カタカナ複合語を読む際波計を使用し，ターゲット提示の 100 ミリ秒前から 1000には，形態素レベルの処理が介在しない，もしくは検出

ミリ秒後までの脳波を測定し，表記（漢字・仮名）とプ

しにくいものである可能性がある。今後，本研究の結果

ライム条件（形態素共有・無関連）ごとに加算平均した。

をまとめたものを論文として報告する予定である。

行動データでは，漢字熟語とカタカナ複合語のいずれ26．MRI を用いた大脳基底核新経路の検証
吉田篤司（理化学研究所ライフサイエンス技術基盤研究センター・
機能構築イメージングチーム・基礎科学特別研究員）

大脳基底核は赤信号なら止まる，青信号なら進む，とを明らかにする。

いうようなルールに従った運動の制御や，学習を通して

課題には提示されたターゲットと同側のボタンを押獲得する認知機能に関与するとされている。基底核は大す課題（congruent 課題），反対側のボタンを押す課題

脳皮質や視床，脳幹など脳内の多くの部位と解剖学的な（incongruent 課題），いずれのボタンも押さない課題

連結があるが先行研究から 3 つの経路（直接路，間接路，（NoGo 課題）という 3 つの行動課題を用いる。課題はハイパー直接路）が機能的に重要と考えられてきた。し2 つのブロックで構成される。一つのブロックでは，被かし申請者はサルの行動課題遂行中に神経活動記録を験者が見たことのない複数の視覚刺激を用意し，提示さ行った研究から上記の 3 つの経路のうち間接路に存在す

れる視覚刺激と行うべき行動のルールは事前には明示る神経細胞に 2 種類の異なる活動パターンが存在するこ

されないため，試行錯誤により視覚刺激と選択すべき行とを発見し，これまでの 3 経路と別の第 4 の経路が存在

動の連合学習を行う必要がある。それに対して，別のブしている可能性を提唱した。本研究は，第 4 の経路の機ロックではどの視覚刺激が提示されたときにどの課題能の存在を，ヒトで明らかにすること目的とし，健常被を行うか，事前にルールを明示するため，連合学習は必験者を対象として学習と組み合わせた課題遂行中の機要としない。これらの 2 つの条件下で 3 つの課題を行っ

能的磁気共鳴画像法（以下 fMRI）を行う。学習が必要なている最中の fMRI 撮像を行う。これにより学習を必要条件と必要のない条件下で行動課題（運動を実行する課とする運動時に活動する脳領域と学習を必要としない

題と運動を抑制する課題）を行わせ，大脳基底核領域の運動時に活動する脳領域を探索することができ，申請者

どの部分が活動しているかを検出し，サルと同様に第 4が提唱する経路を含めた 4 つの経路の役割を明らかにすの経路が存在する可能性があるかどうか，そして存在する。今年度は視覚刺激提示プログラムを用いて課題を作るならば直接路，間接路，ハイパー直接路と合わせた 4成した。次年度は MRI 撮像パラメータを調整し，調整終つの経路がそれぞれどのような役割を担っているのか

了後被験者の募集を行い，撮像を行っていく予定である。

250

生体機能イメージング共同利用実験報告

27．神経アミノ酸マッピングのための化学シフトイメージングの確立
梅田雅宏１，樋口敏宏２，河合裕子１，村瀬智一１（１明治国際医療大学 医療情報学，２明治国際医療大学 脳神経外科学）【目的】超高磁場 7 テスラ MR 装置 は一般臨床用装置

酸，GABA（γ アミノ酪酸）などの神経アミノ酸を，抗酸として普及している 3 テスラ MR 装置と比較して，2-3化物質として働くアスコルビン酸の NMR スペクトルを倍の感度の向上が期待できる。さらに高磁場化の利点と確認した。さらに，ヒトの後頭葉の 25 mm×25 mm×15して，核磁気共鳴スペクトル（MR スペクトロスコピー）

mm の単一領域を 7 m 秒のエコー時間で計測したスペクの周波数分解能向上がある。このため，7 テスラ MR 装

ロルを LCModel で分析したところ，3 テスラ MR 装置で置では 3 テスラにおいて周波数分解能が不十分なため困計測した場合と比較して高い信頼性で GABA 信号の分難であった神経アミノ酸の分離観測が期待されている。

離計測ができた（図 1）。

本研究は，これまでの MR 装置では実現できなかった脳

今後はヒトデータの例数を増やして GABA などの脳内代謝物質の分布を安定的にマッピングする手法の確

内の微量成分の測定信頼性を確認し，CSI 法による計測立を目的としている。一般に領域選択法で得られる MRとデータ分析方法の確立を目指す。

スペクトロスコピーでは，神経アミノ酸の共鳴周波数の違いに由来する選択領域の不一致が生じ，そのずれが無視できない。一方，化学シフトイメージング（chemical
shift imaging ：CSI）法ではこの問題が解決されることが分かっており，CSI 法を利用することにより代謝物質のマッピングを行う事が可能である。このため，超高磁場装置での CSI 法の確立を目指し，計測法，解析法の開発
および改良について検討する。
【結果】生理学研究研が所有する 7 テスラ MR 装置（Magnetom 7T, Siemens）を用いて，特にボクセルサイズ，
領域選択の精度，背景磁場および励起磁場の不均一性に

図 1依存するスペクトル定量精度に注目し，ファントムを用いて，NAA（N-アセチル-アスパラギン酸），グルタミン

28．眼球運動の機能的ネットワークの解析
三浦健一郎（京都大学大学院医学研究科）
福永雅喜，山本哲也（自然科学研究機構生理学研究所）

眼球運動の神経機構は神経科学において古くからのいては，神経・精神疾患に関連して眼球運動の異常が認研究対象であり，動物を用いた研究から多くのことが明められることが多く，疾患の客観的診断指標の候補としらかになっている。しかし，ヒトの眼球運動の神経機構て注目されている。また，その神経機構の解明は病態メに関する知見は断片的であり，動物から得られている解カニズムの理解にも繋がることが期待できる。本研究で剖学的，生理学的知見との対応関係が未だに不明確であは，MRI を用いて，ヒトの眼球運動制御に関わる機能る。その問題を解決するためには，ヒト被験者を対象とネットワークを解明することを目的とする。

した眼球運動の神経機構の研究が必須である。ヒトにお本年度の研究では，ヒト健常成人被験者を対象として，

251

第 38 巻（Dec,2017）

生理学研究所年報

滑動性眼球運動課題遂行中の機能的 MRI の解析を行っでき，被験者が画面上を動く視標を所期のとおり追跡でた。視覚刺激はコンピュータグラフィックスによって作

きていたことが確認された。課題遂行中の機能的 MRI の成・呈示され，被験者はスクリーンに投影された視覚刺独立成分分析の結果からは 100 以上の成分が抽出された。

激をミラー越しに見た。視標として灰色の背景の中を動

それらの独立成分のうち，追跡と注視の時間区間に一致

くランダムドットパッチを用い，被験者はその視標を見した変動が顕著であった成分として，一次視覚野と MT+続けるように指示された。動く視標の追跡と静止視標の（Middle Temporal）野に強い信号が分布する成分，MT+

固視を１分あるいは２分毎に交互に行っている間の眼野と前頭眼野に強い信号が分布する成分が認められた。

の画像と機能的 MRI の同時測定を行った。機能的 MRI

今後，他の独立成分について詳細に検討すると共に被の解析では，眼球運動課題に関連する機能ネットワーク

験者を増やして結果の再現性を確かめる。さらに，機能を抽出するために，独立成分分析を用いることによって的ネットワークと眼球運動の定量的特徴との関係，衝動

空間的にコヒーレントな成分を分離した。

性眼球運動の制御に関わる機能的ネットワークの解明，

MRI 内で撮像した眼の画像データを解析した結果，被験者の時々刻々の眼球位置および速度を安定して算出

滑動性追跡眼球運動と衝動性眼球運動の機能的ネット
ワークの差異等について明らかにする計画である。

29．ヒト視覚警報野の発見と機能・構造の解明
山本洋紀（京都大学大学院人間・環境学研究科）

大脳には猛獣の姿のようなストレッサーに対処するた

回峡はとても狭い領域で，その直上には異なる機能を持つめの適応系が備わり，その中核は扁桃体にあると考えられと思われる脳梁膨大後皮質が隣接している。そこで，研究ている。本研究の目的は，『扁桃体以外にも，感覚的スト所保有の 7 テスラ MRI 装置を用いて本研究目的に資するレッサーを処理する未発見の領野がヒト大脳の帯状回峡

高解像度・高精度の脳構造および機能画像撮像法を確立し，に存在し，視覚警報野と呼びうる機能特性を持つ』という近傍領域との機能的，解剖学的相違を明らかにする。

仮説を検証することである。これが実証されれば，大脳ス

初年度は被験者 1 名を対象に，脳構造の撮像パラメー

トレス適応系の理解を刷新すると同時に，後頭葉内側面のタのチューニングと警報野を同定するための機能像の脳機能理解の鍵となりうる。本発見は，将来，脳機能障害

撮像を行った。現在，構造画像および機能画像の解析を（パニック障害，アルツハイマー型認知症）の診断・治療遂行中である。

に繋がることが期待できる。視覚警報野と予想される帯状30．直管ファントムを用いた 3 次元シネ位相コントラスト磁気共鳴法の基礎的検討
礒田治夫１，福永雅喜２，福山篤司３，石黒健太３，水野崇３，小森芳秋４，田嶋駿亮５（１名古屋大学脳とこころの研究センター，２自然科学機構生理学研究所
３

名古屋大学大学院医学系研究科，４シーメンスヘルスケア㈱，５名古屋大学医学部保健学科）

1．背景

MRI の 3 軸（Slice, Readout, Phase encode 方向）の速度エ

血管病変の発生や進行には血流動態が関係している。

ンコード精度が正しいことが必要である。7T MR 装置は血流動態を評価する方法として，3 次元シネ位相コント

3T MR 装置よりも静磁場強度が強く，高 SNR のデータ

ラスト磁気共鳴法（3D cine Phase Contrast [PC] MRI）がが得られることが期待できる。本研究の目的は 3T MR 装あり，正確に血流動態を評価するためには 3D cine PC

置と 7T MR 装置を用いて自作ファントムの 3D cine PC

252

生体機能イメージング共同利用実験報告

MRI を撮像し，3 軸速度エンコード精度を検証するとともに，装置間の精度を比較することである。
2．方法

5．結語・今後の方向性
今回の実験環境では，7T MR 装置の 3D cine PC MRI の
3 軸速度エンコード精度は 3T MR 装置の精度と同等でな

1 辺 10 cm のアクリル製立方体の立体対角に内径 7 mm

かった。今後，磁場均一性を保つ最適なファントムにつのアクリル製直管を挿入した自作ファントムを作成した。

いて検討し，最適なパラメータ設定の検討も行った上で，自作ファントムと流量計を含む閉鎖流路を作成し，ポンプ実験を実施する必要がある。

を用いて模擬血液を循環させた。名古屋大学の 3T MR 装置（MAGNETOM Verio 3T, Siemens）と生理学研究所の 7T
MR 装置（MAGNETOM 7T, Siemens）で閉鎖流路上の自作
ファントムを 3D cine PC MRI で撮像した。3T MR 装置の撮像ではシークエンスを 2 種類用いた。撮像で得られたデータを血流解析ソフトで解析し，3 軸速度成分の断面平
均流速と最高流速を算出した。撮像の際，流量計で流速を経時的に測定し，最高流速の基準値とした。
3．結果
3-1．3 軸速度成分の断面平均流速
7T MR 装置で得られた 3 軸速度成分の断面平均流速は3T MR 装置のそれらと比較して一致しなかった（Fig. 1）。
3-2．3 軸速度成分の最高流速

Fig. 1

7T MR 装置で得られた 3 軸速度成分の最高流速は 3T
MR 装置のそれらと比較して一致しなかった（Fig. 2）。
また，3T MR 装置・7T MR 装置の結果ともに，基準値よりも過小評価された。
4．考察
3 軸速度成分の断面平均流速・最高流速ともに 7T MR装置の結果は 3T MR 装置の結果と比較して一致度は低かった。これは，7T MR 装置は 3T MR 装置よりもファントム部分での磁場の均一性が良くなかったことと，パラメータ設定の検討が不足していたことが考えられた。磁場の均一性が良くなかった原因としては，ファントムの形
状・大きさ・材質が適切でなかったことが考えられた。
また，最高流速は流量計で得られた基準値よりも過小評価された。これは部分体積効果によって生じたものと考えられる。

Fig. 2253

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）31．双方向性計測操作による発振現象の理解のための非ヒト霊長類動物モデルの開発
虫明

元，渡辺秀典（東北大学大学院医学系研究科生体システム生理学分野）
佐野裕美，知見聡美，南部篤（生体システム研究部門）

計測・操作技術を駆使することで神経活動の発振現象

る。実験に先立ち脳の形態を記録し，ベクタ注入部位をの発生メカニズムとその機能的意義を理解することを決定するため MRI により脳画像を撮影した。実験訓化前

目指し，非ヒト霊長類の動物モデルを開発する。本研究のニホンザル 2 頭（オス: 8.6kg, メス: 6.8kg）について深では光遺伝学的手法を用いて神経活動の任意制御を試

麻酔下にて脳画像撮影を実施した。得られた脳画像を使みる。ウイルスベクタによってサルの中枢神経系に光感用し，各サルについてベクタ注入予定部位である一次運

受性遺伝子（channelrhodopsin family）を導入・発現させ動野を同定した。

254

研究会報告

研究会報告〔
１．生体界面研究会（代表者：日比野浩

次（代表者：尾藤晴彦（代表者：老木成稔

４．天然薬物研究方法を考える若手の会〕

2016 年 7 月 4 日－7 月 5 日） ................................. 258

２．生体多元シグナルダイナミクスの計測と操作
３．膜システムの機能的・構造的統合目2016 年 9 月 15 日－9 月 16 日） ....... 271

2016 年 9 月 8 日－9 月 9 日 ..................... 276（代表者：浜田幸宏

2016 年 10 月 15 日） ........................ 284

５．視知覚の総合的理解を目指して － 生理学，心理物理学，計算論（代表者：本吉勇2016 年 6 月 9 日－6 月 10 日） .................................................. 294

６．シナプス伝達の細胞分子調節機構（代表者：坂場武史

2016 年 11 月 21 日－11 月 22 日） ............... 304

７．行動を制御する神経ネットワーク機能の解明に向けて（代表者：松本正幸 2016 年 12 月 9 日－12 月 10 日） .................................................. 313
８．上皮膜輸送調節蛋白の異常と病態生理学の融合 （代表者：河原克雅 2016 年 11 月 24 日－11 月 25 日）...... 323
９．大脳皮質の機能原理を探る（代表者：宋文杰

2016 年 12 月 7 日－12 月 8 日） ....................... 331

10．第 6 回社会神経科学研究会『社会のなりたちを支える内分泌学』（代表者：菊水健史

2016 年 11 月 24 日－11 月 25 日） ............................................... 335

11．神経回路研究と精神疾患研究の連合による情動機構解明（代表者：関口正幸

2016 年 10 月 17 日－10 月 18 日） ............................................... 340

12．第１回食欲・食嗜好の分子・神経基盤研究会 （代表者：佐々木努

2016 年 6 月 17 日－6 月 18 日） ...... 347

13．臓器相関による生体制御システムとその変容の仕組み （代表者：山内敏正 2016 年 9 月 10 日－9 月 11 日） ..... 358
14．心臓・血管系の包括的な機能統合研究（代表者：松岡達

2016 年 10 月 24 日－10 月 25 日） ........... 368

15．生体の応答多様性に関わる TRP チャネルからのメッセージ「TRPs and SOCs ～脂質シグナルのアクセプター～」（代表者：森 誠之 2016 年 6 月 2 日－6 月 3 日） ..................................................... 387
16．オルガネラネットワークの制御機構とその生理的意義（代表者：富澤一仁 2016 年 7 月 28 日－7 月 29 日） ................................................... 400
17．温熱生理研究会（代表者：永島計

18．痛みの理解を目指した先端的アプローチ

2016 年 8 月 29 日－8 月 30 日） ................................. 418（代表者：津田19．電子顕微鏡ビッグデータが拓くバイオメディカルサイエンス（代表者：深澤有吾

誠2017 年 1 月 30 日－1 月 31 日） ........... 429～ 限界を超えるための顕微鏡技術 ～2016 年 11 月 16 日－11 月 17 日） ............................................... 448

20．体内エレメントの探索的研究と新技術の開発 （代表者：小原圭吾 2016 年 10 月 13 日－10 月 14 日） ....... 452

257

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

１．生体界面研究会
2016 年 7 月 4 日－7 月 5 日
代表・世話人：日比野浩（新潟大学）

所内対応者：久保義弘（生理学研究所）（１）多機能ナノプローブを用いた単一細胞イメージング及び細胞内 mRNA 局在化の評価○周縁殊 1，梨本裕司 2，井田大貴 3，高橋康史 1,4，福間剛士 1，珠玖

仁 5，末永智一 3,6（1 金沢大学・理工学域・電子情報学系・ナノ計測工学，
2 京都大学大学院・工学研究科マイクロエンジニアリング，
3 東北大学大学院・環境科学研究科・環境生命機能学，
4 JST さきがけ，5 東北大学大学院・工学研究科・応用化学，
6 東北大学・原子分子材料科学高等研究機構）（２）胃酸分泌細胞の頂端膜界面の構造と機能
藤井拓人 1，清水貴浩 1，高井まどか 2，高橋康史 3，○酒井秀紀 1（1 富山大学大学院・医学薬学研究部・薬物生理学，
2 東京大学大学院・工学系研究科・バイオエンジニアリング／マテリアル工学，
3 金沢大学・理工学域・電子情報学系・ナノ計測工学）（３）ダイヤモンド電極による in vivo 測定を指向したオキシトシンの電気化学測定○浅井開 1，栄長泰明 1,2（1 慶應義塾大学・理工学部・化学科・無機物性化学，2JST-ACCEL）（４）ダイヤモンド微小電極を用いた薬物動態とその生理効果の生体内同時計測○緒方元気 1，任書晃 1，楠原洋之 2，栄長泰明 3，4，日比野浩１（1 新潟大学大学院・医歯学総合研究科・分子生理学分野，
2 東京大学大学院・薬学系研究科・分子薬物動態学，
3 慶應義塾大学・理工学部・化学科・無機物性化学，4JST-ACCEL）（５）非アルコール性脂肪肝炎（NASH）の糖鎖治療法開発への基礎的検討○鎌田佳宏，三善英知（大阪大学大学院・医学系研究科・機能診断科学講座・分子生化学）（６）KCNQ1 チャネル分子複合体による多彩な細胞シグナル応答○黒川洵子 1，児玉昌美 1，永森收志 2，福田俊 1，金井好克 2，古川哲史 1（1 東京医科歯科大学・難治疾患研究所・先端分子医学研究部門・生体情報薬理学，
2 大阪大学大学院・医学系研究科・生体システム薬理）（７）アストロサイトの生体膜を介したイオン輸送機構のシミュレーション解析○村上慎吾 1，倉智嘉久 2，赤羽悟美 1（1 東邦大学・医学部・医学科・生理学／統合生理学分野，
2 大阪大学大学院・医学系研究科・分子細胞薬理）（８）互いに"逆"の電荷配置の極性頭部を持つ脂質の分子間相互作用解析○相川達男，横田圭亮，近藤剛史，湯浅真（東京理科大学・理工学部・工業化学科）（９）リン脂質およびリン脂質ポリマーとタンパク質の相互作用○高井まどか１，島内寿徳 2（1 東京大学大学院・工学系研究・バイオエンジニアリング／マテリアル工学科，
2 岡山大学大学院・環境生命科学研究科・資源循環学）

258

研究会報告（10）和周波発生分光法によるバイオマテリアル界面の水分子構造解析とタンパク質吸着の研究○野口秀典 1，高井まどか 2，魚崎浩平 1（1 国立研究開発法人物質・材料研究機構

国際ナノアーキテクトニクス研究拠点（WPI-MANA），

2 東京大学大学院・工学系研究科・バイオエンジニアリング／マテリアル工学）（11）脂質膜の構造と物性に関する理論的研究
川口一朋，○長尾秀実（金沢大学・理工研究域・数物科学系・バイオ科学）（12）メカノトランスダクションと生体界面：MS チャネル活性化における脂質/水，および接着分子/細胞骨格との相互作用○曽我部正博（名古屋大学大学院・医学系研究科・メカノバイオロジー）（13）人工細胞系構築の試み○鈴木宏明，岡野太治（中央大学・理工学部・精密機械工学科）（14）Amyloid-β の膜結合・構造変化・凝集過程に対する脂質膜曲率の効果○池田恵介，杉浦裕樹，中野実（富山大学大学院・医学薬学研究部・生体界面化学）（15）リソソームトランスポーター・GLUT6 の機能解析○水野忠快，伊藤拓也，楠原洋之（東京大学大学院・薬学系研究科・分子薬物動態学）（16）内耳上皮様組織における界面のイオン動態とその生理機能○任書晃，日比野浩（新潟大学大学院・医歯学総合研究科・分子生理学分野）（17）円二色性の時間変化から見た二重らせん DNA と薬剤間相互作用とそのダイナミクス○荒木保幸，黒沼慎，佐藤岳人，坂本清志，和田健彦（東北大学・多元物質科学研究所・生命機能制御物質化学研究分野）（18）生体親和性高分子を用いた細胞膜界面物性検出蛍光プローブの創製○高井まどか，寺村裕治，久代京一郎（東京大学大学院・工学系研究科・バイオエンジニアリング／マテリアル工学）（19）PEG 結合リン脂質型蛍光分子プローブの細胞膜表層 pH イメージングツールとしての有用性の検討○大垣隆一 1，寺村裕治 2，林大智 1，永森收志 1，高井まどか 2，金井好克 1（1 大阪大学大学院・医学系研究科・生体システム薬理，
2 東京大学大学院・工学系研究科・バイオエンジニアリング／マテリアル工学）（20）外部物理刺激に対するミトコンドリア活性応答の計測○梅田倫弘 1，川島実紗 1，上田雅 1，榎本純悟 1，迫園創和 1，長崎秀昭 1，太田善浩 2（1 東京農工大学・工学部・機械システム工学科，2 東京農工大学・工学部・生命工学科）【参加者名】
開（慶應義塾大学），大学），井田大貴（東北大学），梅田倫弘（東京農工大

曽我部正博（名古屋大学），黒川洵子（東京医科歯科大学），池田恵介（富山大学），鈴木宏明（中央大学），

学難治疾患研究所），酒井秀紀（富山大学），藤井拓人

荒木誠吾（中央大学），荒木保幸（東北大学），高井ま（富山大学），水野忠快（東京大学），赤羽悟美（東邦

どか（東京大学），寺村裕治（東京大学），久代京一郎大学），村上慎吾（東邦大学），近藤剛史（東京理科大（東京大学），長尾秀実（金沢大学），川口一朋（金沢学），相川達男（東京理科大学），川村優実（東京理科大学），日比野大学），横田圭亮（東京理科大学），大倉葉月（東京理

澤村晴志朗（新潟大学），緒方元気（新潟大学），樋口

科大学），野口秀典（物質・材料研究機構エネルギー・

大河（新潟大学），佐藤

環境材料研究拠点），三善英知（大阪大学），鎌田佳宏（新潟大学），堀（大阪大学），周潟大学），金井好克（大阪大学），永森收志（大阪大学），

栄長泰明（慶應義塾大学），浅井縁殊（金沢大学），高橋康史（金沢浩（新潟大学），任書晃（新潟大学），

満（新潟大学），野々村頼子

かりん（新潟大学），太田

岳（新

259

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

大垣隆一（大阪大学），小林泰良（豊田中央研究所），究所），下村拓史（生理学研究所），陳山口喬弘（豊田中央研究所），幸田勝典（豊田中央研究研究所），粂

所），久保義弘（生理学研究所），立山充博（生理学研（生理学研究所），Sandy Blin（生理学研究所）

以柵（生理学慎一郎（生理学研究所），Rizki Tsari Andriani【概要】
従来の医・生物学は，細胞内や形質膜，そしてバルクた。野口は，高井が組成を変化させた擬似膜を題材に，細胞外液で生ずる事象を主な対象としてきた。結果とし界面の水構造を和周波波分光法で解析し，その性質とタて示された多様な生命現象やその成立機構は，種々の病

ンパク質吸着の相関関係を示した。長尾は，高井らの実因の解明にも貢献した。しかし，成因不明の生体機能や験結果をもとに，界面の水密度やイオン分布をシミュ

難病は未だ多く，かつてない概念に基づく研究が必要でレーションし，それらが膜組成により影響されることをある。最近，これまで注目されてこなかった細胞外液と理論的に示した。金井は，高井の界面特異的 pH 指示蛍形質膜との間の境界相である“界面”の物質環境の破綻

光プローブを培養細胞に適用し，その有用性を検証した。

が，直接の病因となる例が見出されてきた。そこで本研以上の成果に加え，電気化学プローブ顕微鏡などがより究会では，異分野間の共同研究を介して，この『生体界界面に最適化されてきた事実を鑑みると，昨年に比べ研面』の生理的意義と病態を解明し，次世代の医療に資す究が進んでいると評価された。曽我部教授による特別講

る生体機能学および病態生理学を樹立することを目的

演では，機械的刺激に反応する MscL チャネルの構造やとしている。界面現象の制御因子である，イオン，水，

開口の仕組み，そして類似した他のチャネルの機能など

膜脂質などを対象として共同研究が進んでおり，今回は，が紹介され，これらと界面現象との強い共役も指摘されその成果が中心に発表された。酒井は，胃酸分泌細胞のた。研究会の最後には，参加者全員で界面研究の方向性

界面構造を高橋・珠玖の電気化学プローブ顕微鏡でよりが討議され，異分野の理解を進めるため，若手を中心と簡便かつ確実に観察するために，初代培養細胞を確立しした勉強会の開催が提案された。

（1）多機能ナノプローブを用いた単一細胞イメージング及び細胞内 mRNA 局在化の評価○周縁殊 1，梨本裕司 2，井田大貴 3，高橋康史 1,4，福間剛士 1，珠玖

仁 5，末永智一 3,6（1 金沢大学・理工学域・電子情報学系・ナノ計測工学，
2 京都大学大学院・工学研究科マイクロエンジニアリング，
3 東北大学大学院・環境科学研究科・環境生命機能学，
4 JST さきがけ，5 東北大学大学院・工学研究科・応用化学，
6 東北大学・原子分子材料科学高等研究機構）

細胞は，必要とされる場所で効率よくタンパク質を合nm オーダーに微細化したガラス θ 管の両サイドに水相成するために，mRNA を特定な場所に配置する。この現と電解質有機溶液をそれぞれ充填した。まず正の電位を象を mRNA 局在化と呼ぶ。今まで蛍光標識手法を用い印加し，イオンコンダクタンス顕微鏡（SICM）の原理でて，線維芽細胞や神経細胞など極性を持つ非対称細胞に水相のイオン電流から細胞形状と高さ情報のイメージ

おける mRNA 局在化の報告が多数あった。その中，長いング像を取得した。イメージング像から回収したい場所

突起を持つ神経細胞における mRNA の局在は脳の学習にプローブを移動し，膜穿刺と負の電位を印加すること記憶に大きく関与すると予想される。私たちは細胞内で細胞内 mRNA を回収した。マウス線維芽細胞 3T3-mRNA 局在化の定量解析を目指し，細胞の形状イメージ

Swiss albino を用いて，細胞核及び周辺部仮足それぞれのング及びそれに基づく特定位置での mRNA 回収ができmRNA を回収し，外部で PCR を用いて解析した。その結る多機能ナノプローブを開発した。具体的には，先端を果，線維芽細胞の移動に関連する仮足に局在する β-actin

260

研究会報告mRNA の検出に成功した。さらに，回収量の安定化や実行時間の短縮などに着目し，システムの改良を行った。

（2）胃酸分泌細胞の頂端膜界面の構造と機能
藤井拓人 1，清水貴浩 1，高井まどか 2，高橋康史 3，○酒井秀紀 1（1 富山大学大学院・医学薬学研究部・薬物生理学，
2 東京大学大学院・工学系研究科・バイオエンジニアリング／マテリアル工学，
3 金沢大学・理工学域・電子情報学系・ナノ計測工学）

胃酸分泌細胞の頂端膜の構造と機能の解明のために，ている。培養胃酸分泌細胞を免疫染色したところ，胃プ

初代培養胃酸分泌細胞の構築を行った。まず，反転させロトンポンプの分布は，KCC4 およびエズリンの分布とたラット胃をプロナーゼ処理し，胃粘膜細胞を単離後，部分的に一致した。また，ClC-5 を培養胃酸分泌細胞にオプティプレップを用いた密度勾配遠心により胃酸分

外因的に遺伝子導入し，タンパク質を強制発現させるこ泌細胞に富む画分を調製した。その後，マトリゲル上でとができた。胃酸分泌細胞を，膜透過処理を行わない条培養することにより，初代培養胃酸分泌細胞を効率的に件で免疫染色を行ったところ，細胞膜表面において部分高純度で得ることができた。胃酸分泌細胞は，1 週間以的に胃プロトンポンプのシグナルが観察できた。した

上維持可能であった。我々はこれまでに，胃プロトンポ

がって初代培養胃酸分泌細胞の頂端膜が外液に露出しンプ（H+,K+-ATPase）が，KCl 共輸送体の KCC4，およびている可能性が示唆された。

Cl-/H+交換輸送体のClC-5 と機能共役することを見出し（3）ダイヤモンド電極による in vivo 測定を指向したオキシトシンの電気化学測定○浅井開 1，栄長泰明 1,2（1 慶應義塾大学・理工学部・化学科・無機物性化学，2JST-ACCEL）

ホウ素をドープした導電性ダイヤモンド薄膜（BDD 電

るが，製膜されたままの水素終端化した BDD（H-BDD）極）は，優れた電気化学特性に加え，高い耐久性および

では両者ともほぼ同一の電気化学的挙動を示した。一方，生体適合性などの特徴をもつことから，生体内での安定+3 V, 20 分間の陽極酸化により酸素終端化した BDD（O-

した高感度リアルタイム測定を可能とする電極材料とBDD）を用いると両者の間に明確な違いが生じた（図 2）。

して期待できる。 そこで，BDD 電極を使った生体内物

これは，測定条件の pH 7.4 において両分子が有する電荷質の検出を目的とし，母子間の愛着行動との関連などがの大きさが異なるために，それら分子と負に分極した O-

報告されている神経伝達物質オキシトシン 1 の測定に取BDD 表面との間に働く静電相互作用の違いによるものり組んだ。

考えられる。さらに，陽極酸化を施した BDD マイクロ生体内測定で必要となる BDD マイクロ電極について，

電極を用いることで，定電位測定による分析において再

既存のエポキシ樹脂を用いた絶縁方法が有する化学的・

現性よい選択的な測定を実現し，オキシトシンの選択的物理的な脆弱性を克服すべく，ガラスのみによる新規絶な測定の可能性を示した。

縁手法を開発した（図 1）。脳内での測定を踏まえると

1. Shen, H. The hard science of oxytocin. Nature 522, 410–412

ペプチドホルモン・バソプレシンとの選択性が必要とな(2015).

261

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

図1

図 2. オキシトシン（OT）とバソプレシン（VP）のサイクリックボルタモグラム.

（4）ダイヤモンド微小電極を用いた薬物動態とその生理効果の生体内同時計測○緒方元気 1，任書晃 1，楠原洋之 2，栄長泰明 3，4，日比野浩１（1 新潟大学大学院・医歯学総合研究科・分子生理学分野，
2 東京大学大学院・薬学系研究科・分子薬物動態学，
3 慶應義塾大学・理工学部・化学科・無機物性化学，4JST-ACCEL）

生体に投与した薬物が，各々の臓器の微小領域に如何一方で，聴覚に必須な内耳体液の特殊電位環境を破綻さに分布しどのような濃度変化を示すかを経時間的に観せ，難聴を誘引する。そこで，モルモット内耳蝸牛とラッ

測することは，その化合物の性質や薬理作用を理解する

ト脳において，この装置により薬物濃度と電気生理現象上で重要である。現在，薬物濃度動態を把握するには，の変化を追尾した。ダイヤモンド微小電極と共に，電位

体液や臓器を採取し，それらの標本を体外の分析器にかを測定するガラス微小電極を生モルモットの内耳体液ける必要がある。しかし，従来法では，臓器・組織内の空間へ挿入し，ブメタニドを静注した。その結果，迅速“局所”における薬物動態を，「生体内」にて正確かつなブメタニドの濃度上昇と，それに少し遅延した内耳体

長時間に渡りリアルタイムで追尾することは困難であ

液電位の降下が観察された。ラット脳内では，薬物濃度る。この解決のため，次世代素材「ダイヤモンド」から上昇に伴った脳神経活動の低下がガラス微小電極に成る微小電極を搭載した計測系を創出した。モデル薬物

よって追尾された。この局所生体計測基盤は，薬物濃度として，ループ利尿薬ブメタニドを使用した。この薬物

動態とその効果を同時に捉えることが可能であると結は小児てんかん等の神経疾患にも使用され始めている

論づけられた。

（5）非アルコール性脂肪肝炎（NASH）の糖鎖治療法開発への基礎的検討○鎌田佳宏，三善英知（大阪大学大学院・医学系研究科・機能診断科学講座・分子生化学）【目的】近年，糖鎖が様々な疾患発症や病態に関与す

糖鎖修飾について永年研究しており，ヒト非アルコールることが明らかになってきた。我々はフコシル化という性脂肪肝炎（NASH）患者で血中フコシル化タンパクが262

研究会報告上昇していることを報告した。さらに日本固有のキノコ

より改善していることがわかった。In vitro では PhoSL にからコアフコースを特異的に認識するレクチン PhoSL

より，RAW 細胞アポトーシスが亢進していた。【結論】を最近発見した。今回，PhoSL が生理活性を有し，NASH

コアフコース特異的レクチン PhoSL はマクロファージ

進展抑制作用を有することを見いだしたので報告する。

のアポトーシスを誘導することで NASH 進展を抑制す【方法】雄マウスに高脂肪高コレステロール食（HFHCることが示唆された。

食）を 4 週間投与することにより，NASH モデルを作成した。普通食群，HFHC 食群，HFHC 食投与群に週 2 回
PhoSL を 10 μg/匹を腹腔内投与した HFHC+PhoSL 群で比較した。またマウスマクロファージ様細胞株 RAW 細胞を用いてアポトーシスを検討した。【成績】HE 染色にて
HFHC 群では肝内に強い炎症細胞浸潤，線維化進展を認めたが HFHC+PhoSL 群では抑制されていた。また，
HFHC+PhoSL 群では F4/80 陽性細胞が減少していた。以上より HFHC 群で悪化していた NASH が PhoSL 投与に（6）KCNQ1 チャネル分子複合体による多彩な細胞シグナル応答○黒川洵子 1，児玉昌美 1，永森收志 2，福田俊 1，金井好克 2，古川哲史 1（1 東京医科歯科大学・難治疾患研究所・先端分子医学研究部門・生体情報薬理学，
2 大阪大学大学院・医学系研究科・生体システム薬理）

KCNQ1 分子は電位依存性 K+チャネル α サブユニット

ク質の役割をより包括的に理解するために，結合分子をであり，興奮性細胞や分泌細胞等，ユビキタスに分布し網羅的に調べ新規の分子メカニズムの探索を行った。方ている。近年の分子遺伝学的研究により，KCNQ1 の遺伝法としては，α-MHC プロモーターにより心筋特異的に子異常は先天性ＱＴ延長症候群や先天性感音難聴の原

KCNQ1 分子を発現させたトランスジェニックマウスの因となる他，SNP が２型糖尿病と関連している報告があ

心臓標本を用いて，KCNQ1 抗体による免疫沈降を行い，る。心筋においては，KCNQ1 は，心室筋活動電位の再分

共沈降物のプロテオミクスにより分子複合体を探索し極相に寄与する遅延整流性 (IKs) チャネルとして機能した。パスウェイ解析を経て結合因子を選定し，さらにイており，様々な細胞内シグナルに応答してチャネル活性ヌおよびモルモット心臓標本で内因性 KCNQ1 と候補分が大きく変化する事を特徴とする。これまで，我々は，子の結合を確認した。また，細胞表面シグナル分子との交感神経系刺激や性ホルモンによる調節との関連につ結合も検出されたことから，界面における KCNQ1 分子

いて，心筋 KCNQ1 タンパク質に結合した分子との複合複合体を介したシグナル調節が存在する可能性が示さ体が重要であることを示してきた。今回，KCNQ1 タンパ

れた。

263

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（7）アストロサイトの生体膜を介したイオン輸送機構のシミュレーション解析○村上慎吾 1，倉智嘉久 2，赤羽悟美 1（1 東邦大学・医学部・医学科・生理学／統合生理学分野，
2 大阪大学大学院・医学系研究科・分子細胞薬理）

脳の細胞外環境は生理的条件下ではほぼ一定に保たすることは出来ず，これらの機構の機序はいまだ議論のれているが，虚血や血糖値低下などの病的条件下では，的である。そこで，これらの機序を明らかにする目的で，神経細胞の細胞膜を介したイオンなどの流出入に変化

我々はアストロサイトのシミュレーション・モデルを作が生じて，細胞外カリウム濃度が上昇し，神経細胞死を製した。このモデルには上記の機序に関与していると考招くことがある。アストロサイトには，脳内の細胞外環

えられている主要なイオンチャネルやトランスポー

境の恒常性を維持して神経細胞死を防ぐ機構，すなわち，

ターが組み込まれており，このモデルで計算を行うこと

１）過度の細胞外カリウム濃度の上昇を防ぎ細胞外カリで様々な条件下における水・イオンの挙動や細胞体積のウム濃度の恒常性を維持する機構（カリウムバッファリ変化の解析を行うことができる。我々は，このモデルをング），２）水輸送を介して細胞内外の空間の体積の恒用いて，細胞外カリウム濃度の上昇に対するカリウム

常性を維持する機構，３）pH の過度の変化を防ぐ機構，

バッファリングの機構，アストロサイトの体積変化，pHが存在すると考えられている。しかし，カリウム濃度や動態などの解析を行い，アストロサイトによる神経細胞

pH を実験的に測定するだけでは，詳細な動態を明らかに

外環境の恒常性維持の機序を明らかにした。

（8）互いに"逆"の電荷配置の極性頭部を持つ脂質の分子間相互作用解析○相川達男，横田圭亮，近藤剛史，湯浅真（東京理科大学・理工学部・工業化学科）

脂質は水に不溶の両親媒性分子であり，水中では様々るリン脂質として，ジパルミトイルホスファチジルコリな形状の分子集合体を形成する。もっとも身近な例では

ン（DPPC）が挙げられる。当研究グループでは，DPPC

あるが，細胞膜の基本構造はシート状の脂質二分子膜での極性頭部であるホスファチジルコリン(PC)と逆の電荷ある。近年では，脂質の分子集合体は，生体材料を設計

配置の極性頭部をもつ脂質（ジパルミトイルスルホベタ

するうえでも重要な構成要素として認識されている。例

イン； DPSB）を合成し，これらの混合単分子膜においえば，ベシクルと呼ばれる脂質二分子膜の小胞体は，薬て，両脂質が自発的に混合し，互いに引力的な相互作用

剤輸送キャリアとしての応用されている。本研究におけを有していることを，単分子膜の表面圧-面積（π-A）等

る最大の目標は，脂質分子集合体に積極的に相互作用す

温線測定から明らかにした。リン脂質と相互作用しやする分子をデザインし，その相互作用を詳細に解析するこい分子の設計として，極性頭部がリン脂質に対して逆のとで，脂質分子集合体をベースとした生体材料設計に新電荷配置を有していることが重要であると考えられた。

たな指針を提示することである。動物細胞に広くみられ

264

研究会報告（9）リン脂質およびリン脂質ポリマーとタンパク質の相互作用○高井まどか１，島内寿徳 2（1 東京大学大学院・工学系研究・バイオエンジニアリング／マテリアル工学科，
2 岡山大学大学院・環境生命科学研究科・資源循環学）

タンパク質の吸着を抑制する材料として，細胞膜のリンした。X 線反射率測定により，膜厚と密度を算出し，PC-

脂質極性基，ホスホリルコリン(PC)基を模倣した MPC ポ

SAM は，2 nm, 1.7 chains/nm2 ，Poly(MPC)は 10 nm, 0.3

リマーがある。タンパク質吸着抑制効果には，ポリマーのchains/nm2 であった。アミロイド形成挙動は，蛍光プロー

膜厚や密度，界面に形成される水分子の吸着状態が重要でブチオフラビン-T を混合し 37 ℃で全反射蛍光顕微鏡にある。本研究では，分子鎖長の効果を明らかにするため，より観察した。

単分子膜(PC-SAM)とリン脂質ポリマー(Poly(MPC))の表

PC-SAM では 48 時間後にアミロイド形成が見られたが，面におけるアルツハイマー病由来アミロイド β タンパク

Poly(MPC)ではみられなかった。蛍光一分子追跡法から側質のアミロイド形成挙動を検討した。

方拡散係数 D を算出した。
PC-SAM では D = 1.32×10-3 μm2/s，Poly(MPC)は表面開始型原子移動ラジカル重合法によPoly(MPC)では 0.87×10-3 μm2/s であった。これらから横方

りガラス上に作製した。PC-SAM は PC 基をもつ分子をシ

向ゆらぎより，縦方向ゆらぎがアミロイド形成を強く阻害

ランカップリング反応によりガラス上に固定化して作成していることが示唆された。

（10）和周波発生分光法によるバイオマテリアル界面の水分子構造解析とタンパク質吸着の研究○野口秀典 1，高井まどか 2，魚崎浩平 1（1 国立研究開発法人物質・材料研究機構

国際ナノアーキテクトニクス研究拠点（WPI-MANA），

2 東京大学大学院・工学系研究科・バイオエンジニアリング／マテリアル工学）

バイオマテリアルでは生体物質と接触する界面の制グの影響を除くため，重水と軽水の混合溶液と接触させ御が重要となる。材料表面へのタンパク質吸着およびた界面を測定した。OH 伸縮振動領域（3000～3800 cm-1）

吸着によって誘起される構造変化によって，望ましくにおいてひとつのピークが観測された。SFG ピークの中ない生体反応を誘起してしまうことから，タンパク質

心位置と BSA の吸着量の関係を図に示した。ピーク位吸着の抑制が必要となる。バイオマテリアル表面とタ

置が低波数側ほど，タンパク質吸着量は少なかった。

ンパク質との間の相互作用（疎水性相互作用，静電的

従って，強い水素結合を有する界面水分子がタンパク質

相互作用，水素結合など）は，バイオマテリアル表面

吸着を抑制することが示唆された。

の水分子が重要な役割を果たす。しかし，そのメカニ
ズムは完全には解明されていない。本研究では，界面選択的な和周波発生（SFG）分光法を用い，界面水分子とタンパク質吸着との関連を解析した。
石英基板上に親水性，疎水性，アニオン性，カチオン性，双性イオン性のポリマーブラシを作製した。作製した表面への等電点の異なる 3 種類のタンパク質，ウシ血
清アルブミン（BSA），リゾチームの吸着量を水晶振動子マイクロバランスにより測定した。SFG 分光法によりタンパク質吸着量と界面水のピーク波数との関係

界面水分子を構造解析した。水分子の分子内カップリン

265生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（11）脂質膜の構造と物性に関する理論的研究
川口一朋，○長尾秀実（金沢大学・理工研究域・数物科学系・バイオ科学）

中性の PC を頭部に持つ脂質に対して，-1 の電荷のあイオンの分布を調べた。界面では水分子密度がバルク水る PS を頭部に持つ脂質により構成される二重膜は，そ

分子密度より大きかった。バルク状態に比べ脂質膜界面の物性が大きく変化する。また，DOPS のアシル鎖はでの水分子やイオンの構造や動態特性が異なると示唆

DOPC よりも秩序化している。PS 基の配向は水に対するされた。また，界面付近では，界面垂直方向への水分子感受性が低いが，一方で水分子の配向はより強くなる。

の配向が観測された。このことから POPC 界面付近ではDOPS の方が曲げ弾性率が高い。このように，共通のア水分子が配向を持ちながら集積することにより，膜界面

シル鎖を持っていても頭部が異なることで，脂質二重膜構造を形成し，静電的にシールドしていることが推測さの構造や物性が異なる。

れた。

そこで，界面付近における水分子やイオン，糖鎖や生また，POPS 純粋膜に関する構造と物性をシミュレー

体物質の振る舞いが脂質二重膜に与える影響を明らかションした。全原子分子動力学シミュレーションを用いにするため，脂質膜の構造と物性を理論的に研究した。

て POPS 二重膜界面付近における水分子およびイオンのPOPC 純粋膜を作成し，全原子分子動力学シミュレー

分布を調べ，POPC および POPS の構造と物性の違いをションを用いて二重膜界面付近における水分子および示した。

（12）メカノトランスダクションと生体界面：MS チャネル活性化における脂質/水，および接着分子/細胞骨格との相互作用○曽我部正博（名古屋大学大学院・医学系研究科・メカノバイオロジー）

非感覚細胞の機械受容チャネル(MSC)が発見されて約30 年が経過し，いくつかの興味深い活性化機構や役割がネルの開口を導く。何れの界面相互作用においても水分子が重要な役割を果たしている。

分かってきた。ここでは細菌 MSC である MscL の，蛋白接着性細胞の MSC（TRP チャネル？）は，細胞膜と基質高次構造に基づく詳細な開口機構と，接着性細胞のア質の界面で，接着分子-アクチンストレス線維（SF）と機クティブタッチ（基質硬度の感知）における MSC の役

械的にカップルしたユニットを形成し，基質硬度の感知割について紹介する。

を担っている。SF の自発的な定長収縮が基質を引張する

MscL は，細胞外に頭を突き出したヘアピン状の 2 回ことによって，基質の硬さに比例した張力が SF に発生

膜貫通 α-ヘリックス（TMH）が両足を半径方向に向けてし，これが Ca2+透過性 MSC を活性化する。接着分子は環状に会合した筒状のホモ 5 量体である。内側 TMH は，

標的基質の認識と機械的固定，SF は基質引長と MSC へ

ヘアピンが斜めに開くように傾いて隣同士が交差し，五の力の伝達，MSC は SF 張力の細胞内 Ca2+濃度への変換

角形のポア最狭部（ゲート）を構成する。脂質膜の張力という役割を分担することでアクティブタッチを実現

は脂質-外側 TMH 間の界面相互作用を介して内側 TMHしている。

に伝わり，内側 TMH 間の交差界面をずらすことでチャ

266

研究会報告（13）人工細胞系構築の試み○鈴木宏明，岡野太治（中央大学・理工学部・精密機械工学科）

真核細胞では，有糸分裂により複製したゲノムを正確にこの系に浸透圧ショックを与え，膜が細胞分裂様の変形を娘細胞に分配するが，大腸菌などの原始的な細胞においてする際の DNA の挙動を観察した。与えた浸透圧差およびも，複製されたゲノムはほぼ正確に２つの娘細胞に分配さDNA と共封入した PEG の濃度に依存して，親リポソームれる。従来は，細菌においても，複製されたゲノムを菌体から出芽した娘リポソーム内に DNA が封入される確率がの両極に導くタンパク質が働いていると考えられていた変化した。浸透圧差が大きい場合は，膜が局所的かつ速い

が，最近では，DNA の弾性やエントロピー的効果のみでバディングを起こし，娘リポソーム内に DNA が封入されも等分配されるとの見方が有力となってきた。本研究では，なかった。一方，浸透圧差が小さい場合は，親リポソーム

モデル生体膜であるジャイアントリポソームの分裂様変が大局的かつ遅く変形し，DNA が均等に分配される様子

形を細胞分裂に見立て，内封した細菌ゲノムサイズのが見られた。一方，リポソーム内に PEG が比較的高濃度

DNA が娘リポソームに分配される物理的要因を調べた。

で存在する場合は，浸透圧差が大きい条件でも，娘リポ

ジャイアントリポソームにゲノムサイズの DNA 分子と，ソームに DNA が入り込む様子が確認された。

細胞内の混雑環境を模擬するための PEG 分子を封入した。

（14）Amyloid-β の膜結合・構造変化・凝集過程に対する脂質膜曲率の効果○池田恵介，杉浦裕樹，中野実（富山大学大学院・医学薬学研究部・生体界面化学）

アルツハイマー病患者脳内におけるアミロイド β タンることが報告されていることから，Aβ が粒径の小さい脂パク質（Aβ）の凝集・沈着および毒性体の形成は，疾患の質ベシクルに選択的に相互作用する可能性が指摘されて発症メカニズムにおいて重要な過程であると考えられている。これに関して最近，粒径の小さい脂質ベシクルが粒いる。近年，脂質膜が Aβ をその表面へ集積させ，構造変径の大きいベシクルに比べて Aβ のアミロイド線維形成を化を誘導することで Aβ 凝集を促進することが報告されて有意に促進することが報告されたが，そのメカニズムの詳いる。これまでに Aβ と脂質膜との相互作用に脂質組成が細は明らかでない。そこで本研究では，Aβ－脂質膜間結合

及ぼす影響が主に調べられており，負電荷を持った脂質やパラメータ，脂質膜上の Aβ 構造変化およびアミロイド線

コレステロール，糖脂質 GM1 ガングリオシドなどの特定維形成のキネティクスに及ぼす脂質ベシクルの粒径あるの脂質分子あるいはゲル相などの脂質膜の相状態が関与

いは膜曲率の効果を検討した。その結果，脂質ベシクルがすることが示唆されている。一方，Aβ が細胞外の小胞で高い正の曲率を持つとき，Aβ 結合，構造変化および凝集あるエキソソームや，細胞内の多胞体(multi vesicular body,が促進されることを明らかにした。

MVB)中の脂質膜小胞を介して蓄積し，細胞毒性を発揮す（15）リソソームトランスポーター・GLUT6 の機能解析○水野忠快，伊藤拓也，楠原洋之（東京大学大学院・薬学系研究科・分子薬物動態学）

トランスポーターは脂質二重膜を介した低分子の物

400 を超えるトランスポーターのうち，機能・生理学的質輸送を司る重要な膜タンパク質である。しかしながらな重要性が明らかになっていないものは三割に上る。機267

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

能未知トランスポーターの機能を解明することは，当該これまでの検討により，SLC2A6 はマクロファージにおトランスポーターが局在する界面により隔てられた二いて炎症刺激により mRNA レベルが 30 倍程度と著名につのコンパートメント間における重要な物質輸送を新上昇し，そのノックダウンにより炎症性サイトカイン

規に見出すことに他ならず，生命現象や病態メカニズム

IL1β の細胞外への分泌が増加することが明らかとなっの理解，ひいては新規創薬標的の発見につながるものとた。本トランスポーターはリソソーム膜に局在すること期待される。このような背景のもと現在 SLC2 ファミが確認されたことから，本トランスポーターは炎症時にリーに属するトランスポーター，SLC2A6 を解析した。

発現変動し，リソソーム膜を介した物質輸送を制御する

本トランスポーターは様々な疾患の基礎病態となる炎ことで炎症反応制御に関与しているものと推察された。

症時に発現変動するトランスポーターとして見出した。

（16）内耳上皮様組織における界面のイオン動態とその生理機能○任書晃，日比野浩（新潟大学大学院・医歯学総合研究科・分子生理学分野）

内耳蝸牛は，空気の振動である音を電気信号へと変換する聴覚の末梢臓器である。蝸牛を満たす体液である内濃度の動態が IS 電位を決定し，内リンパ液高電位を規定することを示した。

リンパ液は，+80 mV の高電位を常に示す。この「内リンさらに，計測された IS の電位の K+濃度の動態の成立

パ液高電位」は，聴覚に必須である。蝸牛の側壁には，機構を理解するため，我々は等価回路モデルを用いて理血管条と呼ばれる上皮様組織があり，この内部には論的解析を進めた。実験結果をほぼ再現することに成功

Intrastrial Space (IS)と呼ばれる細胞外空間が含まれる。複した。しかし，モデル化の過程に於いて，単位面積当た

雑な細胞膜に取り囲まれた IS は，幅が 15 nm と狭いのりの IS の体積をほぼ細胞のサイズと同等に設定する必で，生体界面と言える。近年，我々は，微小ガラス電極要があった。したがって，生体固有の界面イオン分布制

をこの IS に刺入することで，IS における電位（IS 電位）

御の存在が示唆された。

及びイオン濃度を生体内で計測してきた。その結果，K+（17）円二色性の時間変化から見た二重らせん DNA と薬剤間相互作用とそのダイナミクス○荒木保幸，黒沼慎，佐藤岳人，坂本清志，和田健彦（東北大学・多元物質科学研究所・生命機能制御物質化学研究分野）

生体分子であるタンパク質や核酸は，その構成要素でに検出することを目指し，新たな円二色性（CD）の時間

あるアミノ酸やヌクレオチドがキラリティを持つだけ

分解測定法の開発を行っている。我々は，キラルな試料ではなく，それらが形成する高次構造に由来したキラリが楕円偏光の楕円率を変化させることに着目し，Jones 行

ティが生じる。生体分子の高次構造はその機能と直結し列法により CD 測定を楕円偏光の楕円率変化から求めるており，その構造情報を時々刻々と検出することで，生理論式を導出し，それをもとに時間分解 CD 測定を行っ体分子の機能の追跡が可能となると期待される。キラリてきた。一方 Muller 行列法による本手法の解析は CD とティを検出する手法として広く用いられている円二色

同時に円複屈折（CB）が同時に観測される可能性を示唆

性（CD）測定は，そのままでは時間分解測定法と組み合するが，実験条件を整えることで，CB の寄与がほぼ無視わせることが困難であり，我々は，キラリティをリアルできることが判明した。CD および CB の実測定を通しタイムで検出し，生体関連分子の構造情報を時間依存的て，我々の CD 測定における CD 及び CB の寄与を Muller268

研究会報告行列法による解析結果を含め再考察し，これまでの CD

ミクスは，実験誤差の範囲で CD のみの寄与のみであるの時間変化から見た二重らせん DNA と薬剤間のダイナと結論した。

（18）生体親和性高分子を用いた細胞膜界面物性検出蛍光プローブの創製○高井まどか，寺村裕治，久代京一郎（東京大学大学院・工学系研究科・バイオエンジニアリング／マテリアル工学）

緒言：

細胞膜動態検出蛍光プローブ：

細胞膜近傍の細胞外領域の物質動態が生命現象，疾病

リン脂質にポリエチレングリコール(PEG)を結合したに関与することが最近見出されている。しかしながら，

PEG-Lipid は，細胞膜を構成するリン脂質への親和性が細胞外のナノメートルという微小領域での物質動態を高く細胞膜に導入される。そこで，PEG-Lipid にイオン

正確に捉えるイメージング技術は発展途上である。我々

感受性蛍光分子を結合させることでイオン動態を検出

は，細胞膜界面の状態を検出する蛍光プローブの開発をするイメージングプローブとして機能することを期待行っている。本発表では，細胞膜分子と，細胞外イオン

し，pH 応答性をもつ fluorescein isothiocyanate (FITC)で蛍を検出する 2 種類の蛍光プローブについて紹介した。

光標識したプローブを作製した。

細胞膜外シアル酸認識蛍光ナノ粒子イメージングプ
ローブ：
細胞膜上に存在するシアル酸に注目し，その発現量を可視化する蛍光プローブを創製した。これは，生体親和性に優れるリン脂質ポリマーで被覆され，シアル酸と特異性を有するレクチンが結合したナノ粒子である(Fig.1)。
細胞膜のシアル酸と特異的に結合したナノ粒子の蛍光輝度とシアル酸の発現量は相関が得られ，細胞外領域のFig. 1. Design of imaging nanoprobe.

機能解析に用いることができた。

（19）PEG 結合リン脂質型蛍光分子プローブの細胞膜表層 pH イメージングツールとしての有用性の検討○大垣隆一 1，寺村裕治 2，林大智 1，永森收志 1，高井まどか 2，金井好克 1（1 大阪大学大学院・医学系研究科・生体システム薬理，
2 東京大学大学院・工学系研究科・バイオエンジニアリング／マテリアル工学）

様々な生命現象において細胞膜表層の微小領域の pH

pH 感受性蛍光色素 Fluorescein isothiocyanate（FITC）を結の重要性が知られている。例えば，粘液で被覆された小合したポリエチレングリコール（PEG）結合リン脂質型

腸上皮細胞近傍の不攪拌水層は，プロトンを保持するこ

蛍光分子プローブの，細胞膜表層 pH イメージングツーとでペプチドや薬物の物質輸送に寄与する。このようなルとしての有用性を検討した。蛍光分子プローブを様々

細胞膜表層 pH の時空間的広がりやその意義の解明には，な pH のバッファー溶液に懸濁し，蛍光強度比（448 nm

汎用性の高い計測ツールの開発が必須である。我々は，と 488 nm 励起）を測定した結果，リンカーおよびリン脂269

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

質との結合によって FITC の pH 依存的な蛍光特性が損得して解析を行った結果，蛍光強度比は各 pH に固有のなわれないことを確認した。蛍光分子プローブでヒト胃値を示した。またその蛍光強度比の変化は可逆的であっ

印環細胞癌 KATOIII 細胞を処理して共焦点レーザー顕た。以上より，PEG 結合リン脂質型蛍光分子プローブは微鏡による観察をおこなったところ，細胞膜において高細胞膜表層 pH の経時的な可視化ツールとして有用であい FITC の蛍光が検出された。細胞外液の pH を酸性からると考えられた。

弱アルカリの範囲で段階的に変化させながら画像を取（20）外部物理刺激に対するミトコンドリア活性応答の計測○梅田倫弘 1，川島実紗 1，上田雅 1，榎本純悟 1，迫園創和 1，長崎秀昭 1，太田善浩 2（1 東京農工大学・工学部・機械システム工学科，2 東京農工大学・工学部・生命工学科）

我々は，これまでに生体組織へ物理刺激として数十 nN程度の外力を印加しながらその活性を蛍光色素によっ

果，50 nN 以下の外力によって活性化することが明らかとなった．

て評価する装置を開発してきた 1)。先端を円錐台状に加また，ミトコンドリアは ATP 産生とともに活性酸素種

工した光ファイバーをカンチレバー状に成形させて，生(ROS)を発生させることもよく知られている。そこで，体試料に接触させ，そのカンチレバーの変位を計測する

我々はミトコンドリアに外力を印加したときの ROS のことで試料への印加力を設定した。それと同時に，蛍光発生状況を開発した装置で計測した。ROS 蛍光色素とし色素励起レーザーと共焦点顕微鏡を組み合わせた光学て MitoSoxRed を用いて印加力に対する蛍光強度を計測

系を試料下部に配置して，外力に対するミトコンドリア

した結果，40 nN 程度の外力で ROS 発生を促進するアンの応答を蛍光色素による光学的手法により評価した。

チマイシン濃度 1.2 μM と同程度の蛍光強度の増加がみ

ミトコンドリアは，生体エネルギーの元である ATP 合られた．

成を担う重要な小器官である。特に，心筋細胞や血管内1 ） Y. Li, S. Honda, K. Iwami, K., Y. Ohta, N. Umeda,

皮細胞などは拍動などの周期的物理ストレスに晒され“Analysis of mitochondrial mechanical dynamics using aており，ミトコンドリアにもその影響が考えられる。そconfocal fluorescence microscope with a bent optical fibre”, J.

こで，開発した装置により 100 nN 以下の応力を加えな

Microsc., 206, 140-151, (2015).

がら膜電位感受性蛍光色素による膜電位を計測した結270

研究会報告２．生体多元シグナルダイナミクスの計測と操作
2016 年 9 月 15 日－9 月 16 日
代表・世話人：尾藤晴彦（東京大学）
所内対応者：久保義弘（生理学研究所）（１）膜電位感受性蛍光タンパク質を用いた生体活動イメージング◯坂本雅行 1,2，阪東勇輝 2，Taekyung Kwon2，Samuel Kim2，Darcy Peterka2，
Vincent Pieribone3，井上昌俊 1，尾藤晴彦 1，Rafael Yuste2（1 東大・院医・神経生化学, 2Columbia University NeuroTechnology Center,
3Yale School of Medicine）（２）再構成膜によるチャネル研究：非対称膜と配向再構成
岩本真幸，角野歩，○老木成稔（福井大・医・分子生理学領域）（３）破骨細胞における電位依存性 H+チャネルの内因性調節機構：無機リン酸の役割○久野みゆき，李光帥，三浦克之，日野佳子，森浦芳枝，川脇順子，酒井啓（大阪市大・院医・分子細胞生理学）（４）酸性 pH 検出蛍光プローブの開発および HER2 の細胞内取り込みスクリーニングへの応用○浅沼大祐，伊佐真幸，並木繁行，廣瀬謙造（東大・院医・神経生物学）（５）カルシウムから見た細胞機能◯飯野正光（1 東大・院医・細胞分子薬理学，2 日大・医・細胞分子薬理学）（６）神経細胞内シグナル伝達の光操作と分子活性イメージング◯村越秀治 1，柴田明裕 1，Ryohei Yasuda2，鍋倉淳一 1（1 生理研，2Max Planck Florida Institute）（７）光学的「観察」と「操作」による大脳皮質局所回路・情報コーディング様式の解明◯揚妻正和 1,2,3，Jordan P. Hamm3，佐藤一誠 4，永井健治 2，Rafael Yuste3（1JST さきがけ，2 阪大・産業科学研究所，3Columbia University Dept. of Biology，4 東大・院新領域）（８）m2 ムスカリン性アセチルコリン受容体を介したシグナル伝達のダイナミクスとその制御
陳

以珊，○古谷和春，倉智嘉久（阪大・院医・分子・細胞薬理学）（９）成熟マウス大脳皮質における mGluR を介した経験依存性シナプス維持機構○大久保洋平 1，久保田淳 1，三上義礼 1，金丸和典 1，関谷敬 1，飯野正光 1,2（1 東大・院医・細胞分子薬理学，2 日大・医・細胞分子薬理学）【参加者名】
揚妻正和（大阪大学），長澤雅裕（群馬大学），中川祐彦（東京大学），藤井 哉（東京大学），坂本雅行（東京子（群馬大学），久野みゆき（大阪市立大学），李 光帥

大学），竹本さやか（名古屋大学），坂口怜子（京都大学），（大阪市立大学），倉智嘉久（大阪大学），古谷和春（大平野 満（京都大学），久保義弘（生理学研究所），立山

阪大学），老木成稔（福井大学），廣瀬謙造（東京大学），

充博（生理学研究所），下村拓史（生理学研究所），陳 以

浅沼大祐（東京大学），飯野正光（日本大学），大久保洋

柵（生理学研究所），粂 慎一郎（生理学研究所），Rizki

平（東京大学），村越秀治（生理学研究所），喜多村和郎

Tsari Andriani（生理学研究所）（山梨大），上田（石原）奈津実（名古屋大学），尾藤晴【概要】
本研究会では，細胞局所ドメイン，単一細胞，活動集

団，全個体などにおける多元シグナルの同時計測技術に

271

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

よる計測における独自の方法論を開発したエキスパー

測と操作が真に定量的なサイエンスとなるためには，多トを一同に集め，新たな細胞活動計測・操作法の現状にくのハードルが未だ存在することが確認された。特に，ついて討論し，基幹的基盤技術のブレークスルーの戦略

新規可視化システムを活用した生体シグナルダイナミを議論した。

クスの計測・操作技術が今後本当に花開くためには，細具体的には，神経細胞，破骨細胞や試験管内再構成を

胞内外の事象を可視化・操作プローブ（いわばソフト

含めた多様な実験システムにおいて，シグナル伝達測定ウェア）の進歩と同時に，光学系を含む測定・操作工学を試みている演者の講演を通じ，タンパク質・膜動態や（いわばハードウェア）の進展が不可欠であること，まタンパク質相互作用・膜電位などの生体ダイナミクスをた細胞集団のダイナミクスを取り扱うためには自由度

精密測定する先端技術について紹介いただいた。その結の高い多変数データをとり扱う生体情報工学の重要性

果，１）膜動態，２）プロトン動態，３）カルシウム動が増していること，などが 2 日間の討論より明らかに態，４）細胞集団シグナル動態など多方面の研究成果になった。

ついて討議が進展した。生体シグナルダイナミクスの計（1）膜電位感受性蛍光タンパク質を用いた生体活動イメージング◯坂本雅行 1,2，阪東勇輝 2，Taekyung Kwon2，Samuel Kim2，Darcy Peterka2，
Vincent Pieribone3，井上昌俊 1，尾藤晴彦 1，Rafael Yuste2（1 東大・院医・神経生化学, 2Columbia University NeuroTechnology Center,
3Yale School of Medicine）

脳内の神経活動をリアルタイムに計測する方法としいなかった。今回，我々は新規膜電位センサー（ArcLight-て，神経細胞の電気的活動を光学シグナルに変換し画像MT）をマウス大脳皮質視覚野のニューロンに導入し，２化（イメージング）する技術が広く用いられている。近光子励起顕微鏡を用いた in vivo 膜電位イメージングの実

年では，細胞内カルシウムイオン濃度の変動を記録する

験系の確立をおこなった。その結果，新規膜電位セン

カルシウムイメージングに加えて，膜電位感受性蛍光タ

サーは視覚刺激に対する電位変化を１細胞レベルの解ンパク質を用いた膜電位イメージングが注目されてい像度を保ったまま検出可能であることが明らかとなっる。ところが，遺伝子でコードされた膜電位センサー

た。さらには，カルシウムイメージングでは観察するこ（Genetically encoded voltage indicator）を用いたイメージとができなかった閾値以下の神経活動（UP state）の検出

ングは，培養細胞を用いた in vitro の系が中心で，生体にも成功した。

（in vivo）での適用についてはほとんど報告がなされて（2）再構成膜によるチャネル研究：非対称膜と配向再構成
岩本真幸，角野歩，○老木成稔（福井大・医・分子生理学領域）

チャネルは細胞膜上でどのようにして機能を生み出成膜の中でチャネル機能を測定するために最近，液滴 2

すのか。その物理化学的基盤を明らかにする上で in situ重膜法が開発された。私達はこれをさらに発展させた接のチャネルでは系が複雑で，利用できる方法論も限られ

触液胞 2 重膜法（Contact Bubble Bilayer [CBB]法）を開発る。そこで単純な膜組成での実験や高分解能の測定法がした。この方法を使い KcsA カリウムチャネルの膜脂質適用できる再構成膜での実験が必要になってくる。再構

依存性を検討したところ，膜内葉の負荷電リン脂質が272

研究会報告チャネル開口を維持することを明らかにし，またチャネを開発した。チャネルの向きを確認するために，カリウ

ルの脂質センサーを同定することができた。一方，膜にムチャネルのブロッカーである agitoxin-2（AgTx-2）の結埋め込まれたチャネルの構造を明らかにするために原合を AFM で観察した。AgTx-2 が細胞外に結合した状態

子間力顕微鏡（AFM）は有力な方法であるが，チャネル

を AFM で捉え，チャネルの向きが証明された。この方蛋白質を再構成する際，オリエンテーションがランダム法によりチャネルの細胞外側と細胞内側の構造を観察になってしまう。そこで一方向の向きに再構成する方法

できた。

（3）破骨細胞における電位依存性 H+チャネルの内因性調節機構：無機リン酸の役割○久野みゆき，李光帥，三浦克之，日野佳子，森浦芳枝，川脇順子，酒井啓（大阪市大・院医・分子細胞生理学）
電位依存性 H+ channel は，破骨細胞膜に発現する H+胞を用いて，H+ channel に対する細胞外 Pi の効果を調べ

efflux 経路である。しかし，H+ pump (V-ATPase)が酸分泌た。細胞外 Pi 濃度の増加に伴い，conductance の増加，の主体としての機能的意義を確立しているのに対し，H+

gating の促進，activation curve の過分極シフトが起こり

channel の役割は十分に理解されていない。その理由のひH+ efflux が増大した。gating 促進は，conductance 増加に

とつは，破骨細胞の H+ channel 活性化を促進する内在性

比べより低濃度の Pi で生じ，PKC の inhibitor (GF109203X,

因子が特定されていないことである。骨の無機基質を構

staurosporine)で部分的に抑制されたことから，チャネル

成する hydroxyapatite（リン酸カルシウム）の分解によっ

リン酸化の関与が推測された。細胞外 Pi は活性酸素て骨吸収窩では Ca2+と共にリン酸(Pi)が増加する。高 Ca2+

（ROS）産生も増強した。Pi のチャネル活性増進効果を

は破骨細胞機能を抑制するが，Pi には抑制/促進の両側面

手がかりに，破骨細胞における H+ channel の役割が重要が報告されている。今回，私達は RAW 細胞由来破骨細であることが明らかになった。

（4）酸性 pH 検出蛍光プローブの開発および HER2 の細胞内取り込みスクリーニングへの応用○浅沼大祐，伊佐真幸，並木繁行，廣瀬謙造（東大・院医・神経生物学）

ヒト上皮成長因子受容体 2（HER2）は卵巣がんや乳が容体に酸性 pH 検出蛍光プローブを特異的に標識するこんなどの患者で過剰発現が認められ，予後の不良と強いとにより，受容体の細胞内取り込みに応じて蛍光強度の相関がある。HER2 を過剰発現するがんの治療戦略とし増大が生じる。本研究ではこれらの蛍光変化を指標として，HER2 の細胞内取り込みや分解による受容体シグナて HER2 の細胞内取り込み作用を評価し，約 155,000 化

ルの遮断は有望である。本研究では，既存のプローブと合物のライブラリーから 3 種類のヒット化合物を取得し比較して光褪色耐性や酸性 pH 検出のダイナミックレン

た。いずれの化合物も HER2 の細胞内取り込み作用を顕ジが格段に優れた蛍光プローブの開発を基に，HER2 の著に示しただけでなく，HER2 の分解を引き起こした。

細胞内取り込み作用を高感度かつ特異的に評価可能な開発した酸性 pH 検出蛍光プローブは，受容体やリガン

ハイスループットスクリーニング手法を構築した。受容ドのエンドサイトーシスの可視化ツールとして有用で体は細胞内に取り込まれるとエンドソームやリソソーあることが明らかとなった。

ムなどの酸性細胞小器官へと輸送される。そのため，受273

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（5）カルシウムから見た細胞機能◯飯野正光（東大・院医・細胞分子薬理学，日大・医・細胞分子薬理学）
江橋節郎によって Ca2+結合タンパク質「トロポニン」

ロポニンの類縁分子）を代表とする様々な Ca2+結合タンが骨格筋で発見され，Ca2+が細胞内メッセンジャーとしパク質を介して機能を発揮するが，Ca2+が細胞内で多様て広く認められてから 50 年ほどになる。トロポニン後な時空間動態を取り得ることも Ca2+の多機能性の要因との Ca2+研究の最初の 10〜20 年は，筋収縮や開口放出ななっていると言える。我々は，特に細胞内 Ca2+ストアかどでの意義が知られるだけであった。その後，Ca2+シグ

らの Ca2+放出機構に着目して研究を進めてきた。これにナルは，免疫，シナプス可塑性，発生など様々な機能とよって，Ca2+放出の基本的性質が明らかになった。ひきの関連が明らかになり，Ca2+が制御する細胞機能の数は続き，Ca2+放出基本機構の理解に根ざし，これを切り口

爆発的に増加した。というより，おそらく全ての細胞にとして細胞機能，とりわけ中枢神経系の機能を解析し，おいて Ca2+は何らかの機能に関与すると言っても言い過

その一端が解明された。

ぎではないかもしれない。Ca2+は，カルモジュリン（ト（6）神経細胞内シグナル伝達の光操作と分子活性イメージング○村越秀治 1，柴田明裕 1，Ryohei Yasuda2，鍋倉淳一 1（1 生理研，2Max Planck Florida Institute）
我々は海馬神経細胞をモデルとして，シナプス可塑性の開発に成功した。この分子を用いることで，CaMKII 活機構を細胞内シグナル伝達の観点から調べている。特に，性化がスパインの可塑的変化の惹起に必要十分である

シグナル伝達の操作が可能な光応答性分子を独自に開ことを明らかにしたので，本発表ではこれについて報告

発し，これを FRET（分子活性化）イメージングと組み合したい。また予備的データではあるが，光応答性 CaMKII

わせることにより新規の現象や機能を明らかにしたいを 2 光子蛍光寿命イメージングによる FRET イメージンと考えている。最近我々は，Phototropin1 の LOV2 ドメイ

グと組み合わせることで，これまで取得不可能であった

ンを用いることで，青色光または 2 光子励起で CaMKII

単一シグナル経路の時空間分布を知ることが脳組織内の活性を１ミクロンの空間分解能と秒レベルの時間分の神経細胞で，しかも単一シナプスレベルで可能になっ解能で可逆的に操作することができる光応答性 CaMKIIてきた。

（7）光学的「観察」と「操作」による大脳皮質局所回路・情報コーディング様式の解明◯揚妻正和 1,2,3，Jordan P. Hamm3，佐藤一誠 4，永井健治 2，Rafael Yuste3（1JST さきがけ，2 阪大・産業科学研究所，3Columbia University Dept. of Biology，4 東大・院新領域）
大脳皮質は，知覚，随意運動，思考，記憶など，様々としてのレベルでの活動を包括的に理解することが必な脳の高次機能を担っており，これまでに広く研究の対要である。特に大脳皮質では，群としての同期的な活動象とされてきた。脳機能とそれに伴う情報処理機構を理が情報処理において必須である事が知られており，しか解する上で，そこで働く遺伝子を理解しただけでは不十

し同時に過剰な同期性はてんかんなどを引き起こすな分であり，個々の細胞レベルでの理解に加え，神経「群」

ど問題となる。したがって，同期性の正確な制御は正常

274

研究会報告な脳機能を担うために非常に重要である。その背景を受

それら神経群の同期性制御に重要だと考えられてきたけ，私はこれまで光学的アプローチによる神経群活動の「パルブアルブミン（PV）陽性の抑制性神経」が，実際「観察」・「制御」を通して，大脳皮質局所神経回路にの情報処理においてどのような役割を担うかを中心における情報処理機構の解明を進めてきた。特に今回は，お話しさせて頂きたい。

（8）m2 ムスカリン性アセチルコリン受容体を介したシグナル伝達のダイナミクスとその制御
陳

以珊，○古谷和春，倉智嘉久（阪大・院医・分子・細胞薬理学）

m2 ムスカリン性アセチルコリン受容体（m2R）は G 蛋て，Gα サブユニットの GTPase 活性を増強する G 蛋白質

白質共役型受容体であり，三量体 G 蛋白質の Gα あるい

調節蛋白質（RGS）4 の働きを引き出し，G 蛋白質シグナ

は Gβγ サブユニットを介して細胞機能を制御する。心臓

ルを抑制する作用を併せ持つことが分かった。そしてこのでは，Gβγ を介して G 蛋白質活性化カリウムチャネルを抑制作用の強弱が，部分活性化薬の細胞応答の大きさを規活性化することでアセチルコリンによる心臓徐脈に関与定していることが明らかになった。さらに，細胞膜電位もする。この m2R によって引き起こされる細胞内シグナル

このシグナル伝達系を制御する重要なファクターのひと

伝達のダイナミクスを解析し，その分子機構の理解を目指

つであることを見出した。m2R の変異体を用いた解析かした。m2R は生理的なリガンドであるアセチルコリンのら，m2R の膜電位依存的構造変化はシグナル伝達のダイ

他に種々の薬物によっても活性化されるが，細胞応答の大ナミクスを理解する上で重要だと考えられた。本研究から，

きさは薬物の種類によって異なる。その機構を解析した結m2R によって活性化される G 蛋白質シグナルのダイナミ

果，まず，m2R に対するその部分活性化薬の結合は，従来クスの分子機構とその精緻な制御が明らかになった。

から知られた G 蛋白質シグナルを活性化する作用に加え（9）成熟マウス大脳皮質における mGluR を介した経験依存性シナプス維持機構○大久保洋平 1，久保田淳 1，三上義礼 1，金丸和典 1，関谷敬 1，飯野正光 1,2（1 東大・院医・細胞分子薬理学，2 日大・医・細胞分子薬理学）

感覚などの経験入力に依存して惹起される大脳皮質

allosteric modulator を投与したところ，前シナプス放出確

可塑性は，動物が周囲の環境へ適応するための基盤であ率低下を再現することができた。さらに，後シナプス側る。幼若期のみならず成熟期においても経験依存性の可の第 2/3 層錐体細胞選択的に，イノシトール三リン酸（IP3）

塑性が観察されるが，その機構には不明な点が多い。本

分解酵素の過剰発現によって mGluR5 に共役する IP3 産研究では，成熟マウス大脳皮質における，ヒゲ切除依存生を阻害したところ，前シナプス放出確率低下を再現す

性の可塑性を解析した。五日間のヒゲ切除により，ヒゲることができた。以上より，成熟マウスにおいては，ヒ入力に対応する大脳バレル皮質の第 4 層–第 2/3 層シナ

ゲ入力により第 2/3 層錐体細胞において mGluR5–IP3 シ

プスにおいて，前シナプス放出確率の低下が惹起された。

グナルが持続的に活性化されることで，なんらかの逆行

このヒゲ切除依存性の放出確率低下は，5 型代謝型グル性機構を介して前シナプス機能が維持されており，このタミン酸受容体（mGluR5）の positive allosteric modulator

維持機構の遮断がヒゲ切除依存性の可塑性をもたらすの投与により阻害され，放出確率が維持された。さらに，ことが強く示唆される。

ヒゲを切除しないマウスに対して mGluR5 の negative275

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

３．膜システムの機能的・構造的統合
2016 年 9 月 8 日－9 月 9 日
代表・世話人：老木成稔（福井大学）
所内対応者：久保義弘（生理学研究所）（１）角化細胞の接触阻害におけるアクトミオシン収縮力の役割○平田宏聡 1,2，曽我部正博 1（1 名古屋大学大学院･メカノバイオロジーラボ，2 R-Pharm Japan）（２）ミトコンドリア Na+-Ca2+交換輸送体 NCLX を介した B リンパ球細胞機能制御○竹内綾子 1，金鳳柱 2，疋田正喜 3，松岡

（1 福井大学学術研究院医学系研究部門

達1

統合生理学

2Seoul National University Dental Hospital Clinical Dental Research Institute3 秋田大学理工学部生命科学科分子細胞生理学）（３）嗅覚情報変換チャネルを修飾する物質探索○竹内裕子，倉橋隆（大阪大学大学院・生命機能研究科）（４）破骨細胞のプロトン flux 機構○久野みゆき，酒井啓，李光帥，森浦芳枝，日野佳子，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）（５）膜蛋白質動態の大規模解析を可能とする自動化 1 分子計測○廣島通夫 1,2，安井真人 1，小塚

淳 1，佐甲靖志 2，上田昌宏 1（1 理研 QBiC 細胞シグナル動態研究グループ，2 理研 佐甲細胞情報研究室）（６）光熱変換ナノ材料による TRPV1 の光活性化○中辻博貴，沼田朋大，諸根信弘，John E. Heuser，森 泰生，今堀博，村上達也（富山県立大学工学部生物工学科医薬品工学，
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，
京都大学大学院工学研究科分子工学専攻光有機化学分野，京都大学物質細胞統合システム拠点）（７）光学顕微鏡技術の新展開：膜超分子モーターへの先進的な応用○西坂崇之（学習院大学・理学部）（８）Double-Barreled Pore Structure of the TMEM16A Calcium-Activated Chloride Channel○TSUNG-YU CHEN
（Center for Neuroscience and Department of Neurology, University of California, Davis）（９）哺乳類カリウムチャネル TWIK-1 の機能特性と，赤外分光を用いたイオンとの相互作用の解析◯塚本寿夫 1，中條浩一 2, 3，久保義弘 2，古谷祐詞 1（1 分子科学研究所･生体分子情報研究部門，
2 生理学研究所･神経機能素子研究部門，3 大阪医科大学･医学部･生理学教室）（10）KCNE タンパク質による KCNQ1 チャネルの機能修飾機構とそれを検出する試み○中條浩一 1, 2，久保義弘 2，小野富三人 1（1 大阪医科大学･医学部･生理学教室，2 生理学研究所･神経機能素子研究部門）（11）hERG K+チャネルの遅い脱活性化の，C 末端細胞内領域の構造基盤○粂慎一郎，久保義弘（生理学研究所･神経機能素子部門）（12）Kir2.1 チャネルの細胞外 K+に依存する透過と開閉のメカニズム○柳（石原）圭子，鷹野276

誠（久留米大学医学部 生理学講座 統合自律機能部門）

研究会報告（13）原核生物由来ナトリウムチャネル NavAb における選択性フィルターを構成する残基の役割○入江克雅，芳賀ゆかり，中村駿，藤吉好則（名古屋大学･細胞生理学研究センター）（14）チャネルを流れるイオンと水：ナノチューブの水・ナノ空洞の水○老木成稔，炭竈享司，松木悠佳，岩本真幸（福井大学学術研究院医学系部門･分子生理学）【参加者名】
曽我部正博（名古屋大学），平田宏聡（名古屋大学），（大阪大学），倉橋隆（大阪大学），竹内裕子（大阪

相馬義郎（慶應義塾大学），廣島通夫（理化学研究所），大学），Chen Tsung-Yu（University of California），古谷佐甲靖志（理化学研究所），竹内綾子（福井大学），柳祐詞（分子科学研究所），塚本寿夫（分子科学研究所），（石原）圭子（久留米大学），入江克雅（名古屋大学），

黒井邦巧（分子科学研究所），西坂崇之（学習院大学），

村上達也（富山県立大学），中辻博貴（富山県立大学），

久保義弘（生理学研究所），立山充博（生理学研究所），

老木成稔（福井大学），岩本真幸（福井大学），炭竈享下村拓史（生理学研究所），陳司（福井大学），角野粂歩（福井大学），久野みゆき（大阪市立大学），中條浩一（大阪医科大学），藤原祐一郎

以柵（生理学研究所），

慎一郎（生理学研究所），Rizki Tsari Andriani（生理

学研究所）

【概要】
生理研研究会「膜システムの機能的・構造的統合」でこれをもとに生理学の本道である生体機能のダイナミは生理学のみならず生物物理学や最先端測定技術領域

クスという共通項を基盤として深い議論が交わされた。

などからも若い人材を招き，チャネル分子から匂い応答，

参加者の専門領域が少しずつ異なるので，非常に緊張感

さらには実験法の人工知能による応用まで多彩なトをもった，相互に実り多い議論が交わされた。今後このピックスについて活発な討論を繰り広げることができメンバーの中から共同研究が育っていくことが期待さた。研究対象はイオンチャネルの原子レベルのイオン透れる。発表・討論時間を十分にとったことで異なるバッ

過・選択性から分子構造レベルの研究，さらに受容体・クグラウンドの研究者がお互いに理解することができ

細胞膜・細胞レベルの研究まで広くカバーした。また測た。討論も十分かみ合ったものであり，討論の時間が不定法としても電気生理学をはじめ，結晶構造解析・一分足したと感じるほど，熱心な議論が繰り広げられた。外子測定・分光学・シミュレーション・新しい顕微鏡など

国人の参加も有意義であった。来年に向けてこの議論の多彩な結果が発表され，他に例のない研究会になった。

輪を広げられるような新しいメンバー，特に若い研究者

特に，イオンチャネルの分子レベルの研究では日本でこの参加を要請したいの研究会よりも深く議論される場はないと推察できる。

（1）角化細胞の接触阻害におけるアクトミオシン収縮力の役割○平田宏聡 1,2，曽我部正博 1（1 名古屋大学大学院･メカノバイオロジーラボ，2 R-Pharm Japan）
細胞密度の調節は組織の恒常性および器官サイズの殖に大きな影響を与えることが明らかになってきた。し制御に不可欠である。その主要な機構として，細胞稠密かし，これらの力学因子がどのように E-カドヘリン同士化による増殖の抑制（接触阻害）が知られている。上皮の結合と協働して細胞増殖を調節するのか，その仕組み

系細胞の接触阻害は，細胞間接着分子である膜蛋白質 E-

は不明である。本研究では，角化細胞をモデルとして，

カドヘリンが隣接細胞間で結合することにより引き起接触阻害における E-カドヘリン結合とアクトミオシン

こされる。一方で，細胞内外の力学因子（アクトミオシ

収縮力の役割を調べた。予想通り E-カドヘリン結合は角ン収縮力や細胞外基質弾性など）も稠密状態での細胞増化細胞の接触阻害に必要であったが，接触阻害にはアク277

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

トミオシンの活性も必要であり，アクトミオシンを阻害

張力の効果を調べるため，内在性のアクトミオシン活性した条件では E-カドヘリン結合は細胞増殖をむしろ促を阻害した上で細胞外から E-カドヘリンに引張力を負進した。稠密状態の角化細胞は細胞頂端面近傍に顕著な荷したところ，細胞増殖は抑制された。これらの結果かアクトミオシン束のネットワークを形成し，その束端はら，アクトミオシンによる E-カドヘリン接着構造への引E-カドヘリンによる細胞間接着構造に結合していた。ア

張力の負荷が，角化細胞の増殖抑制に寄与するものと考

クトミオシン束と E-カドヘリンとの結合を阻害すると，えられた。

細胞増殖が促進された。アクトミオシンにより生じる引（2）ミトコンドリア Na+-Ca2+交換輸送体 NCLX を介した B リンパ球細胞機能制御○竹内綾子 1，金鳳柱 2，疋田正喜 3，松岡達1

（1 福井大学学術研究院医学系研究部門 統合生理学
2Seoul National University Dental Hospital Clinical Dental Research Institute3 秋田大学理工学部生命科学科分子細胞生理学）

我々は，
ミトコンドリア Na+- Ca2+交換輸送体 NCLX が，胞では，ランダムな動きが増大する一方，ケモカイン

ミトコンドリア－（筋）小胞体クロストークを介して培養（CXCL12）に対する走化性は抑制された。NCLX ノック

心筋細胞の拍動リズムや B リンパ球細胞の抗原受容体刺ダウン・ノックアウト細胞では細胞内 Ca2+濃度が増大す

激に対する応答を制御することを報告した (Kim et al., J

ること，Ca2+により制御される Rac1 の局在化やアクチン

Physiol, 2012; Takeuchi et al., Sci Rep, 2013)。本研究では，B重合が増大することが，ランダムな動きの増大に寄与するリンパ球の重要な機能のひとつである細胞遊走・走化に着と示唆された。一方，これらの細胞では CXCL12 による目し，NCLX の寄与を調べた。siRNA による NCLX ノッ

ミトコンドリアの局在化が認められないことが，走化性のクダウンおよび NCLX ヘテロノックアウト B リンパ球細消失に関与すると考えられた。

（3）嗅覚情報変換チャネルを修飾する物質探索○竹内裕子・倉橋隆（大阪大学大学院 生命機能研究科）

ワインで風味阻害を起こす 2,4,6-Trichloroanisole (TCA)

同定を行ったところ，後者には新規の抑制物質が非常にが低濃度で嗅覚情報変換チャネルを抑制することは既高い濃度で含まれていた。見いだされた物質は農薬としに報告した。同様に風味の低下した多様な飲食品からて食品に添付されたものであり，CNG チャネル阻害も確TCA が検出されたので，チャネル抑制が幅広く風味を阻認されたので，風味低下を説明できる。従来，農薬使用

害する可能性が考えられる。そこで風味減少の全てがにおいては安全性や基準値の設定ばかりが注視され，飲TCA のみに起因するかどうかをパッチクランプによる食品の風味に影響を与える可能性は完全な盲点であっ細胞実験と化学分析による物質検索，定量によって検証た。これは飲食品の風味減少が風味（匂い物質）そのもした。嗅細胞の応答抑制は，含有される TCA の効果よりのの減衰によるという従来の固定観念に人々が固執し1000 倍高い値を示し，実際の抑制は TCA 以外の物質がたことによる。近年明らかとされた嗅覚マスキングや風主因であることが明らかとなった。GC-MS を用いて，揮味阻害物質という新概念により，飲食品の質や QOL 上

発成分による抑制がない食品と高い食品で TCA に類似

昇に係わる改良点を根底から見直すことになろう。

した構造・効果を持つ物質の差分スクリーニング，物質278

研究会報告（4）破骨細胞のプロトン flux 機構○久野みゆき，酒井啓，李光帥，森浦芳枝，日野佳子，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）

破骨細胞は酸と酸性下で活性化される蛋白分解酵素

破骨細胞膜の H+ flux 機構を解析し，既知のプロトンポを分泌して骨を溶解する。破骨細胞の機能調節の根幹はンプ(Vacuolar H+-ATPase, V-ATPase)，電位依存性プロト酸（H+）動態の制御であると言っても過言ではない。骨

ンチャネル以外にも H+ flux 機構が存在することを示唆

溶解は，骨代謝の一端を担う重要な生理機能であるが，した。酸性環境で活性化される“H+ leak”もそのひとつその程度が過ぎれば，骨粗鬆症に代表される「骨破壊」

であり，破骨細胞においては，活性化条件の異なる複数を引き起こすことになる。すなわち生理機能の亢進が病の H+ flux 機構の共存が，H+動態の feedback 調節に寄与

態へとつながる一例であり，「適度な機能状態」を保つしているのではないかと推測している。未知の部分が多ために多様な feedback system が構築されている。私達は，く残されているが，H+ leak 機構を中心に，現時点での研電気生理学的に定量可能な electrogenic transfer を中心に，究結果を報告する。

（5）膜蛋白質動態の大規模解析を可能とする自動化 1 分子計測○廣島通夫 1,2，安井真人 1，小塚淳 1，佐甲靖志 2，上田昌宏 1（1 理研 QBiC 細胞シグナル動態研究グループ，2 理研 佐甲細胞情報研究室）
細胞膜上における蛋白質動態を理解するために，個々

ジ上でプレートを長距離移動させても，高倍率対物レンの分子について実時間で直接観察可能な 1 分子計測法はズとの間のオイルが不足しないよう，オイルの自動供給

非常に有効な手法である。しかしこの手法では，焦点合装置も組み込んだ。

わせなど顕微鏡操作に技量が求められるほか，蛍光ラベ

この機器を用いて，GFP と融合させた上皮成長因子受ルされた分子の密度が計測に適当な細胞を探す必要が

容体（EGFR）の細胞膜での分子動態を，プレートの 60

あるうえ，データから有用な情報を取り出す解析方法のウェル全てで自動計測をおこなった。また，リガンドの選択など，専門的な経験や知識が必要であることが多く，結合が，膜上での EGFR の側方拡散に変化を生じさせる

計測効率の向上を妨げている。

ことを利用し，ウェル間でリガンド添加の有無を完全にそこで，顕微鏡ステージへの試料プレートの搬送から見分けることにも成功した。このことは，種々の膜蛋白

焦点合わせ，計測に適当な細胞の探索，リガンドや薬剤質の動態解析を効率良く大規模におこなうこと，また，の添加，画像取得から分子動態の解析に至る手順全てを分子機能に影響を与える薬剤を，分子動態を通じてスク自動化した機器を開発した。自動化にあたっては，ロリーニングすることが可能なことを示している。

ボット技術や機械学習理論を取り入れた。また，ステー

279生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（6）光熱変換ナノ材料による TRPV1 の光活性化○中辻博貴，沼田朋大，諸根信弘，John E. Heuser，森 泰生，今堀博，村上達也（富山県立大学工学部生物工学科医薬品工学，
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，
京都大学大学院工学研究科分子工学専攻光有機化学分野，京都大学物質細胞統合システム拠点）

光を用いた細胞機能制御は，高い時空間分解能を持つ優行った。その結果，膜傷害性・接着量の点で変異型高比重れた細胞工学手法として optogenetics が開発されるなど盛

リポタンパク質が最も優れるていることを見出した。

んに研究が行われている分野である。本研究で我々は，生TRPV1 発現細胞にこの AuNR を作用させ，近赤外光を照体透過性の高い近赤外光を吸収する光熱変換ナノ材料で射することで速やかな Ca2+細胞内流入が確認された。
このある金ナノロッド（AuNR）を用いることで熱感受性のイ

現象は TRPV1 発現・AuNR 処理・光照射の全てに依存的でオンチャネル TRPV1 の光制御を目指した。しかし，そのあり，光照射された AuNR が細胞膜の透過性を上げること実現のためには AuNR の細胞表面への接着と細胞膜障害

なく TRPV1 を加熱したことが示唆された。
本手法は TRPV1性を抑える必要がある。そこで，我々は AuNR の表面修飾

を内因性に発現する初代培養神経細胞にも適用可能であり，に着目し様々な表面修飾剤で AuNR を被覆し比較評価を

新たな光による細胞機能制御法として期待できる。

（7）光学顕微鏡技術の新展開：膜超分子モーターへの先進的な応用○西坂崇之（学習院大学）

細胞が生命の最小単位として成立するためには，先ず外界から自身を孤立したシステムとして切り離す必要があきた。本講演では，生体のエネルギー通貨である ATP によって駆動される特徴的な膜蛋白の動作を紹介する。

る。それを実現しているのが生体膜である。そしてこのシ

１）ATP 合成酵素の構造変化の検出。F1-ATPase は ATP

ステムと外界の間で行われる，情報とエネルギーのやり取

合成酵素の部分複合体であり，33 サブユニット複合体

りは，膜に局在する数々の機能を持った膜蛋白たちが担っは世界最小の回転モーターとして機能する。蛍光色素１分ている。この視点に立つと，彼らは生命をシステムとして子をマーカーとして，このモーターのエンジン部分である

成り立たせている主役級のデバイスと呼べるだろう。

のダイナミックな構造変化を検出した。

これらデバイスの働いている姿をありありと画像化する

２）アーキアのべん毛は見かけバクテリアに似ているが，ことは，生命を直接理解する究極のアプローチと言える。

その基部にあるモーターはまったく別のサブユニット構本研究グループでは，さまざまな原理と特徴を持つさまざ成・構造をしている。生命科学の未踏の領域であるこの

まな光学顕微鏡技術によって，蛋白質が１分子のレベルでアーキアモーターの研究基盤の構築を行った。

機能する様子をダイレクトに可視化する方法論を展開して（8）Double-Barreled Pore Structure of the TMEM16A Calcium-Activated Chloride Channel○TSUNG-YU CHEN（Center for Neuroscience and Department of Neurology, University of California, Davis.）
The TMEM16 family members are categorized into twofunctional

280

groups:Ca2+-activatedanion channels andphospholipid scramblases. Recently, X-ray crystallographic
studies have revealed the molecular structure of a TMEM16

研究会報告member (nhTMEM16), including the dimeric nature of thechannel appear to be activated independently. We also took

molecule and the locations of critical acidic residues that form

advantage of the I-V curve rectification of the channel

the calcium-binding site. The nhTMEM16 structure, however,containing a mutated pore residue, and paired the pore residue

does not provide definitive information regarding the poremutation with the mutation that alters Ca2+ affinity in the samearchitecture of TMEM16 molecules. We have exploited theor different channel subunit. The results demonstrated that

Ca2+-

activation of different subunits appears to be associated withbinding site, and constructed covalently-linked tandem dimers

the opening of different pores. These results suggest that theof TMEM16A, in which the Ca2+-binding affinities of the two

TMEM16A Ca2+-activated Cl- channel may adopt a “double-

subunits differ significantly. The dose-response curves of suchbarrel” pore architecture, similar to that found in CLC

tandem dimers suggest that the two subunits of the TMEM16A

channels/transporters.

effect of mutating those acidic residues forming the（9）哺乳類カリウムチャネル TWIK-1 の機能特性と，赤外分光を用いたイオンとの相互作用の解析◯塚本寿夫 1，中條浩一 2, 3，久保義弘 2，古谷祐詞 1（1 分子科学研究所･生体分子情報研究部門，
2 生理学研究所･神経機能素子研究部門，3 大阪医科大学･医学部･生理学教室）

カリウムイオンを選択的に透過するカリウムチャネ

結晶構造も多数解かれた結果，高いカリウム選択性を示

ルは，細胞の膜電位を生み出すために重要である。カリすチャネルのみならず，ナトリウムイオンを透過しうる

ウムチャネルが高いイオン選択性を示すメカニズムにことが知られている two-pore 型カリウムチャネル TWIK-

ついては，主に細菌のカリウムチャネル KcsA の結晶構

1(KCNK1, K2P1)でも，選択フィルタ部位の構造が保存さ造に基づいて，選択フィルタと呼ばれる部位とイオンとれていることが明らかになった。そこで今回私たちは，の相互作用様式から理解されている。最近，溶液中のイ

TWIK-1 の「緩い」イオン選択性が生み出されるメカニ

オン種を交換する際の赤外吸収スペクトルの変化からズムを理解するために，野生型および選択フィルタ部位

KcsA とイオンとの相互作用を解析する手法が報告されの変異体について，リポソームに再構成した精製タンパ(Furutani et al., 2012, 2015)，イオン交換に伴う主鎖カルボク質を用いて，イオン選択性を評価すると共に，イオンニル基の微細な構造変化を解析することが可能となっ種の交換に伴う赤外吸収スペクトル変化を比較した。得た。

られた結果から，TWIK-1 の特異なイオン選択性が生じ現在までに，哺乳類が持つ種々のカリウムチャネルのるメカニズムについて考察する。

（10）KCNE タンパク質による KCNQ1 チャネルの機能修飾機構とそれを検出する試み○中條浩一 1, 2，久保義弘 2，小野富三人 1（1 大阪医科大学･医学部･生理学教室，2 生理学研究所･神経機能素子研究部門）

電位依存性カリウムチャネルの一種である KCNQ1 は，ネルは電位依存性をほぼ失い，常時開いたカリウムチャ

１回膜貫通型のタンパク質 KCNE によってその性質をネルになる。したがって，同じファミリーに属するタン

大きく変える。例えば KCNE1 はゲーティングと電位依

パク質でありながら，KCNE1 と KCNE3 は KCNQ1 に対存性に大きく影響することで，KCNQ1 チャネルを開きしてそれぞれ真逆に作用するといえる。最近の Voltage

にくくする。一方 KCNE3 が共発現すると，KCNQ1 チャ

clamp fluorometry などの実験により，KCNE1 および281

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

KCNE3 が実際に電位センサーの動きをそれぞれ変化さ

zKcnq1 とヒト KCNE1 の組み合わせでは，KCNQ1＋

せ，その結果 KCNQ1 チャネルの開閉状態の平衡に影響

KCNE3 のような常に開状態のチャネルになり，ヒトを与えていることが明らかになってきた。しかしながら，

KCNQ1 と zKcne1 の組み合わせでは KCNQ1＋KCNE1 よKCNE1 と KCNE3 がなぜ真逆の作用を持つのか，その仕りもさらに開きにくいチャネルに変化した。以上のこと

組みについてはよくわかっていない。

から，KCNQ1 と KCNE1 の相互作用について，ヒトと魚

我々は最近ゼブラフィッシュの KCNQ1, KCNE1 オー

類の間に互換性がないことがわかったが，それと同時にソログ（zKcnq1, zKcne1）をそれぞれクローニングし，そKCNQ1 と KCNE タンパク質の相互作用と機能修飾の多の機能を解析した。zKcnq1 と zKcne1 の組み合わせでは，様性について理解するための，新たな手掛かりとなるとヒトの KCNQ1-KCNE1 チャネルと同様，非常に遅いゲー考えられた。

ティングを持つ電流を発現した。興味深いことに，（11）hERG K+チャネルの遅い脱活性化の，C 末端細胞内領域の構造基盤○粂慎一郎，久保義弘（生理学研究所 神経機能素子部門）

電位作動性 K+チャネルファミリーの hERG チャネル

として，いずれかの場合のみ静電相互作用できる組み合

は，脱活性化が極めて遅く，これには細胞内ドメインのわせとなるように変異を導入した二種類のタンデムコ

関与が知られている。このうち，C 末端側細胞内領域にンストラクトを作製し，ツメガエル卵母細胞を用いた電存在する C リンカードメイン（CLD）と，それに続く環

気生理学的解析を行った。その結果，どちらの相互作用

状ヌクレオチド結合相同ドメイン（CNBHD）も，遅い脱においても，サブユニット内相互作用のみが想定された活性化の制御に重要であることが示唆されてきた。我々

タンデムコンストラクトでのみ，遅い脱活性化が観察さはこれまでに，CLD の Asp727 と CNBHD の Arg752 が，れた。また，同様にタンデムコンストラクトを用いて，静電的に相互作用しており，この相互作用が遅い脱活性

静電相互作用のペアの数を変化させた際の脱活性化へ化の制御に重要であることを明らかにした。また，CLDの影響を解析した。その結果，静電相互作用が少なくなの Arg696 と CNBHD の Asp767 間の相互作用も示した。

るにつれて脱活性化が加速したことから，相互作用の個

本研究では，これらの相互作用が起きているのがサブ数に依存した制御機構が示唆された。

ユニット間かサブユニット内かを確認することを目的（12）Kir2.1 チャネルの細胞外 K+に依存する透過と開閉のメカニズム○柳（石原）圭子，鷹野誠（久留米大学医学部 生理学講座 統合自律機能部門）

強い内向き整流性を示す Kir2.1 チャネルは，心筋の静根に比例して増加することが知られている。また細胞外止電位を決定し，神経の興奮性を制御する K+チャネルでK+濃度が変化すると，チャネル開閉の電位依存性は K+のある。このチャネルは構造上，膜電位センサーを持たな

電気化学ポテンシャル勾配に依存してシフトすること

い２回膜貫通型ファミリーに属し，強い内向き整流性をも知られている。これらの現象は，細胞外 K+濃度の変動

もたらす開閉機構は，有機カチオンである細胞内ポリア（高 K+血症，低 K+血症）や，虚血に伴う細胞内 K+減少

ミンによる電位依存性ブロックによるとされている。こに対する心筋や神経機能の変化を理解する上で重要でのチャネルは細胞外にK+が無い状態で完全に抑制され（K+-free 抑制），K+透過性は細胞外 K+濃度のほぼ平方

282あるが，そのメカニズムは未だ十分に解明されていない。
昨年の研究会において我々は Kir2.1 の K+-free 抑制は細

研究会報告胞内ポリアミンの作用で生じることを示し，チャネルはの細胞外 K+依存性について最近得られた知見を報告しK+を含まない細胞外液中で開いていることを報告した。

たい。

本研究会では，さらに Kir2.1 の K+の透過性と開閉機構（13）原核生物由来ナトリウムチャネル NavAb における選択性フィルターを構成する残基の役割○入江克雅，芳賀ゆかり，中村駿，藤吉好則（古屋大学･細胞生理学研究センター）

膜電位感受性ナトリウムチャネル（Nav）による Na+イ

ルターのどの原子が水和水の代わりとして機能するかオンの選択的な透過は神経細胞の軸索上での活動電位は確定されていない。そこで，様々なイオンを含む条件の伝播という神経情報伝達の中心的な役割を担っていでの選択性フィルター内の電子密度の違いを調べた。結る。我々は，Nav の Na+イオン選択性の分子基盤の理解

晶構造において，選択性フィルターが形成するイオン透を目指し，単純な構造を持つ原核生物由来 Nav（NavBac）

過経路内では，加えたイオンの半径と水和水との交換速の一種である NavAb の X 線結晶構造解析を行っている。

度の違いに応じて電子密度の違いが観測された。

NavBac の選択性フィルターを構成するアミノ酸配列得られた構造に基づきこれらの残基の変異体のイオ

は“TLESW”である。これらの残基の主鎖及び側鎖が水溶

ン透過活性を解析することで，イオン半径を選別する残液中では水和イオンとして存在する Na+イオンの水和水

基と水和水の代わりの酸素を担う残基を同定したのでの代わりとなることで，Na+イオンの選択的な透過が可

これについて報告する。

能になると考えられている。しかしながら，選択性フィ（14）チャネルを流れるイオンと水：ナノチューブの水・ナノ空洞の水○老木成稔，炭竈享司，松木悠佳，岩本真幸（福井大学学術研究院医学系部門･分子生理学）

カリウムチャネルは，イオンや水分子が一列になってしか占有せず，ナノ空洞に一個のイオンが入るとナノ透過する細い領域（選択性フィルタあるいはナノチュー

チューブ内のイオンが動き始めることが明らかになっブ）と数十個の水分子で満たされたナノ空洞が連なってた。これはナノ空洞内の水分子がイオンを完全に遮蔽しポアを形成する。チャネルを流れるイオンは単独では流ないことによる。プロトン透過ではナノチューブ内の水

れず，水の流れを伴っている。とくにナノチューブでは分子はさらに重要な役割を果たす。Polytheonamide B

イオンと水の流れが連動する。様々なカリウムチャネル

チャネルは内径 4 Å，長さ 45 Å のナノチューブ構造を持の水／イオン流束比測定によってイオン透過の共通性

ち一価陽イオンを透過する。プロトンの透過性は他の一が明らかになり，従来の knock-on 機構が成り立たないこ

価陽イオンの数十倍に達し，プロトンジャンプ（Grotthuss）とを示した。この仮説に代わる新しい透過機構を探るた機構であることがわかる。単一チャネル電流記録でプロ

めに，分子動力学シミュレーションによって得られたイ

トン透過に整流性があることを発見した。この整流性のオン軌跡を解析するための新しい方法（event-oriented 法）

原因はポア内の水分子が配向を逆転させる過程で起こを確立した。その結果，ナノ空洞には最大一個のイオンることを解明した。

283

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

４．天然薬物研究方法を考える若手の会
2016 年 10 月 15 日
代表・世話人：浜田幸宏（愛知医科大学病院 薬剤部 室長）
所内対応者：池中一裕（生理学研究所 分子神経生理研究部門）（１）唾液腺分泌の生理学と漢方薬の作用村上政隆（自然科学研究機構 生理学研究所）（２）潰瘍性大腸炎の寛解期から活動期に至るバイオマーカーの検索○楠欣己（くすのき よしき）1，五十嵐信智 1，落合

和 1，杉山清 1, 2（1 星薬科大学薬動学教室，2 星薬科大学食品動態学研究室）（３）大黄甘草湯の連日投与による腸内微生物叢に与える影響と下剤活性変化○髙山健人（たかやま けんと）1，井上雄平 1，宮地りな 1，川村彩佳 1，篠原沙緒里 1，
髙重朱未 1，田淵紀彦 2，福長将人 2，岡村信幸 1（1 福山大学薬学部 漢方薬物解析学研究室，2 福山大学薬学部 分子微生物学研究室）（４）慢性咳嗽に八味地黄丸の効果を認めた咳喘息の一例○服部知洋，矢久保修嗣*，上田ゆき子*，相馬正義*，橋本修（日本大学医学部内科学系呼吸器内科学分野，内科学系総合内科･総合診療医学分野*）（５）月経関連片頭痛に対する加味逍遥散の予防効果の検討○仁平敦子，佐光一也，溝渕雅広，阿部剛典，中原岩平（中村記念病院 神経内科）（６）大建中湯の薬理作用機序解析を目的とした胃運動減弱モデル動物（機能性ディスペプシアモデル）の確立
押範之 (おし のりゆき) ，橋本和樹，今井拓，田嶋公人，○堀江俊治（城西国際大学 薬学部 薬理学研究室）（７）漢方方剤「香蘇散」の社会的ストレス誘発うつ様行動および脳内炎症に及ぼす影響○伊藤直樹 1，廣瀬栄治 2，石田達哉 3，堀厚 1,4，永井隆之 1,2,5，小林義典 1,3，清原寛章 1,2,5，
及川哲郎 1，花輪壽彦 1,4，小田口浩1（1 北里大学東洋医学総合研究所，2 北里大学大学院感染制御科学府，
3 北里大学薬学部，4 北里大学大学院医療系研究科，5 北里大学北里生命科学研究所）（８）香蘇散煎剤及び慢性社会的敗北ストレスの免疫系に対する作用の解析○廣瀬栄治（ひろせ えいじ）1，伊藤直樹 2，及川哲郎 2，永井隆之 1,2,3，小田口 浩 2，清原寛章 1,2,3（1 北里大学大学院感染制御科学府，2 北里大学東洋医学総合研究所，3 北里大学北里生命科学研究所）（９）エピジェネティクスに注目した漢方薬，生薬の脳・精神機能改善作用のメカニズム解析○荒木良太（あらき りょうた），矢部武士（摂南大学 薬学部 複合薬物解析学研究室）（10）アルツハイマー型認知症モデル動物の空間記憶障害および行動・心理症状に対する発酵オタネ人参の効果○長尾昌紀 1，森山博史 2，久保田直樹 2，藤田柊平 2，山野聡 2，構木結花 2，

渡辺拓也 1,2，窪田香織 1,2，桂林秀太朗 2，岩崎克典 1,2（1 加齢脳科学研究所，2 福岡大学薬学部臨床疾患薬理学教室）（11）ピオグリタゾン誘発末梢性浮腫に対する五苓散の効果○条

美智子，柴原直利（富山大学 和漢医薬学総合研究所 漢方診断学分野）（12）五苓散による血管内皮細胞の遊走抑制作用○村上一仁（むらかみ かずひと），堀江一郎，礒濱洋一郎（東京理科大学薬学部・応用薬理学研究室）

284

研究会報告（13）フラボノイドの一酸化窒素産生抑制作用に関する検討○蒋

文君（しょう ぶんくん），高宮知子，北中進，飯島洋（日本大学薬学部）（14）新規モルヒネ生産システムの構築を目指したベルベリン資化性菌によるベルベリン分解能の解析○石川和樹（いしかわ かずき）1，武田尚 1，笠井大輔 2，若菜大悟 1，佐藤文彦 3，福田雅夫 2，細江智夫 1（1 星薬科大学 薬化学教室，2 長岡技術科学大学 環境微生物工学研究室
3 京都大学大学院

生命科学研究科 統合生命科学専攻 細胞全能性発現学講座）（15）十全大補湯によるがん免疫抑制に関わる骨髄由来免疫抑制細胞（MDSC）の分化および機能の薬理学的調節○斎藤賢治（さいとうけんじ），今野真理子，堀江一郎，礒濱洋一郎（東京理科大学 薬学部 応用薬理学研究室）【参加者名】
髙山健人（福山大学薬学部 漢方薬物解析学研究室），

国際大学 薬学部 薬理学研究室），松本すずか，稲葉健

長尾昌紀（福岡大学 脳加齢科学研究所），蒋 文君，飯二郎（総合相模更生病院 薬剤部），赤瀬朋秀（日本経済

島 洋（日本大学薬学部生体機能化学研究室），田代眞一

大学大学院 経営学研究科），矢久保修嗣（日本大学医学（病態科学研究所），清原寛章，永井隆之，出野智史，

部内科学系総合内科･総合診療医学分野），田中久貴（医山中恭平，佐藤仁一，出原麻由，伊藤寛文，廣瀬栄治，療法人社団 北樹会病院 内科），安田勝彦（関西医科大中村友紀（北里大学・北里生命科学研究所・和漢薬物学

学総合医療センター 産婦人科），堀井周文，吉田翔太（ク研究室），伊藤直樹（北里大学・東洋医学総合研究所・

ラシエ製薬㈱ 漢方研究所 分析研究グループ），里臨床研究部），楠欣己（星薬科大学薬動学教室），石明，酒井寛泰（星薬科大学 疾患病態解析学），篠原精一

川和樹（星薬科大学薬化学教室），仁平敦子（中村記念（㈲朋成），小松靖弘（㈲サン自然薬研究所），山下弘病院 神経内科），斎藤賢治，村上一仁，堀江一郎，礒濱高（岐阜薬科大学 薬理学研究室），吉﨑克明（秋田リハ

洋一郎,（東京理科大学薬学部 応用薬理学研究室），条ビリテーション学院 理学療法学科），奥野憲治（武田薬

美智子（富山大学和漢研漢方診断学），荒木良太（摂南品工業㈱），服部知洋（日本大学医学部 内科学系呼吸器

大学 薬学部 複合薬物解析学研究室），堀江俊治（城西内科学分野）

史【概要】
平成 28 年度 10 月 15 日（土）の 1 日間，生理学研究所

的な視野で天然薬物の作用機序解明していく必要がある。

コンファレンスセンターにて研究会を開催した。研究会開

実際，本研究会においては In vitro で唾液腺を直接刺激す

催に際しては天然薬物研究方法論アカデミーコアメン

る漢方薬の探索に始まり，漢方薬の腸内微生物叢への影響，バーを中心に演題を募集したところ，他施設からも多く発

漢方薬作用解析のための新しい動物モデル開発，行動解析，

表希望が寄せられ，本研究会への関心の高さがうかがわれ漢方薬からの新規薬剤の開発などの In vitro や vivo の基礎た。

研究，創薬，また漢方処方の新規適応の可能性に関する臨

単一成分からなる一般薬剤と異なり，天然薬物は多成分

床報告と，漢方薬の作用解明に関する多彩な研究成果が報系で多臓器への薬理作用があると推定されるため，その作告された。当日の研究会には 42 名の参加者があり，15 題

用機序解明には，天然薬物に適した独自の研究方法が必要の研究発表に対して制限時間を超えて多くの質疑が行わとされている。 さらにその研究に携わる若手研究者がれた。討論の中から得られた知見をもとに，各研究の今後

年々減少しており，この分野で若手研究者の育成が急務との発展と共に，新たな天然薬物研究基盤の確立に至ることなっている状況である。基礎医学から臨床に至るまで多角を期待したい。

285

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（1）唾液腺分泌の生理学と漢方薬の作用村上政隆１，魏 飛２，魏 睦新３，成田貴則４，杉谷博士４（1 自然科学研究機構生理学研究所，2 南京薬科大学，3 南京医科大学，4 日本大学 生物資源科学部）

唾液分泌減少は，喉が乾き，掠れ声となり，食物を飲玄参，地黄，沙参，天花粉，葛根など 20 種類を用いた。

込み難く，食物の味も分からなくなる。副交感神経刺激

うち 15 種類で唾液分泌増強が観察された。増強は１）持薬は水分分泌を起こすが，他の臓器にも刺激効果が現れ続期全般を緩やかに増強する，２）持続期にも継続して副作用となる。漢方薬の中に副作用を含まず唾液分泌効

増強し最大となり，転じて急速に低下し低値を保つ，３）

果のある物質を見つければ，有用な薬物の利用に繋がる。

持続期に継続して増強し最大値の後緩やかに減少する，

我々はラット灌流顎下腺を作成し血管灌流を行い，分

３種類に分類され，３パターンは漢方薬の分類に対応す

泌導管にも挿管し，唾液を電子天秤秤量皿においたカッる傾向があった。さらに単独で分泌を誘発した丹参プに溜まる唾液の重量を一定時間ごとに測定し，分泌速（danshen, DS）について検討したので報告する。

度を計算した。唾液分泌刺激の対照として，ムスカリン

漢方薬の探査実験を通じて，分泌細胞にのみ影響する受容体刺激薬カルバコール（CCh）で刺激し，薬物を洗

薬物はむしろ稀であり，単一細胞レベルで観察された事

い流した後，漢方薬の単独効果を５分間測定し，続いて象が複合細胞系（臓器など）に当てはまるかどうかは血CCh 刺激を重畳して増強効果を検討した。
漢方薬として，

管系を含む灌流腺で確認する必要がある。

（2）潰瘍性大腸炎の寛解期から活動期に至るバイオマーカーの検索○楠欣己（くすのき よしき）1，五十嵐信智 1，落合

和 1，杉山清 1, 2（1 星薬科大学薬動学教室，2 星薬科大学食品動態学研究室）【背景】潰瘍性大腸炎（UC）は，大腸粘膜に潰瘍が生腸の病変が最も重篤な 10 日目（活動期）において著明にじる活動期と症状が消失する寛解期を繰り返す完治が低下していた。それに対して，大腸病変が消失する 50 日

困難な疾患である。我々は，寛解期から活動期に移行す目（寛解期）では CYP2C のみ発現低下が認められた。まるステップを予防する方法論を見出す目的で，UC 寛解

た，この発現低下の原因として考えられる血中リポ多糖期の病態を評価することができるバイオマーカーの検（LPS）は，CYP2C と類似の挙動を示した。これらの結索を行った。具体的には，肝臓の薬物代謝酵素 cytochrome

果は，CYP2C および LPS が UC の寛解期のバイオマー

P450 （CYP）に着目し，UC の病態と CYP の発現変動をカーとなり得ることを示している。

調べた。

【結論】本研究の結果から，健常な状態における UC【方法および結果】UC モデルは，マウスに 3.5％デキの予兆（未病）を知るためのバイオマーカーに CYP2C や

ストラン硫酸ナトリウム水溶液を飲水させることによ

血中 LPS がなり得るものと考える。これらのバイオマーり作製した。UC マウスの肝臓における CYP1A，CYP2C，カーは，活性の穏やかな漢方薬や天然物の UC に対する

CYP2D，CYP2E および CYP3A の発現量は，いずれも大効果を評価するために有用と考えられる。

286

研究会報告（3）大黄甘草湯の連日投与による腸内微生物叢に与える影響と下剤活性変化○髙山健人（たかやま けんと）1，井上雄平 1，宮地りな 1，川村彩佳 1，篠原沙緒里 1，
髙重朱未 1，田淵紀彦 2，福長将人 2，岡村信幸 1（1 福山大学薬学部 漢方薬物解析学研究室，2 福山大学薬学部 分子微生物学研究室）

本研究では食餌内容により腸内微生物叢のパターン

活性の変化においても確認された。HP 飼料摂取下では，を変化させ，大黄甘草湯（DK）の連日投与による腸内微いずれの群も下剤活性に有意な変化は認めなかった。

生物叢に与える影響と下剤活性の変化を検討した。ddY

HFB 飼料摂取下では，DK の下剤活性は投与２，３日目

系マウス（４週齢）に高炭水化物（HC），高脂肪（HF），に有意な抑制を受け，投与５日目には１日目と同等まで

高タンパク質（HP）および高繊維飼料（HFB）を１週間に下剤活性が回復した。一方腸内微生物叢はどの試料投摂取させ，DK やセンノシド A（SA）を連続５日間経口

与においても投与翌日から大きく変化している。この変投与して下剤活性の変化を評価した。同時に試料投与前化は下剤により多くの腸内細菌が便と排泄され，食餌内に 糞 便 を 採 取 し て terminal restriction fragment length

容の偏りにより腸内微生物叢の乱れ（dysbiosis）が生じ

polymorphism（T-RFLP）を用いて腸内微生物叢の変動をたためと推測される。特に HC および HF 飼料摂取下に検討した。HC 飼料摂取下で，SA 投与群の下剤活性は投おいては，いずれも Bacteroides の存在割合が増加する傾与３日目から有意に抑制したが，DK 投与群の下剤活性向を認めた。

は維持された。この傾向は HF 飼料摂取下における下剤（4）慢性咳嗽に八味地黄丸の効果を認めた咳喘息の一例○服部知洋，矢久保修嗣*，上田ゆき子*，相馬正義*，橋本修*（日本大学医学部内科学系呼吸器内科学分野， 内科学系総合内科･総合診療医学分野）【緒言】咳嗽で受診する症例は多い（2 ヶ月以上継続

コミュニケーションは完全でない。咳発作の継続と判断，する場合を慢性咳嗽と定義）。症例によっては漢方薬の経口ステロイドを 3 日間処方，柴朴湯に変更。以降も咳

著効例もあり，咳嗽診療での漢方薬の役割は重要である。

発作が継続，経口ステロイドを 2 回処方，効果と徐々の【目的】慢性咳嗽に対する八味地黄丸の有用性等を検改善あり。7 月 6 日再診。夕方の咳は持続。上記漢方薬の効果を認めず，長期咳嗽や職場移動等による身体疲弊討する。
【症例】38 歳，女性。既往歴 35 歳

慢性咳嗽，咳喘

息，花粉症。

を考慮，腎虚と判断し八味地黄丸を処方。13 日再診，内
服 3 日目から夕方の咳はほぼ消失。効果ありと判断し内【現病歴及び経過】平成 2X 年 5 月 25 日 1 週間咳が止服を継続。以降，八味地黄丸を徐々に減量，9 月終わり

まらずと受診。聴診や胸部 X-P 異常なし。既往歴も考慮に廃薬。減量中から現在まで 3 回感冒症状あり，対症療し気管支炎，咳喘息と診断，抗生剤，β2 刺激薬貼付剤，法で改善。現在も ICS/LABA，LTRA，抗アレルギー薬はロイコトリエン受容体拮抗薬（LTRA），麦門冬湯等を処継続し安定している。

方。6 月 8 日再診。18 時から咳がひどくなるとのこと，
高用量 ICS/LABA を開始，麻杏甘石湯に変更。15 日再診。

【考察】難治性咳嗽に八味地黄丸の効果を認める場合があり，作用機序の解明が必要と考えられた。

普段の呼吸で胸痛あり，咳ができない。職場が替わり，

287

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（5）月経関連片頭痛に対する加味逍遥散の予防効果の検討○仁平敦子，佐光一也，溝渕雅広，阿部剛典，中原岩平（中村記念病院 神経内科）

月経関連片頭痛は，症状が重篤で発作期間が長引きやむほどが 10 例，家事，仕事に支障ありが 25 例であった。

すく治療抵抗性である。一方，加味逍遥散は冷え症，月処方後最も改善した時期の頭痛頻度は平均 5.1（1-10）回

経不順，月経困難，更年期障害に効果のある漢方薬であ/月，排卵期・月経周辺の発作が 3.2（1-9）回/月，重症度る。月経関連片頭痛症例に加味逍遥散を処方し，頭痛予が楽になったと答えたのは 25 例であった。頻度も重症防効果を検討した。対象は 2016. 5 月から 7 月頭痛外来

度も変わらない症例は 4 例，悪化したのは 1 例であった。

再来を受診した月経関連片頭痛の診断にて加味逍遥散改善がみられた 30 例の効果発現時期は 4.1（1-10）カ月を服用している 37 例（女性）である。処方前後の頭痛頻であった。このうち 2 か月以内に効果が見られたのは 9度，程度について後方視的に検討した。その結果 2 例は例であった。月経関連片頭痛は対照群が「女性，月経」

下痢のため内服を中止した。35 例の平均年齢は 39.4（15-と限定され，漢方薬の評価を行いやすい。加味逍遥散の53）歳，前兆のない片頭痛が 26 例であった。加味逍遥散

効能に頭痛はないが，月経関連片頭痛の予防に加味逍遥

処方前の頭痛頻度は平均 8.7（3-21）回/月，そのうち，排散が有効である可能性がある。

卵期や月経周辺の発作が 5.9（1-17）回/月，重症度は寝込（6）大建中湯の薬理作用機序解析を目的とした胃運動減弱モデル動物（機能性ディスペプシアモデル）の確立押範之（おし のりゆき），橋本和樹，今井拓，田嶋公人，○堀江俊治（城西国際大学 薬学部 薬理学研究室）

大建中湯は下部消化管だけでなく胃など上部消化管

オスチグミン（30 µg/kg）は皮下投与した。正常マウスでへの薬理作用も期待されている。我々は大建中湯の胃運

大建中湯の胃運動亢進作用は検出できず，AITC を用い動作用が評価できる覚醒下マウスの 13C 呼気テスト法をて胃運動減弱モデルマウスを作製した。AITC は肉眼的確立した。動物は ddY 系雄性マウス 6～9 週齢を用いた。

な胃粘膜傷害性を生じず機能性ディスペプシアの症状

13C 標識酢酸（6.4 mg/kg）は肝代謝の結果 13CO2 としてを呈した。本モデルで各種胃腸運動改善薬は，低下した呼気中に排泄される。この呼気を酢酸投与後 90 分間採胃運動を回復させた。大建中湯 100 mg/kg を経口投与し取，標準ガス（95%O2＋5%CO2）との 13C 量の差から胃たところ，最大作用，最大作用発現時間，総胃運動量と運動の変化を測定した。ワサビ辛味成分アリルイソチア

いうパラメータにおいて胃運動の回復作用を示した。しシネート（AITC: 1～100 mg/kg），大建中湯（30～1000

かし，その程度は胃腸運動改善薬に比して弱いものでmg/kg）は経口投与，胃腸運動改善薬であるイトプリドあった。今回確立した胃腸運動減弱モデルを用いること（30, 100 mg/kg），モサプリド（1 mg/kg），および，ネで漢方薬のマイルドな作用を検出することができた。

288

研究会報告（7）漢方方剤「香蘇散」の社会的ストレス誘発うつ様行動および脳内炎症に及ぼす影響○伊藤直樹 1，廣瀬栄治 2，石田達哉 3，堀厚 1,4，永井隆之 1,2,5，小林義典 1,3，清原寛章 1,2,5，
及川哲郎 1，花輪壽彦 1,4，小田口浩 1（1 北里大学東洋医学総合研究所，2 北里大学大学院感染制御科学府，
3 北里大学薬学部，4 北里大学大学院医療系研究科，5 北里大学北里生命科学研究所）【背景と目的】これまでに我々は，環境ストレス誘発

生される IL-6 を測定した。

うつ様モデルマウスを用いて，漢方方剤香蘇散（KS）の【結果】CSDS 負荷による社会性接触行動の低下は，抗うつ様効果並びにその作用機序の一部を明らかにしKS 投与により抑制された。CSDS 負荷でで増加した海馬てきた。しかし，社会的ストレス誘発抑うつ様症状に対Iba1 陽性細胞（microglia）は，KS 投与によって抑制されする KS の有効性は定かではない。そこで，社会的ストた。また，CSDS 負荷で認められた海馬 CX3CR1 陽性細レスモデルとして頻用されている chronic social defeat

胞（抗炎症型 microglia）の減少は，KS 投与によって増加

stress（CSDS）モデルを用いて，抑うつ様行動並びに脳内した。一方，CSDS 負荷で増加した NLRP3 陽性細胞（炎炎症反応に対する KS の効果を解析した。

症型 microglia）は，KS 投与で減少しなかった。さらに，【方法】CSDS モデルマウスは，10 日間（10 分間/日）の social defeat stress 負荷により作製した。KS（1 g/kg/day）

CSDS 負荷によって増強された培養 microglia からの IL6 産生は，KS 投与により抑制された。

は 12 日間経口投与し，social interaction 試験の社会性接【考察】KS は社会的ストレスで誘発される抑うつ様

触行動の変化により抑うつ様行動を評価した。灌流固定行動に対して改善効果を発揮し，その効果には社会的ス

後脳を採取し，Iba1，CX3CR1，NLRP3 に対する抗体をトレス誘発脳内炎症反応の抑制が一部関与している可用いて免疫染色を行い，各種陽性細胞数を計測した。ま

能性が示された。

た，マウス脳由来培養 microglia から LPS 刺激により産（8）香蘇散煎剤及び慢性社会的敗北ストレスの免疫系に対する作用の解析○廣瀬栄治（ひろせ えいじ）1，伊藤直樹 2，及川哲郎 2，永井隆之 1,2,3，小田口浩 2，清原寛章 1,2,3（1 北里大学大学院感染制御科学府，2 北里大学東洋医学総合研究所，3 北里大学北里生命科学研究所）【目的】臨床で抑うつ症状に処方される香蘇散（KS）

C57BL/6 では CSDS により有意に延長した FST の無動時は，免疫関連疾患の食餌性蕁麻疹にも処方され，免疫系に間が KS により有意に短縮し，CSDS により有意に減少し対する作用が抗うつ効果に関連する可能性がある。そこで，た SIT の接触行動が KS により有意に増加した。BALB/c

慢性社会的敗北ストレス（CSDS）と KS の免疫系に対すでは KS により FST の無動時間が有意に短縮し，SIT の忌る作用をうつ様モデルマウスを用いて検討した。【方法】

避行動が有意に減少した。また，CSDS 負荷 C57BL/6 由来

CD-1 マウス（リタイヤ，♂）にテストマウス（C57BL/6 及

脾臓細胞では ConA 刺激で IL-1β 産生が有意に増加し，び BALB/c，8 週齢，♂）を攻撃させることによりモデルを

LPS 刺激で IL-6 産生が有意に増加した。BALB/c では LPS作製した。うつ様状態は強制水泳試験（FST）と social

刺激で IL-6 産生が有意に増加し，KS 投与で ConA 刺激で

interaction 試験（SIT）により評価し，KS 煎剤は 1 g/kg/dayの IL-6 産生が有意に減少した。C57BL/6 で CSDS によりで 10 日間経口投与した。行動試験後，血清と気管支肺胞

低下した血清総 IgG が KS により有意に回復し，BALB/c

洗浄液（BALF）を採取し総抗体価を ELISA で，また，脾

で BALF 総 IgG が CSDS により有意に低下した。
【考察】

臓細胞を調製し，ConA または LPS 存在下で培養した培養

CSDS 及び KS が全身免疫系に影響を与える可能性が示唆

上清のサイトカイン量を ELISA で測定した。【結果】

された。

289

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（9）エピジェネティクスに注目した漢方薬，生薬の脳・精神機能改善作用のメカニズム解析○荒木良太（あらき りょうた），矢部武士（摂南大学 薬学部 複合薬物解析学研究室）

本研究ではコルチコステロン（CST）慢性投与マウス

示したが OJ エキスは改善作用を示さなかった。一方，を用いて，エピジェネティクス機構を指標とした，漢方

神経栄養因子 GDNF の mRNA 発現量減少に対して，KH薬（帰脾湯：KH）や生薬（オンジ：OJ）の作用機序解明

は改善作用を示さず，OJ エキスは改善作用を示した。

を試みた。CST 慢性投与マウスは，7 週齢の ddY 系雄性

CST 慢性投与は GDNF 遺伝子プロモーター領域におけマウスに 1 日 1 回 14 日間 CST（40 mg/kg）を皮下投与す

る DNA メチル化を増加させた。このメチル化増加に対ることで作製した。KH（1000 mg/kg）と OJ エキス（20して，KH は改善作用を示したが OJ エキスは改善作用mg/kg）は 1 日 1 回 14 日間，CST 投与と同時にマウスにを示さなかった。KH は CST 慢性負荷による神経新生

経口投与した。このマウスで，行動解析と海馬における抑制および GDNF 遺伝子 DNA メチル化を予防する作用

神経新生，神経栄養因子の遺伝子発現，DNA のメチル化を有するものと推測された。一方で，OJ は神経新生やの解析を行った。CST 慢性投与マウスの強制水泳試験のDNA メチル化には影響を与えないものの，GDNF の発現

無動時間増加に対して，KH および OJ エキスは改善作を誘導する作用を有するものと考えられた。

用を示した。神経新生減少に対して，KH は改善作用を（10）アルツハイマー型認知症モデル動物の空間記憶障害および行動・心理症状に対する
発酵オタネ人参の効果○長尾昌紀 1，森山博史 2，久保田直樹 2，藤田柊平 2，山野聡 2，構木結花 2，

渡辺拓也 1,2，窪田香織 1,2，桂林秀太朗 2，岩崎克典 1,2（1 加齢脳科学研究所，2 福岡大学薬学部臨床疾患薬理学教室）

アルツハイマー型認知症（ATD; Alzheimer-type dementia）

処置した後，amyloid-β 1-42 凝集体の 7 日間脳室内投与は早期予防対策が最重要で，近年サプリメントによるを行って ATD モデルラットを作製した。脳虚血処置後

ATD の発症予防や進行抑制が注目され始めている。オタに FG を 1 日 1 回 7 日間経口投与した。記憶の評価は水ネ人参はサプリメントとして販売されており，認知症に迷路課題を，不安様行動は高架式十字迷路課題を，徘徊

有効であることが期待されているが，科学的根拠は少な様行動は 24 時間自発運動量を用いて評価した。ATD モ

い。我々はこれまでの研究から，ATD モデルラットで空デルラットは空間記憶の障害，不安様行動の増加と徘徊間記憶障害と行動・心理症状である不安，徘徊様行動を様行動の増加を示した。これらの変化に対して，FG 投与

示すことを明らかにしている。本研究でオタネ人参の発は改善効果を示した。これは ATD の記憶障害だけでな

酵活性化合物（FG: Fermented Ginseng；長瀬産業から提く，行動・心理症状に対しても FG は有効であることが供）が ATD モデルラットの病的行動変化に有効である示唆された。従って，FG の摂取により ATD の発症予防か検討した。Wistar 系雄性ラットに 10 分間の全脳虚血をや進行抑制が期待される。

290

研究会報告（11）ピオグリタゾン誘発末梢性浮腫に対する五苓散の効果○条

美智子，柴原直利（富山大学 和漢医薬学総合研究所 漢方診断学分野）

五苓散は電解質異常改善効果や腎保護作用を併せ持

ラメータの 1 つである BUN は Cont 群に比べ PGZ 群・つ漢方方剤である。ピオグリタゾンはインスリン抵抗性

Spi 群・1%GRS 群では有意に低下した。飲水量および尿改善薬であるが，末梢性浮腫，電解質異常や糖尿病悪化

量は，PGZ 群・Spi 群と比較し，五苓散投与により有意の危険性も指摘されている。我々は 8 週齢の雄 GK ラッ

な減少を示した。血糖値の経時的変化を検討したところ，

トに塩酸ピオグリタゾンを胃ゾンデにて経口投与し，通第 5 週目～6 週目の血糖値は，Spi 群，0.5%および 1%GRS

常飼料（Cont 群・PGZ 群），あるいは 0.5%および 1%に群が Cont 群に比べて有意に減少していた。五苓散群の調製した五苓散エキス粉末含有飼料（0.5%GRS 群・腎皮質における AQP3 タンパク質発現量は Spi 群と比較

1%GRS 群），スピロノラクトン含有飼料（Spi 群）を 8

して有意に低下した。五苓散はピオグリタゾンによる多週間投与した。経過中は一週間毎に体重・食餌摂取量，飲多尿の悪化を改善し，その効果はスピロノラクトンと血糖値を測定し，投与期間終了後に血液，尿，腎臓を採同等であると考えらる。ピオグリタゾンと五苓散の併用取し，腎機能パラメータ，腎組織中のチャンネル及びト療法は糖尿病に対して有効である可能性が示唆された。

ランスポータータンパク質発現量を検討した。腎機能パ（12）五苓散による血管内皮細胞の遊走抑制作用○村上一仁（むらかみ かずひと），堀江一郎，礒濱洋一郎（東京理科大学薬学部・応用薬理学研究室）【背景・目的】五苓散は代表的な利水薬であるが，近年存的に抑制され，最大濃度ではコントロールの約 50%とでは，本方剤が慢性硬膜下血腫の再発を著明に抑制すると著明な抑制作用を示した。また，VEGF 受容体の下流シグいう臨床報告がなされている。慢性硬膜下血腫の病態では，ナルである ERK のリン酸化は五苓散によって抑制された。

未熟な血管の新生とその破壊が繰り返されることで血腫

細胞遊走の抑制は ERK 阻害薬である U0126 にも認められの肥大を来たし増悪する。従って，再発予防には，脆弱なたことから，五苓散の作用は少なくとも一部，VEGF シグ

血管の新生を抑制することが重要であるため，血管内皮細ナルの抑制を介していると考えられた。一方，水チャネル

胞の遊走に対する五苓散の作用を調べた。

aquaporin-1 (AQP1) も内皮細胞の遊走に重要であるが，五【方法】実験標本には，ヒト血管内皮細胞株 HUVEC 細苓散はこの AQP1 発現も有意に減少させることが分かっ

胞を用い，本細胞の遊走能は Scratch Assay 法で調べた。

た。これらの成績は，五苓散を用いた慢性硬膜下血腫の再また，タンパク質の発現は western blot 法にて検出した。

発予防の実効性を裏付けるとともに，血管新生が関わる他【結果・考察】HUVEC 細胞の遊走は，血管内皮増殖因の疾患への五苓散の適用を示唆する重要なデータである

子 (VEGF) によって亢進されたが，五苓散の処理濃度依と考えている。

（13）フラボノイドの一酸化窒素産生抑制作用に関する検討○蒋

文君（しょう ぶんくん），高宮知子，北中進，飯島洋（日本大学薬学部）【背景】我々は，マクロファージにおける一酸化窒素産

NO 産生抑制活性を持つフラボノイドを単離し，それらの生抑制を指標として，抗炎症作用が知られている生薬からフラボノイドの分子構造と抑制活性には相関があることを291

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

見出した。より広い多様性を求めてフラボノイドを合成しることに着目し，エナンチオマーを分離しそれぞれの活性

その活性を検討した。合成標的骨格として，構造活性相関を比較した。NO 産生抑制結果には明確な立体特異性が見モデルから活性を持つであろうと推定されたフラボン

出された。（2R,3R）体は天然フラバノノールに一般的な（chromen-4-one）と，天然からは活性物質が得られ難いフ立体異性体であるが，（2S,3S）異性体よりも強い抑制効

ラボノノール（3-hydroxychroman-4-one）を選んだ。

果を示した。特に(2R,3R)-2’,3’-dihydroxy 体に最も強い抑【方法及び結果】フラボノイドの合成：フラバノノール

制効果があった。

についてはキラルカラムでエナンチオマーを分けた。NO【結論】フラボノイドの構造活性相関モデルから設計し産生抑制試験：マクロファージ様 RAW264.7 細胞にたフラボン誘導体が高い活性を示したことに加え，フラボ

LPS/IFN-γ 及び試験体を加え，16 時間培養後，上清を採取

ノノールが示す抑制活性には立体特異性があった。このこし遊離した NO2-量を Griess 法により測定し，NO 産生抑とは，マクロファージ細胞には，フラボノイドが標的とす制率を求めた。フラバノノールはラセミ体として合成される生体分子が存在する可能性を強く示唆する。

（14）新規モルヒネ生産システムの構築を目指したベルベリン資化性菌によるベルベリン分解能の解析○石川和樹（いしかわ かずき）1，武田尚 1，笠井大輔 2，若菜大悟 1，佐藤文彦 3，福田雅夫 2，細江智夫 1（1 星薬科大学 薬化学教室，2 長岡技術科学大学 環境微生物工学研究室
3 京都大学大学院

生命科学研究科 統合生命科学専攻 細胞全能性発現学講座）

モルヒネを含むオピオイド類は，臨床上重要な医薬品動を分析した。分解産物は，NMR により同定した。また，

であるが，これらの工業的合成方法は確立しておらず，

BBR 分解に関与する遺伝子を特定するため，トランスポ

未だにケシ由来の天産品に依存している。当研究室では，ゾンベクターにより，BD7100 株の BBR 分解能が欠損しオピオイド類の安定生産を目的に，同じ生合成経路を有た遺伝子変異株を作製し，BBR 分解遺伝子の同定を試みするベルベリン（BBR）を原料とする，微生物を利用した。両菌株による BBR 誘導体の分解産物として，新規化た新しい生産システムの構築している。演者らは，既に合物を含む 7 種の構造を決定した。また，BD7100 株の単離した BBR 資化性菌 Sphingobium sp. BD3100 株およBBR 分解能欠損株 TA140 株の取得に成功し，BBR の脱び Rhodococcus sp. BD7100 株の BBR 分解能を利用してメチレン化に関与する遺伝子 brdA を特定した。2 種のBBR をモルヒネと共通する生合成中間体に変換し，モル

BBR 資化性菌の BBR および BBR 誘導体の分解経路の一ヒネの生産を目指した検討をした。BBR の分解産物を同部を明らかにした。分解産物の構造からモルヒネの生合定するため，2 種の BBR 資化性菌による BBR の分解挙

成中間体の生産に繋がる酵素の存在が示唆された。

（15）十全大補湯によるがん免疫抑制に関わる骨髄由来免疫抑制細胞（MDSC）の分化および機能の薬理
学的調節慎重
○斎藤賢治（さいとう けんじ），今野真理子，堀江一郎，礒濱洋一郎（東京理科大学 薬学部 応用薬理学研究室）

十全大補湯などの補剤が免疫系を活性化し，がん転移ている。MDSC は T 細胞やマクロファージの増殖・機能を抑制できることはよく知られている。しかし，補剤のを抑制し，特に担がん状態での免疫能の低下と密接な関

詳細な作用機序は未だ不明である。一方，近年，骨髄由係にある。そこで本研究では，補剤がこの MDSC に作用

来免疫抑制細胞（MDSC）と呼ばれる細胞群が注目されするのではないかという仮説のもと，in vitro および in292

研究会報告vivo の実験を行った。

湯存在下に培養した MDSC では T 細胞増殖抑制能が有雄性 C57BL/6J マウスから単離した骨髄細胞を IL-6，

意に減弱し，十全大補湯は骨髄細胞から機能的な MDSC

GM-CSF を含む培地で 4 日間培養し，MDSC へと分化誘への分化を直接抑制すると考えられた。十全大補湯の各導した。薬物は本培養系の培養液に添加し，MDSC は

構成生薬の作用も調べたところ，本作用の一部には茯苓CD11b，Gr-1 両陽性細胞として flow cytometry で検出しが重要であると考えられた。さらに，in vivo の実験でも，た。

肺がん転移モデルマウスの骨髄および脾臓の MDSC は十全大補湯は in vitro での骨髄細胞から MDSC の分化

顕著に増加したが，十全大補湯の経口投与により，このを濃度依存的（0.1-1 mg/ml）に抑制し，同時に免疫抑制増加が抑制された。これらの成績は，十全大補湯の免疫因子である arginase-1 mRNA 発現を減少させた。また，調節作用に MDSC の分化抑制が一部関わることを示唆

脾臓より単離した T 細胞との共培養実験から，十全大補

している。

293

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

５．視知覚の総合的理解を目指して － 生理学，心理物理学，計算論
2016 年 6 月 9 日－6 月 10 日
代表・世話人：本吉勇（東京大学大学院総合文化研究科）
所内対応者：小松英彦（生理学研究所）（１）周辺視野における視覚情報の時空間統合
寺尾将彦（山口大学時間学研究所）（２）異種感覚入力によって生じる視知覚への抑制効果
日高聡太（立教大学現代心理学部）（３）身体意識と身体近傍空間
松宮一道（東北大学電気通信研究所）（４）視覚機能の初期発達と脳内機構の実験的検討
楊嘉楽（東京大学・日本学術振興会）（５）サッケード眼球運動前後の視空間定位の連続性に関わる神経機構
稲場直子（北海道大学大学院医学研究科・医学部医学教育推進センター）（６）変視症の定量化
松本長太（近畿大学医学部）（７）両眼立体視を支える２つの計算過程とその神経メカニズム
藤田一郎（大阪大学大学院生命機能研究科）（８）脳から視覚イメージを解読する
神谷之康（京都大学大学院情報学研究科）（９）視知覚を生み出す脳活動-操作的手法を用いた検討天野薫（情報通信研究機構脳情報通信融合研究センター）（10）畳込みニューラルネットワークのより良い学習へ向けて：多様体上の最適化手法
岡谷貴之（東北大学大学院情報科学研究科）（11）多感覚的な素材質感の脳内表現とその形成
郷田直一（生理学研究所）（12）メダカの視覚認知～バーチャルリアリティによる行動解析～
渡辺英治（基礎生物学研究所）（13）視覚質感認識とその制御
河邉隆寛（NTT コミュニケーション科学基礎研究所）（14）物体の視覚記憶を司るマカクザル大脳皮質の局所回路と大域ネットワークのメカニズム
平林敏行（放射線医学総合研究所）【参加者名】
寺尾将彦（山口大学），稲場直子（北海道大学），松礎研究所），平林敏行（放射線医学総合研究所），本吉宮一道（東北大学），藤田一郎（大阪大学），日高聡太

勇（東京大学），西田眞也（NTT コミュニケーション科（立教大学），松本長太（近畿大学），楊

学基礎研究所），南大学），神谷之康（京都大学），天野嘉楽（東京

薫（情報通信研

宇人（大阪大学），田村秀希（豊橋技術科学大学），平松千尋（九州大学），田村弘（大究機構），岡谷貴之（東北大学），渡辺英治（基礎生物阪大学），鯉田孝和（豊橋技術科学大学），篠森敬三（高学研究所），河邉隆寛（NTT コミュニケーション科学基

知工科大学），塩入294

諭（東北大学），金子寛彦（東京研究会報告工業大学），三輪拓馬（東京工業大学），門野泰長（東田幸奈（愛知淑徳大学），中山遼平（東京大学），小濱

京工業大学），張奇（東京工業大学），宮西雄太（東剛（近畿大学），井出正和（国立障害者リハビリテーショ

京工業大学），斉藤亮太（東京工業大学），前田悠貴（東ンセンター研究所），馬場孝之（㈱富士通研究所），伊京工業大学），三好秀佳（東京工業大学），湯淺健一（情藤嘉房（藤田学園），勝又綾介（帝京大学），竹村浩昌

報通信研究機構），佐藤宏道（大阪大学），岡嶋克典（横（情報通信研究機構），仲田穂子（東京大学），岡部昌

浜国立大学），村瀬健二（東京工業大学），正岡明浩（近子（（元）大同大学建築学科），髙橋伸子（愛知淑徳大畿大学），若井宏平（㈱クリイノ創研），酒井雅子（㈱学），河島則天（国立障害者リハビリテーションセンター

エクォス・リサーチ），若山曉美（近畿大学），高橋里研究所），佐藤雅之（北九州市立大学），南佳（近畿大学），小原慶太郎（理化学研究所），福島邦

橋技術科学大学），堺浩之（豊田中央研究所），萩尾彦（ファジィシステム研究所），二瓶裕司（豊橋技術科

華子（名古屋大学），鈴木航（国立精神・神経センター），学大学），小林中村遥香（東京工業大学），木村匠吾（東京工業大学），

金沢

葵（近畿大学），山口真美（中央大学），

創（日本女子大学），氏家悠太（中央大学），佐

岸

哲人（豊

紗綾（愛知淑徳大学），佐藤弘美（工学院大学），

藤夏月（中央大学），鶴見周摩（中央大学），村上孝輔

村井祐基（東京大学），山崎大暉（京都大学），久保俊（中央大学），岡崎那耶（近畿大学），村上郁也（東京

明（三菱電機株式会社），行松慎二（中京大学），小島

大学），佐藤多加之（理化学研究所），西田知史（情報伸俊（花王㈱）通信研究機構），藤田瑞希（大阪大学），大石浩輝（大以下，生理学研究所

阪大学），鶴原亜紀（航空医学実験隊），高村優作（畿近添淳一，谷川翼，西東倫太郎，加藤利佳子，唐木智央大学），鈴木一隆（浜松ホトニクス），稲吉宏明（産充，長谷川拓，山本勇祐，吉田正俊，吉村由美子，佐治総研），田島大輔（東京工業大学），MARIO FREDRICKO

俊幸，小松英彦，郷田直一，横井（東京工業大学），中山拓哉（東京工業大学），高橋啓亜希子，馬場美香

功，眞田尚久，西尾介（愛知淑徳大学），古田みなえ（愛知淑徳大学），山【概要】
平成 28 年度生理学研究所研究会「視知覚の総合的理の処理について論じた。神谷氏は fMRI 信号から夢や解を目指して-生理学，心理物理学，計算論」は，平成 28

mind wandering の内容をデコードする研究について紹介

年 6 月 9，10 日に岡崎コンファレンスセンター中会議室した。天野氏は DecNef 法に基づく色知覚の制御とアルにおいて開催された。生理学・脳計測 6 件，心理物理学・

ファ波の個人差や電気的操作による知覚意識の変容に

動物行動学・眼科学 7 件，計算論 1 件の合計 14 件の講ついて紹介した。岡谷氏は深層学習に基づく視覚認知を演があり，参加者は 106 名であった。初日は，まず寺尾めぐる諸問題の現状と展望を論じた。郷田氏は視覚と触氏が周辺視における時空間情報統合が眼球運動制御に覚に基づく質感知覚の脳内表現に関する研究を紹介し及ぼす効果を報告した。次に日高氏が聴覚や触覚入力にた。渡辺氏は画像の操作と行動解析に基づきメダカの視よる視覚処理の抑制について論じた。松宮氏は身体に張覚認知機構に迫る研究を紹介した。河邉氏は動的な質感

り付く視覚表現を例証する心理物理実験を紹介した。楊

認知の仕組みとそれを応用したメディア技術を紹介し氏は質感や色カテゴリ認知の生後発達に関する研究をた。平林氏は物体の連合学習と視覚記憶の基盤となる側紹介した。稲場氏は視覚世界の連続性を支える神経基盤

頭葉神経回路のダイナミクスを紹介した。研究の対象とに関する生理学知見を紹介した。松本氏は変視症の定量アプローチが多様であり互いにインスパイアされると的計測に関する新しい効率的な手法を紹介した。藤田氏

ころの多い非常に有意義な研究会であった。

は両眼立体視に関わる相関計算と対応計算という二つ

295

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（1）周辺視野における視覚情報の時空間統合
寺尾将彦（山口大学 時間学研究所）

私たちの視野のほとんどは空間解像度の低い周辺視で利用できる処理過程で生じることを示唆している。こ野で占められている。位置信号は網膜上で時空間的に散の平均化のサッカードへの影響は潜時が 70-140ms と短在しており，荒い空間解像度の周辺視野では位置情報は

い場合でも認められた。これは，平均化が非常に素早く曖昧になりやすい。不安定な位置情報は安定的な知覚や成立することを示唆する。さらに，対象と近傍刺激が同効率的な眼球運動制御に致命的であるにもかかわらず，

時に存在するときだけでなく，近傍刺激が時間的に後か

普段我々は位置の曖昧性に気づく事はない。位置の曖昧ら呈示された場合でも見かけの位置の空間的平均化が性を補償する何かしらの巧妙な情報処理が視覚系には生じることを見出した。これはある時間的な広がりを存在しているはずである。これに関して，今回周辺視野

もって位置情報が空間的に平均化されることを示してでの位置知覚や眼球運動制御に時空間的に複数の位置いる。また，この逆行的な平均化の効果はサッカードで信号を平均化した位置情報が利用される事を示す幾つも認められた。驚くべきことに，後から呈示された近傍かの研究を報告する。近年，周辺視野ではある刺激の見刺激がサッカードのオンセット直前（40-80 ms）であっ

かけの位置はその近傍に存在する他の刺激の位置とのてもこの効果は認められた。これはサッカードのオン間の平均的な位置として知覚される現象が報告された

セット直前でサッカードのための位置情報の参照が行(Greenwood et al, 2009)。報告者はこの現象を利用し幾つわれることを示唆している。これらの結果は周辺視野でかの知見を得た。まず，この空間的な平均化が知覚だけ

は複数の位置信号をある時空間的な窓で素早く要約す

でなくサッカードの位置計算にも利用されることを見ることで，位置の曖昧性を解消し安定的な知覚や眼球運出した。これは空間的平均化が知覚とサッカードの両方動制御を実現していることを示唆している。

（2）異種感覚入力によって生じる視知覚への抑制効果
日高聡太（立教大学現代心理学部心理学科）

隣人の声が別の音（例えば電車の走行音）によって聞位置に提示した時，また時間的に近接して提示した時にこえなくなるように，ある感覚情報は，同一感覚上にお選択的に生じた。さらに，聴覚入力によっても同様の視ける別の入力によって抑制される。こうした知覚的な抑覚抑制効果が生じ，現象特性が触覚による視覚抑制効果

制効果は，個々の感覚情報に対する脳内の神経活動が直と極めて類似することも確認した。また，触覚による視接的に相互作用することで生じることが指摘されてい覚抑制効果に関わる脳活動を，fMRI を用いて検討した。

る。近年，異なる感覚情報に応答する細胞群が感覚連合

視触覚刺激が空間的に一致せず抑制効果が生じ得ない領域のみならず感覚皮質領域にも存在すること，またあ場面では，刺激の提示によって視覚領域および体性感覚る感覚入力（例えば視覚）が別の感覚（例えば聴覚）領領域に相当する領域の活動が上昇した。一方，視触覚刺域の活動を抑制することも報告されている。このことか

激が空間的に一致し抑制効果が生じ得る場面では，視覚，ら異種感覚間で知覚的な抑制効果が生じると考えられ

体性感覚，感覚連合，および皮質下領域において活動のるが，人を対象とした心理実験では報告されていなかっ低下がみられた。また，視触覚刺激が空間的に一致するた。

場面において，抑制効果が生じた群では，効果が生じな

我々は，手に提示された触覚入力によって視覚方位弁

かった群に比べ，視覚および体性感覚領域の一部に活動

別成績が低下するという視覚的な抑制効果を新たに見の増加がみられ，体性感覚領域の活動変化量と視覚抑制いだした。この効果は，視触覚入力を空間的に一致した効果の強度との間には正の相関があることも分かった。

296

研究会報告以上の知見から，異種感覚入力による視知覚の抑制効
果は知覚的な処理段階において生じ，複数感覚入力に伴う抑制的および促進的な神経活動の相互作用が現象に寄与することが示唆された。

（3）身体意識と身体近傍空間
松宮一道（東北大学電気通信研究所）

私たちは，自分の手を使って様々な物体を操作する。

る現象である。この現象は，通常，順応刺激とテスト刺もし，見えている自分の手を自分の手と認識できないな

激が網膜上で同じ位置にあるときに生じる。しかし，ら，手作業を上手く実行することができないことは容易

我々は，順応刺激とテスト刺激が見ている手に対して同に想像がつくだろう。実際に，前頭葉や頭頂葉に損傷をじ位置に呈示されていれば，網膜上で刺激の位置が一致受けた患者は見えている自分の手が自分のものでない

していなくても運動残効が生じることを発見した。さらように感じることが報告されており，この手の身体意識に，この運動残効は，見えている手を自分の身体の一部を失うと日常の手作業に重大な支障をきたすことが指であると感じ，かつ，能動的にその手を動かしていると摘されている。しかし，これまで手の身体意識に関するきだけ生じた。これらの結果は，見えている手に対して研究は，単に手を見せるだけで手技操作を伴わない状況

身体意識があると，その手の周囲で生じる運動残効が手で研究が行われてきたため，手の身体意識が手の行動制に対する位置の選択性を持つことを示している。これは，御においてどのような役割を持つのかに関する解明は自己の手と感じる手を能動的に動かすことが手中心座

ほとんど進んでいない。本研究では，運動残効を利用し標系の空間知覚表象を誘発していることを意味する。こて，動かしている手に対して生じる身体意識と手の周囲のような空間知覚表象は手の周囲にある物体に向けての動き知覚の関係を調べた。運動残効は，ある一定の視手を動かす際に効率的な知覚表象となるため，身体近傍

覚的な動き（順応刺激）をしばらく観察した後，物理的の物体とのインタラクションにおける身体意識の機能に静止したパターン（テスト刺激）を見ると，テスト刺的役割を示唆している。

激が順応刺激と反対方向に動いているように知覚され（4）視覚機能の初期発達と脳内機構の実験的検討
楊嘉楽（東京大学・日本学術振興会）

我々が日常に体験している複雑な視知覚世界は，どのよ化に対する感度と，映り込みパタンの変化に対する感度を，うに形成されるのだろうか。その発達プロセスを解明する

選好注視法により検討した。実験の結果，3-4 ヶ月児は映ため，発表者はこれまで，乳児を対象とした実験を行ってり込みの変化を検出できたのに対し，5-6 ヶ月以降で検出きた。本発表では，以下の 2 つの研究成果を中心に報告す

不可能となった。一方で，光沢の変化は 7-8 ヶ月にならなる。

いと検出できないという，相補的発達過程が示された。こ

視覚系では複雑な画像から不変項を抽出すると同時に，のことから，物体の高次特徴を処理する能力を獲得する以

照明や視点に依存する情報を無視することにより，知覚の前の段階にある 3-4 ヶ月児は，成人が無視する局所的な画恒常性が成立する。例えば，成人では光沢感の変化が容易

像情報に反応し，特殊な「前-恒常性視覚（pre-constancyに検出できる一方で，照明環境を反映する映り込みの変化

vision）」を持つことが示唆された（Yang et al., 2015, Currentに気づかない。このような情報処理の発達過程を明らかに

Biology）。

するため，生後 3-8 ヶ月の乳児を対象に，物体の光沢の変言語による影響が強いと言われてきた「カテゴリカル色297生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

知覚」に対し，言語獲得前の乳児で色カテゴリに関わる脳明した。さらに，色カテゴリの変化に伴って生起する脳活

内処理が存在することを NIRS（近赤外分光法）で示すこ

動反応は，後側頭領域と初期視覚野とで異なることが示さとができた。実験では，生後 5-7 ヶ月児と成人を対象に，れた。これらにより，言語獲得前の乳児に色カテゴリが存

左右後側頭領域の脳血流反応を計測した。その結果，成人在し，カテゴリカル色知覚は言語と独立した生理学的基盤

も乳児も，色カテゴリ内の色の変化と比べ，色カテゴリ間を持つことが示唆された（Yang et al., 2016, PNAS）。

の色の変化を観測する際に，Oxy-Hb が上昇することが判（5）サッケード眼球運動前後の視空間定位の連続性に関わる神経機構
稲場直子（北海道大学大学院医学研究科・医学部医学教育推進センター）

眼を動かすと，眼球運動の前後で網膜に映った外界ののみならず，「眼が動き出す前に受容野の中にあった情視覚像の位置はずれる。しかし，私たちは，このような報」に関連した活動（memory remapping 応答）を示すニュ

視覚的なギャップを感じず，連続して安定した外界を知－ロンが存在することが明らかになった。一方，MST 野

覚している。この眼球運動に関わらず，安定でかつ連続に直接情報を送っている MT 野からは，再帰性の視覚入した視知覚をつくりだす脳内メカニズムを解明するた

力がない環境下で活動を示すニューロンは記録されなめ，サッケード眼球運動課題遂行中のサルの MT 野

かった。この結果は，「眼が動く前に記憶された視覚情（Middle Temporal Area）および MST 野（Medial Superior

報」がサッケード後に MST 野で想起され，MT 野から

Temporal Area）から視覚ニュ－ロンの活動を記録・解析

MST 野に供給される「眼が動いた後の視覚情報」との統した。MT 野と MST 野のニュ－ロンの多くは，受容野合が起こっていることを示唆する。さらに，MST 野で観内に動く視覚刺激を呈示すると，刺激の動く方向に選択察された memory remapping 応答は，サッケード後の眼球的な応答を示す。そこで本研究では，「眼が動く前の視位置に応じて活動のゲインが変化することが明らかに覚情報」と「動いた後の視覚情報」に対するニューロンなった。したがって，本研究により，MST 野が，眼の動の応答を切り分けるため，視覚刺激をサッケードの直前

きの前後で生じる 2 枚のずれた網膜像を，眼が動く前とに消し，サッケード後に再帰性の視覚入力がない環境下

後の眼球位置情報を使うことにより補正し，統合するこ

で，MT/MST ニューロンの活動パターンがどのように変とで，滑らかで連続した視覚世界の維持に関与している化するのかを調べた。その結果，MST 野には，眼の動き可能性が強く示唆された。

が終わった時点で，「その瞬間に見えている視覚情報」（6）変視症の定量化
松本長太（近畿大学医学部眼科学教室）

種々の黄斑疾患において，視細胞あるいはその外節の自覚症状の一つとなっている。変視症は，黄斑疾患の早規則正しい配列が乱れると，外界と視中枢間の精密な空期発見，経過観察のみならず患者の日常生活における間的対応が崩れ，物体の形状が変形して見える変視症がQOL にかかわる極めて重要な臨床症状である。多くの良現れる。特発性黄斑上膜，特発性黄斑円孔，加齢黄斑変

好な視力を有する黄斑疾患の患者が，実際には合併する性，中心性漿液性網脈絡膜症など種々の黄斑疾患では，変視症のため，その視機能に満足していないことは決し

視力低下，中心視野障害のほかに，この変視症が重要なて珍しいことではない。日常診療においては古くから格298

研究会報告子状の図から構成される Amsler Charts を用いて変視症

講演では，変視症のメカニズム，定量化の原理と臨床応の有無を定性的に検出してきた。しかし，Amsler Charts

用について報告する。

では患者の変視を定量的に評価することは困難であった。
我々は，変視症が自覚できる図形の要素を単純化する
ことで，直線では明確に自覚できる変視が，細かな点線
から荒い点線に順次変えていくことで消失することを見出した。この原理を利用して変視症を視力のような数値で定量化することを目的とし，M-CHARTS®を開発した。M-CHARTS®を用いることにより，種々の黄斑疾患の変視症をきわめて短時間に簡便に定量評価可能となった。M-CHARTS®から得られた変視量は，日常生活における不自由度とも相関し，変視量が 0.5 以下であれば患者の変視に対する不自由度はほぼ消失し，逆に変視量が 1.0を超えると，両眼開放下でも変視が残存する症例が増え，変視症のシミュレーション
直線，細かな点線，荒い点線に同一の水平方向のゆがみを加えている。点線が荒くなるほど変視は自覚できなくなる。

様々な日常生活での不自由を訴えることがわかった。本（7）両眼立体視を支える２つの計算過程とその神経メカニズム
藤田一郎（大阪大学大学院生命機能研究科，脳情報通信融合研究センター）

二つの目で見る世界は縦・横に加えて奥行きのあるもは，両眼視差で定義される奥行きとは逆向きの奥行きをのとして知覚される。これが可能なのは，右目に映る像感じる。相関計算が aRDS の左右像の逆相関を検出し，と左目に映る像の小さな位置ずれ（両眼視差）を脳が検

それが奥行き知覚に反映されるからである。ヒトの奥行出し，それを奥行きに変換するからである。

き判断は相関計算と対応計算の出力の重み付け加算で両眼視差の最初の検出は，一次視覚野（V1）において，決まる。小さな視差，ゆっくりした時間変化の刺激では個々の神経細胞の左右眼受容野に投影される像の間の対応計算の貢献が大きく，大きな視差，速い時間変化の相互相関を計算することで実現される（相関計算：視差

刺激では相関計算の貢献が大きい。

エネルギー計算）。この計算は，葉の生い茂った木のよ

平坦な RDS 面のような単純な刺激に対しては，フィー

うな繰り返しのある視覚刺激では偽の両眼視差をも検ドフォワード型の非線形計算が，相関シグナルを対応シ

出してしまうが，それに惑わされることなく，私たちはグナルへ変換することができる。このような変換は，腹奥行き構造をただ一つ知覚する。そのためには，偽の両側経路に沿って徐々に進み，V4 野の細胞集団レベルの活眼視差に対する細胞反応を排除し，左右の目で正しく対動は完全に対応問題を解決している。一方，背側経路 MT

応する視覚特徴の両眼視差だけを伝える過程（対応計算）

野は，単一細胞も細胞集団も相関シグナルと対応シグナが必要である。

ルの中間的な表現となっている。これらの領域で行われ奥行きの意識的知覚には，対応計算のみならず，相関ている２つの計算過程が，視覚刺激の時間的・空間的性

計算も直接に貢献する。たとえば，ヒトもサルも，輝度質に応じて適応的にリクルートされることで，奥行きの反転ランダムドットステレオグラム（aRDS：左右の目に知覚が担われると提唱する。

提示されるドットの輝度が反転している RDS）に対して

299

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（8）脳から視覚イメージを解読する
神谷之康（京都大学大学院情報学研究科）

機械学習を用いた脳イメージングデータの解析は近態の解読を目指して，機械学習モデルを用いたデコー

年急速に普及し，ブレイン・デコーディング と呼ばれるディング手法の開発を行っている。本講演では，脳活動新しい分野を生み出した。この方法は，脳画像の多数のパターンから視覚イメージを解読する方法の変遷をた

画素パターンから心理状態を予測したり，脳・精神疾患

どりながら，神経科学における機械学習の利用の現状とのバイオマーカーを作成するために用いられ，単変量解

展望を議論する。また，近年進歩が著しい深層ニューラ

析 を 各 画 素 で 繰 り 返 す 従 来 の 手 法 （ mass univariate

ルネットワークを用いた新しいアプローチを紹介する。

analysis）からの大きなパラダイムシフトをもたらした。

大規模画像データを用いた深層学習から得られる多層

脳イメージング研究は，これまでの脳マッピングや確認の画像特徴とヒトの脳活動パターンの関係から，多様な分析的な方法論から，予測的な科学に脱皮しようとして

イメージ情報を解読する方法を概説する。

いるのである。私のグループでは，詳細で多様な心の状（9）視知覚を生み出す脳活動
天野-操作的手法を用いた検討-

薫（情報通信研究機構脳情報通信融合研究センター）

脳活動の操作により視知覚に因果的に寄与する脳活動を明らかにした二つの研究を紹介する。

として V1/V2 において色と方位の連合が生じたことが示唆された。

一つ目の研究では，デコーディッドニューロフィード

二つ目の研究では，アルファ波周波数の被験者内，被バック（DecNef）法を用いて第一次，第二次視覚野（V1/V2）

験者間変動および電気刺激による操作を用いて，アルの脳活動を操作し，色と方位を連合させた（Amano et al.,

ファ波が視覚情報処理のタイミングを決めていること

Current Biology, 2016）。DecNef 法は特定の情報に対応しを明らかにした。8-13 Hz 程度の脳律動であるアルファ

た神経活動を非侵襲的に誘起する方法で，近年注目を集

波は，注意などの認知機能と相関して変化することが報めている（Shibata et al., Science 2011）。本研究では，ま告されているものの，情報処理において具体的にどのよず始めに赤黒縞と緑黒縞に対する脳活動を fMRI で計測

うな機能を果たしているかは分かっていない。我々は，し，V1/V2 の活動から画像の赤尤度（0-1 の連続値）を求

輝度境界と隣接して運動する等輝度境界が揺れて知覚

める色デコーダーを作成した。続いて３日間のニューロ

されるジタ－錯視（Arnold and Johnston, 2003）に基づき，フィードバックトレーニングを行った。ここでは，白黒

アルファ波が視覚情報処理のクロックとして機能しての縦縞刺激を呈示している際の V1/V2 活動の赤尤度をいる可能性を提案してきたが（Amano et al., 2008），アルオンラインで計算して被験者に丸のサイズとして

ファ波とジター錯視の関係は相関の域を出ず，アルファフィードバックした。被験者にはこのフィードバックを波がジター錯視の原因なのか付帯現象なのかは分かっ出来るだけ大きくするよう教示し，フィードバックの意ていない。本研究では，まずアルファ周波数の被験者間味について一切知らさなかった。トレーニングの結果，変動および被験者内変動に応じてジター周波数が変化

白黒縦縞刺激に対する V1/V2 活動の赤尤度が増大した。

することを示した。さらに経頭蓋電気刺激を与えながらその後の心理実験により縦縞刺激に対する色心理測定

MEG 計測と心理実験を同時に行い，アルファ波の周波数関数が他の方位に比べて有意に赤方向にシフトしていの操作に伴いジター周波数も変化することを実証した。

ることが示された。さらにオフライン解析で，V1/V2 以

これらの結果は，脳内に元々存在するアルファ波のリズ

外の領域の寄与が限定的であることが示されたため，主ムでジター錯視が生じていることを示唆している。MEG

300

研究会報告のコヒーレンス解析に基づき，視覚領域間の情報伝達がても議論する。

アルファ波の特定の位相で行われている可能性につい（10）畳込みニューラルネットワークのより良い学習へ向けて：多様体上の最適化手法
岡谷貴之，OZAY Mete（東北大学大学院情報科学研究科）
深層学習の登場は，
コンピュータによる画像認識の性能に，最近までに多数提案されている方法のうち，どれとどを飛躍的に向上させた。その中核に，多層の畳込みニュー

れを採用すればよいかは，実験的にしか決められない。こラルネットワーク（CNN）と，大量の学習データを用いたの意味で，ニューラルネットは従来にもまして，「黒魔術」

その教師あり学習がある。物体認識を学習した多層 CNNの度合いを強めているかのようである。

は，霊長類の腹側視覚皮質路に似た振る舞いを示すことも

本講演では，以上を踏まえ，最近までに提案された複数

報告されており，コンピュータビジョンと計算論的神経科の学習方法を，統一的に扱うことのできる枠組みを提案す

学は今までになく距離が近くなっている。

る。まず，これら最近の研究の共通の背景に，多層ネット

CNN の研究は現在，応用の急速な開拓の他，主に二方の重みの冗長性，すなわち同じ入出力関係を与えるネット

面から行われている。ひとつはその理解，すなわち，なぜの重みが無数にあり，その上でそれをどのように制約でき

CNN はそれほどまでに高性能なのかを説明しようとする

るか，あるいはすべきか，という問題があることを指摘す試みである。もう一つは，CNN の学習方法を改良する試る。その上で，重みの空間に多様体構造を定義し，これをみである。

明示的に使って重みの最適化を行う方法を考える。上述の

CNN の学習では，古くからある誤差逆伝播法（勾配効ような従来方法の多くは，この方法論の範疇で説明できる。

果法）が未だ中心的な役割を果たしているが，最近，様々

さらに，今まで知られていない多様な制約を導入し，それな改良方法が提案されている。バッチ正規化（batch

ぞれの有効性を調べることも可能になる。なお，この研究

normalization）や，重みの初期化あるいはその学習中の正の延長線上に，CNN がなぜそれほどまでに高性能なのか

規化（weight normalization）などである。これらの方法はという問いに，何らかの答えを導くことも視野に入れてい確かに効果的だが，それは経験的に確かめられているに過る。その辺りの今後の展望についても示したい。

ぎず，裏付けとなる数理的な根拠ははっきりしない。さら（11）多感覚的な素材質感の脳内表現とその形成
郷田直一（生理学研究所 感覚認知情報研究部門，総合研究大学院大学 生命科学研究科）

我々は様々な物体を見るだけでその素材を認識し，そしている可能性がある。このような多感覚的な素材情報の手触りや重さなどについても理解する。このような素の脳表現はどのようにして形成されるのであろうか？

材の視覚認識には主として脳の腹側視覚経路が関わっ

素材の硬さや重さといった触覚的特徴は本来視覚情報ており，ヒトにおいては，高次腹側視覚野の一部（側副のみから得られない。一つの考えは，長期にわたる日常

溝前部），サルにおいては V4 や下側頭皮質後部 (PIT)的視触覚経験を通して，様々な素材の視覚的特徴と触覚が特に重要な役割を果たしていることが明らかになり的特徴との統計的関係が学習され，その結果として，多つつある。この高次視覚野は，素材の視覚的情報に加え，感覚的な素材情報表現が形成されるというものである。

硬さや重さといった一部の触覚的情報についても表現

このような考えに基づき，我々の研究グループは，長期301

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

にわたる単純な視触覚経験によって様々な脳領域の素長期的な視触覚経験の結果，素材の視覚的特徴のみでな

材情報表現はどのような影響を受けるのかをサルを対く触覚的特徴をも表現するように変化することが明ら象とした fMRI 実験により検証した。２頭のサルに，単かとなった。すなわち，経験後には，手触り（滑らかさ，

純な視触覚経験課題（物体把持課題）を通して９カテゴ

硬さ，冷たさなど）の似た素材に対しては似た反応パ

リの素材の手触りを充分に経験させ，その経験前後におターンを示し，手触りの違う素材に対しては異なった反いて，素材観察時の脳活動を計測した。この経験課題に応パターンを示す。本結果は，視覚野の情報表現に視覚

おいては，サルは単に物体を見て掴むことが必要であり，以外の感覚経験も重要な影響を与えること，及び，視覚視覚的特徴と触覚的特徴の連合を記憶することは要求的特徴と触覚的特徴との連合は統計的に学習されうるされない。マルチボクセルパターン解析を用いて視触覚ことを示唆する。

経験前後の脳情報表現について解析したところ，PIT は，（12）メダカの視覚認知～バーチャルリアリティによる行動解析～
渡辺英治（基礎生物学研究所 神経生理学研究室）

多くの魚類において，色や形などの形態学的情報が同学の分野でバイオロジカルモーションと呼ばれる視覚

種他個体への社会的接近行動に寄与することが示され刺激で，ヒトの場合同種他個体の高度な認知を引き起こてきている。私たちの研究グループでは，先端的なバー

すことが知られる。このバイオロジカルモーションにおチャルリアリティ技術を用いて，電子計算機上でバーいてもメダカ強くを惹きつける効果が観察されたこと

チャルメダカを作製し，これをメダカに提示することにから，視覚における運動情報の重要性が再確認された。

よって色や形などの形態学的情報だけでなく大域的なまたバイオロジカルモーションの各パラメーターを変動き（移動軌跡）や局所的な動き（体軸や尾ひれ）など化させたところ，バーチャルメダカのときと同じく，い運動情報をも含めた統合的な情報が社会的接近行動にずれの場合も視覚刺激への近接時間が減少した。これら

与える影響を分析している。バーチャルメダカの各パラの結果から，私たちはメダカは同種他個体の不自然なパメーターを変化させて通常のメダカとは部分的に異なラメーターを検出する視覚システムを持っているのでる刺激を呈示したところ，いずれの場合もバーチャルメ

はないかと推定している。また本講演では，被食者となダカへの近接時間が減少が観察された。この結果は，形るミジンコの電子計算機モデルによるメダカの捕食行

態情報だけでなく運動情報も社会的接近行動を引き起動の研究や，バーチャルリアリティとメダカのリアルタ

こしていることを示唆している。次に形態情報をすべてイムインターラクション技術の開発についてもお話を取り去り，運動情報だけを残しメダカを６つの点だけでする予定にしている。

表現したバーチャルメダカを作製した。これは認知心理（13）視覚質感認識とその制御
河邉隆寛（NTT コミュニケーション科学基礎研究所）

視覚情報を制御することにより，技術者はユーザーに

題はそう簡単に解くことができない。なぜなら，知覚的とってリアリティの高い映像情報を表示するための技

体験は多層でかつ複雑に入り組んでおり，制御すべき視術を提案することができるはずだ。一方で，どの視覚情覚情報もまた然りであるからである。本研究では，視覚報を制御すればどの知覚的体験に結びつくか，という問

質感の認識という知覚体験に注目し，それを制御するた302

研究会報告めの視覚情報制御手法について議論する。まず我々は，技術を開発した。この技術では，ビデオプロジェクタを

透明液体の認識に関係する視覚情報の解明に取り組ん

用いて対象に動的な輝度情報を投影する。この動的な輝だ。透明液体は光の屈折に基づいてその背後にある画像

度情報は，静止対象に動きの印象を与えることができる

情報を変形させる。我々は，屈折に基づく動的な変形がよう調整されている。この輝度情報の時空間パタンを工

透明液体の存在を認識するための手掛かりであること

夫することで，あたかも屈折によって実世界が変形してをつきとめた。また，その画像変形内に含まれている変いるように錯覚させることができ，その結果として実世

形時空間周波数が透明液体認識を左右する情報である

界に透明液体印象をもたらすことができる。本技術は液こと，更には，特定の帯域の変形時空間周波数が存在す

体印象だけではなく，静止対象が変形しているような印る際に人間は透明液体を認識することも分かった。結果

象や，肖像画の表情が変化するような印象を与えることに基づいて画像変形の時空間周波数を操作することにも可能である。本技術は，「紙なのに動くポスター」なより，透明液体印象を静止画像に与えることが可能とどこれまでに存在しえなかった視覚情報表示手法へつなった。次に我々は，実世界のシーンを錯覚的に変形さながり，広告・アートといった分野への波及が期待されせることにより，そのシーンに液体印象を与える光投影る。

（14）物体の視覚記憶を司るマカクザル大脳皮質の局所回路と大域ネットワークのメカニズム

平林敏行（量子科学技術研究開発機構 放射線医学総合研究所）

霊長類において，大脳皮質下部側頭葉は腹側視覚経路(Hirabayashi et al., J. Neurosci. 2005) を用いて，単一ニューの最終段にあたり，物体についての視覚表象，並びに視ロン間の機能的結合の強さと「向き」を求めた。これに覚長期記憶の貯蔵や想起を司る脳領域として知られてより，課題遂行中の局所神経回路内における，連想記憶いる。これまで，サルを用いた神経活動記録により，こに関連したニューロン間の情報伝達とそのダイナミクの領域において物体についての視覚長期記憶の表象やスを解析し，連想記憶の「表象」と「想起」のそれぞれ想起に関わる単一ニューロン活動が見られる事が報告に関わる側頭葉神経回路の計算原理を明らかにした。本されてきた。しかし，これらのニューロンが互いにどの研究会では，まず連想記憶を思い出している際の局所神

ような「回路」を形成し，どういった計算原理によって経回路の動作 (Hirabayashi et al., Neuron 2013) と，その回それらの活動を成立させているかという問題について

路動作に関する側頭葉領野間の相違 (Hirabayashi et al., J.

は，上記の単一ニューロン活動の報告以来，20 年以上にNeurosci. 2014）について紹介する。さらに，連想記憶の渡って未解明のままであった。そのような問いに答える

神経表象が，側頭葉における 2 つの領野に渡る階層的なには，これまでのように個々のニューロン活動を別々に計算原理によって生成される，という新しい仮説を支持記録するのではなく，複数のニューロン活動を同時に記する結果（Hirabayashi et al., Science 2013）について紹介

録し，機能ニューロン間の情報伝達を調べるのが一つのする。そして最後に，現在進めている機能イメージング

方法として考えられる。そこで本研究では，図形間の連と遺伝学的手法の融合による，視覚記憶を支える前頭葉

想記憶課題を遂行中のマカクザルにおいて，下部側頭葉―側頭葉ネットワークについての研究を中心に，物体にか ら 多 細 胞 同 時 記 録 を 行 い ， Granger 因 果 性 解 析関する記憶想起を巡る認知神経回路研究の今後の方向(Hirabayashi et al., J. Neurosci. 2010) 及び相互相関解析

性について議論したい。

303

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

６．シナプス伝達の細胞分子調節機構
2016 年 11 月 21 日－11 月 22 日
代表・世話人：坂場武史（同志社大学）
所内対応者：吉村由美子（視覚情報処理研究部門）（１）大脳皮質局所回路の in vivo オール光機能解析
小泉協（東北大学）（２）片眼遮蔽により視覚野の興奮性シナプス伝達に誘発される可塑的変化
杉村岳俊（奈良県立医科大学）（３）トリ層状核における低電位活性化型カルシウムチャネルの発現とその役割
深谷亮太（名古屋大学）（４）カリックス型シナプス前終末におけるシナプス小胞膜および小胞タンパク質の協調的取り込みの調節岡本悠志（同志社大学）（５）分界条床核における GluD1/Cbln1 複合体は，結合腕傍核由来神経終末との接着形成に必須である
今野幸太郎（北海道大学）（６）シナプス形成因子 Cbln1 の非運動性学習における役割の解析
大塚信太朗（慶応義塾大学）（７）樹状突起スパイン内分子動態解析
小橋一喜（東京大学）（８）Ca2+シグナリングの可視化プローブの開発と多重イメージング藤井哉（東京大学）（９）高速超解像・１分子顕微鏡の開発と応用
岡田康志（東京大学・理化学研究所）（10）幼若ラット calyx of Held シナプスにおける NMDA 受容体依存性シナプス前抑制
大島知子（国立障害者リハビリテーションセンター）（11）シナプス小胞内 pH イメージングによる抑制性伝達物質充填機構の解析
江頭良明（同志社大学）（12）Vesicular GABA uptake can be a rate limiting Step for the Recovery of Inhibitory Neurotransmission from ActivityDependent Synaptic Depression
山下愛美（同志社大学）（13）EGTA によるナノドメイン Ca の抑制
中村行宏（東京慈恵医科大学）（14）シナプス小胞放出特性と連関する超分子集合体の可視化解析
坂本寛和（東京大学）（15）１細胞実時間分泌計測及び１細胞選択的回収法による免疫細胞の不均一性の解析
上村想太郎（東京大学）【参加者名】
神谷温之（北海道大学），今野幸太郎（北海道大学），

大塚信太朗（慶應義塾大学），野澤和弥（慶應義塾大学），

小泉寛（東北大学），持田澄

柚崎通介（慶應義塾大学），岩崎広英（東京大学），上子（東京医科大学），中村行宏（東京慈恵会医科大学），

村想太郎（東京大学），小橋一喜（東京大学），坂本寛

304

協（東北大学），八尾

研究会報告和（東京大学），藤井哉（東京大学），渡邉貴樹（東武史（同志社大学），堀哲也（同志社大学），御園生

康

裕明（同志社大学），緑川光春（同志社大学），山下愛紀（理化学研究所・京都大学），大島知子（国立障害者

美（同志社大学），高橋智幸（沖縄科学技術大学院大学），

リハビリテーションセンター），鷹合秀輝（国立障害者

王

リハビリテーションセンター），久場博司（名古屋大学），

佐竹伸一郎（生理学研究所），石川理子（生理学研究所），

深谷亮太（名古屋大学），松原崇紀（名古屋大学），山唐木智充（生理学研究所），木村梨絵（生理学研究所），

下貴之（名古屋大学），片上茂樹（岐阜大学），齋藤康

足澤悦子（生理学研究所），宮下俊雄（生理学研究所），彦（奈良県立医科大学），杉村岳俊（奈良県立医科大学），

山浦

江頭良明（同志社大学），岡本悠志（同志社大学），川吉村由美子（生理学研究所）京大学），岡田康志 （東京大学・理化学研究所），林振吉（生理学研究所），長内康幸（生理学研究所），

洋（生理学研究所），山本真理子（生理学研究所），

口真也（同志社大学），北川真子（同志社大学），坂場【概要】
シナプスは，神経細胞間の情報伝達を担う重要な部位

科学一般への普遍性の高い最先端の顕微鏡技術に関すである。また，伝達効率は可塑性を持ち，発達や学習記る研究者の講演を選んだ。また，口頭発表では，若手の憶の細胞分子基盤であると考えられている。この分野で発表を中心とし，古典的な電気生理学を用いたシナプス

はすでに生理学，解剖学，分子生物学，遺伝学などとの機能および可塑性機能の解析，独自性の高い蛍光プロー

融合が進んでおり，さらに光学の応用などによって，分ブやイメージング手法の開発とそれらを用いたシナプ

子メカニズムの解明が顕著に進んでいる。またシナプス

ス・神経回路機能の解析，感覚系におけるシナプス・神機能の破綻と精神神経疾患との関連で synaptopathy とい

経細胞の機能的な役割，あるいは日本で独自に発見されう学問分野が創成されつつあり，医学研究とも密接な連た分子の機能解析など多彩な発表があり，日本のシナプ

関をもちながら，国内外の神経科学における重要な研究

ス研究分野あるいは細胞神経科学研究分野が独自性を分野であり続けている。本研究会は毎年，生理学研究所

もって研究を進めているとの印象を得た。さらに，懇親において開催されてきたが，本年度も 2016 年 11 月 21

会では，シニアの研究者と若手研究者との交流がおこな

日，22 日に生理学研究所で開催され，国内研究者 47 名われた。研究会を継続するために世話人会を組織するこが集い，口頭発表 13 題と，特別講演２題（東京大学大学と，また学会とは異なる方向性を持つべく若手を中心と院理学系研究科・岡田康志先生および上村想太郎先生）

した発表としたが，来年度以降も修正を加えつつ同様のが行われ，最新の研究に関する議論が行われた。特別講

方向にすることになった。

演では，細胞分子レベルの神経科学と関連し，また生命（1）大脳皮質局所回路の in vivo オール光機能解析
小泉協（東北大学）

哺乳類の大脳新皮質は層構造を持っており，各層特有のこれにより層に垂直な画像を得ることができることに結合様式によって構築されたネットワークの機能に関し

加え，プリズム表面付近であれば，脳表から深い部位にては未だ不明な点が多い。今回我々は，皮質神経回路の計

光を照射する場合でも生体組織による光の散乱が小さ

算論理を調べるため，光刺激と Ca2+イメージングを用いい。次に LED からの光をダイクロイックミラーで反射て，実際に生体内で皮質各層への様々な入力に対する各層させ可視化領域内へ投射するシステムを構築し，大脳皮からの出力を計測するシステムを構築した。

質側面への時空間パターン光照射を実現した。

複数層同時に Ca2+イメージングを行うために，皮質に

今回は光感受性チャネルと Ca2+蛍光センサーをマウス挿入された反射プリズムを介して顕微鏡観察を行った。

の S1 に発現させ，各細胞の時空間刺激パターンごとの305

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

応答を確認した。このことから，生体内皮質における入今後，層特異的，また細胞種特異的に光感受性チャネ

力の制御と出力の計測を光により行うことが可能であルを発現させることで，大脳皮質局所回路の機能的構築ると示唆された。

が，さらに解明されることが見込まれる。

（2）片眼遮蔽により視覚野の興奮性シナプス伝達に誘発される可塑的変化
杉村岳俊（奈良県立医科大学）

片眼遮蔽による眼優位性の可塑的変化は経験依存的日で見られる主な変化は遮蔽眼優位細胞に出現し，2/3 層発達の神経機構の解析に広く使われてきたが，視覚野の及び 4 層細胞刺激により誘発される unitary EPSC（uEPSC）

シナプス伝達に生じる可塑的変化は未だとらえられての数の減少であった。遮蔽 6 日で見られる主な変化は非いない。ラット視覚野では，感受性期に片眼遮蔽すると遮蔽眼優位細胞に出現し，2/3 層細胞刺激により誘発さ遮蔽 3 日で遮蔽眼刺激に対する反応の減弱が出現し，遮れる uEPSC の数の増加と，2/3，4，5 層細胞刺激により

蔽 6 日には非遮蔽眼刺激に対する反応の増強も見られる。

誘発される uEPSC の振幅の増大であった。また，EPSC

本研究では，神経活動依存的な遺伝子発現プロモーターの量子振幅に顕著な変化は見られなかったが，遮蔽 6 日を用いて同側（非遮蔽）眼刺激に反応する視覚野細胞をで 4 層細胞刺激により非遮蔽眼優位細胞に誘発される

あらかじめ蛍光標識した視覚野スライス標本に，ケージ

EPSC の量子振幅が増大した。以上の結果から，片眼遮

ドグルタミン酸を用いるレーザースキャン光刺激法を

蔽により 2/3 層錐体細胞への興奮性シナプス伝達に生じ適用して，片眼遮蔽により視覚野 2/3 層錐体細胞の興奮

る可塑的変化は主にシナプスの数あるいは伝達物質の性シナプス伝達に生じる可塑的変化を解析した。遮蔽 3

放出確率の変化によるものと考えられる。

（3）トリ層状核における低電位活性化型カルシウムチャネルの発現とその役割
深谷亮太，山田玲，久場博司（名古屋大学）

音の方向を知る手がかりである両耳間時差（ITD）は，

イメージングを行ったところ，LVA ICa が低い CF（low脳幹の聴覚ニューロンが左右からの興奮性シナプス電CF）の NL ニューロンの樹状突起に多く存在することが位（EPSP）の同時検出器として働くことで，コードされ分かった。そこで，EPSP に対する LVA ICa の効果を薬理る。鳥類では，層状核（NL）において，ITD が検出され学的に検討したところ，LVA ICa が EPSP の大きさを増強る。NL ニューロンは特定の周波数（CF）の音に強く応することが明らかとなった。また，この効果は，生理的答する。CF によって，NL ニューロンの樹状突起形態やな高頻度のシナプス入力に対して，入力の開始直後での膜の電気的な性質が異なり，これにより，NL での正確なみ見られた。

ITD 検出が可能になる。本研究では，低電位活性化型カ

low CF NL ニューロンにおいて，LVA ICa は音入力の開ルシウム電流（LVA ICa）に着目し，NL におけるこのチャ

始直後に EPSP を増強し，ITD 検出の感度を高めると考ネルの CF ごとの発現やその働きを調べ，LVA ICa が ITDえられた。また，シナプス入力で活性化された LVA ICa

検出にどのように関わりうるかを電気生理学的に検討が細胞内の Ca2+濃度を上げることで，このニューロンのした。

もつ長い樹状突起の形成や維持にも関わる可能性が示

孵化後ニワトリの脳幹スライスを用いて，NL ニューロンからのホールセルパッチクランプ記録と 2 光子 Ca

306

唆された。

研究会報告（4）カリックス型シナプス前終末におけるシナプス小胞膜および小胞タンパク質の協調的取り込みの調節岡本悠志（同志社大学）

シナプスにおいて，
神経伝達物質はシナプス小胞が形質

トーシスを誘発した場合，synaptotagmin2 は膜と共に取り膜に融合することによって放出される。持続的なシナプス

込まれたが，エンドサイトーシスされたオルガネラ内の再伝達を維持するためには，膜融合したものと同等の形質膜

酸性化速度が低下した。このことは 2 つの異なるエンドおよび小胞タンパク質の取り込み（エンドサイトーシス）

サイトーシス経路があることを示唆する。Calmodulin 阻害が必要不可欠である。膜容量測定法と pH 感受性蛍光色素剤あるいは Ca2+-calmodulin-Munc13-1 シグナル伝達経路の（anti-synaptotagmin2-cypHer5E）を用いた pH イメージン阻害により，膜の取り込みは損なわれない一方で，グを組み合わせ，カリックス型シナプス前終末で小胞膜おsynaptotagmin2 の取り込みのみが損なわれた。これらの結よび小胞タンパク質の取り込みを同時測定し，両者の動態

果は，小胞膜と小胞タンパク質の協調的なエンドサイトーを比較した。遅いエンドサイトーシスを誘発した場合，膜シスが刺激依存的または Ca2+依存的に制御されていることと synaptotagmin2 は同時に取り込まれた。速いエンドサイを示唆する。

（5）分界条床核における GluD1/Cbln1 複合体は，結合腕傍核由来神経終末との接着形成に必須である
今野幸太郎 1，森

さくら 1，崎村建司 2，柚崎通介 3，渡辺雅彦 1（1 北海道大学，2 新潟大学，3 慶應義塾大学）

グルタミン酸受容体 GluD1 は高次脳機能領域に豊富に発GluD1 クラスターに入力する神経核を同定するために現する。GluD1 は情動表出に深く関わる脳領域の一つであovBST に逆行性トレーサーを注入した結果，橋の結合腕傍る分界条床核（BST）に特に高密度に発現している。背外側核において逆行性に標識された細胞が認められ，標識細胞

BST の亜核の 1 つである oval BST（ovBST）において GluD1

はコリン作動性/グルタミン酸作動性であることが明らか

はクラスター状に分布しているが，詳細な局在やシナプスとなった。さらに，標識細胞において GluD1 のリガンドの形成への関与は不明である。初めに GluD1 の局在解析を一つである Cbln1 の発現も認められた。最後に GluD1 およ行った結果，GluD1 クラスターは神経終末と細胞体およびび Cbln1 遺伝子欠損マウスを用いて，ovBST における樹状突起との間に形成される接着構造の後部に選択的な局

VAChT/VGluT2 共陽性終末数の変化を検討した結果，それ在が認められた。次に GluD1 クラスターに入力する神経終ぞれの遺伝子欠損マウスにおいてVAChT/VGluT2共陽性終末の神経化学特性を解析した結果，その多くは小胞性アセ

末数の著明な減少が認められた。以上の結果から，ovBST

チルコリン輸送体（VAChT）および小胞性グルタミン酸輸において GluD1 は Cbln1 を介して結合腕傍核との神経回路

送体 2（VGluT2）の２種類の神経化学マーカーを発現する構築に重要な役割を担っていることが明らかとなった。

コリン作動性/グルタミン酸作動性終末であった。続いて，（6）シナプス形成因子 Cbln1 の非運動性学習における役割の解析
大塚信太朗（慶應義塾大学）

C1q ファミリーに属する補体分子である Cbln1 は，小脳に発現するデルタ 2 型グルタミン酸受容体(GluD2)と結合

顆粒細胞軸索終末から放出され，プルキンエ細胞スパイン

し，顆粒細胞－プルキンエ細胞シナプスの形成および可塑307

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

性を制御する。しかし Cbln1 は小脳に局在するため，おも

非運動性学習に関わる前脳にも微量ながら存在することに運動制御に関わる分子であると考えられてきた。しかしが判明した。そこでこれら前脳と小脳に発現する Cbln1 が近年，さまざまな精神疾患に Cbln1/GluD が関連すること

どのように恐怖学習を制御するか調べるため，それぞれのや，GluD2 を欠損したヒトが重篤な認知機能障害を示すこ

領域選択的に Cbln1 遺伝子を欠損させたマウスを作製し，とが相次いで報告された。また Cbln1 の mRNA は嗅内皮解析を行った。その結果，前選択異的 Cbln1 欠損マウスは質や脳梁膨大皮質など，認知機能を司る前脳にも発現する

正常に恐怖学習を獲得できたが，獲得した学習を保持/想ことが分かってきた。しかし，どこに発現する Cbln1 が，起する能力が低下していた。一方で，小脳選択的 Cbln1 欠

どのような形で認知機能を制御するかはよく分かってい損マウスは学習の獲得が低下していたが，保持・想起にはない。そこで，我々は Cbln1 を欠損させたマウスが非運動有意な異常は見られなかった。以上のことから，恐怖学習

性学習に異常を示すか調べた。恐怖条件付け試験を用いてのプロセスにおいて，小脳の Cbln1 は学習の獲得に必要で恐怖学習を解析したところ，Cbln1 欠損マウスは学習の獲あり，獲得された情報の保持・想起には前脳の Cbln1 が機得と保持・想起の両方が著しく低下していることが判明し能することで，恐怖学習に必須の役割を果たしていることた。また高感度抗 Cbln1 抗体を用いた免疫組織化学染色にが明らかとなった。

より，Cbln1 は小脳だけでなく，海馬や脳梁膨大皮質など（7）樹状突起スパイン内分子動態解析
小橋一喜 1，井上康博 2，岡部繁男 1（1 東京大学，2 京都大学）

樹状突起スパイン内での分子動態を定量的に測定す

動態を直接測定する必要がある。蛍光退色後回復法

ることは，定常状態あるいは可塑性誘導時のシナプス後（FRAP）や光変換タンパク質を利用した類似の測定法

部分子や細胞骨格の動態を理解する上で重要である。スを用いることで，スパインネックを介したスパインと樹

パイン内には，シナプス後肥厚部，アクチン線維，細胞状突起シャフトの分子交換速度を測定することは出来

内小器官が存在している。これらの細胞内構造はスパイ

るが，スパイン内部での分子拡散自体を測定することはン内での分子動態を制御しており，一方でスパイン内でできない。そこで，わたしたちは画像相関法を用いたスの分子動態は細胞内構造の安定性に影響していると予

パイン内分子拡散測定の可能性を検討した。さらに，薬想される。このような制御機構が実際にスパイン内で起剤処理やプローブを変化させることでみかけの拡散がこっているかを理解するためには，スパイン内での分子どのように変化するかを調べた。

（8）Ca2+シグナリングの可視化プローブの開発と多重イメージング
藤井哉，井上昌俊，尾藤晴彦（東京大学）

記憶・学習などの高次脳機能には，Ca2+流入によって性化パターンについてはほとんど解明されていない。そ引き起こされるシグナル伝達が重要な役割を果たしてこで，我々は Ca2+/CaM 依存的リン酸化酵素（CaM キナー

おり，いつ，どの神経細胞のどの細胞内ドメインにおいゼ）や Ca2+/CaM 依存的脱リン酸化酵素（カルシニューて活性化されるのかを明らかにすることが高次脳機能リン）が活性化に伴ってコンフォメーションを変化させの生化学的基盤の理解に非常に重要な課題である。しかることを利用し，酵素活性を可視化できる FRET プロー

し，神経細胞における Ca2+シグナル伝達の時空間的な活ブを新規に開発した。また，近年開発された長波長蛍光308研究会報告タンパク質やストークスシフトの大きな蛍光タンパクカルシニューリンの活性化の時空間パターンを明らか

質を用いることで，紫外光による光操作を行いながら二にすることで，神経細胞における生化学的な情報処理機

つの FRET プローブを同時に計測することが可能な構の一端を明らかにした。また，最近開発した赤色 Ca2+dFOMA 法を開発した。dFOMA 法を利用することで，神インディケーターなど，多重イメージングを可能にする

経入力と細胞内シグナルの間の入出力特性を明らかにための蛍光プローブと，それらを用いた多重イメージン

するとともに，シナプスにおける CaM キナーゼおよびグによる神経情報処理機能への応用を紹介する。

（9）高速超解像・1 分子顕微鏡の開発と応用
岡田康志（東京大学・理化学研究所）

精製した個別タンパク質の構造および細胞･個体レベ

索輸送小胞の計測を目標として開発した顕微鏡である。

ルでの生理的機能については，多数の知見が蓄積されてスピニングディスク式共焦点顕微鏡の光学系をベースいる。しかし，この両者の階層を繋ぐことは容易ではなに し た 独 自 手 法 の 開 発 に よ り ， 時 間 分 解 能 10 ms

い。私たちは，細胞の中で機能するタンパク質分子を直（100FPS），空間分解能 100 nm を達成することに成功

接計測すること，タンパク質分子が生理機能を発現するした。後者は，細胞質を自由拡散する蛍光タンパク質分場である複合体や細胞内小器官などの微細構造とその子の一分子イメージングを可能とする手法で，結合反応動態を計測し理解することが，重要であると考え，その速度定数（kon）を細胞内で計測することを目標として開ための技術を開発し，細胞内物質輸送の研究に応用して発してきた。
本講演では，両手法の原理を概説し，得られた画像やきた。
今回は，その中から高速超解像顕微鏡と高速一分子顕結果について紹介することで，cellular neuroscience 特に

微鏡の 2 つの顕微鏡法について紹介したい。前者は，軸synapse の研究への応用の可能性について議論したい。

（10）幼若ラット calyx of Held シナプスにおける NMDA 受容体依存性シナプス前抑制
大島知子，鷹合秀輝（国立障害者リハビリテーションセンター）

NMDA 型グルタミン酸受容体は中枢神経系において質放出を抑制していることが分かった。しかしながらシ

多様な役割を担っており，シナプス後部だけでなくシナ

ナプス前末端に投与した Ca キレーターの BAPTA や GTP

プス前終末にも発現している。またシナプス前終末に発アナログの GTPγS は NMDA 受容体依存的カルシウム電現している NMDA 受容体の活性化は神経伝達物質放出

流抑制を阻害せず，シナプス前終末のカルシウム濃度とを制御していることが示唆されている。我々は中枢神経

G タンパク質の関与は否定された。グルタミン酸再取り系にあるグルタミン酸作動性のシナプス前終末の込阻害剤存在下での連続刺激実験では，カルシウム電流

NMDA 受容体の活性化が，カルシウム電流の減少を引き

減少を減弱させたことから，内在的グルタミン酸がシナ起こすことを見出した。この現象は GluN2 サブユニット

プス前末端の NMDA 受容体を活性化することが示唆さ依存的に起こり，これにより活動電位依存的神経伝達物

れた。

309

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（11）シナプス小胞内 pH イメージングによる抑制性伝達物質充填機構の解析
江頭良明（同志社大学）

抑制性神経伝達物質である GABA のシナプス小胞へ抑制性シナプスを区別するために，VGAT-Venus トラの充填は，小胞膜上の液胞性 H+-ATPase により形成されンスジェニックマウスから培養海馬ニューロン作成し，る H+の電気化学的勾配を駆動力とした二次輸送であり，

syp-mOr による小胞内 pH 測定を行った。グルタミン酸

輸送体として VGAT が知られている。これまで，伝達物性小胞が pH5.8 であるのに対して GABA 性小胞は pH6.4

質の小胞充填機構の研究は，精製したシナプス小胞や輸と有意に高かった。さらに，刺激によるエクソサイトー

送体タンパク質を再構成した脂質膜を用いて行われてシス後の蛍光変化を測定したところ，
GABA 性小胞では，きたが，GABA の取込み機構については，H+との対向輸

エンドサイトーシスに続いて，静止状態での pH よりもCl-との共輸送とする２つの説が提唱され深くなる酸性化とその後のゆっくりとしたアルカリ化

るなど，解決されていない。この矛盾の１つの原因としが生じていることが明らかとなった。GABA の充填と小ては，生理的環境下での pH 勾配や小胞内外のその他の胞 内 pH 動 態 と の 関 連 を 調 べ る た め に ， VGAT のイオン組成が分かっておらず，研究ごとに測定条件が異conditional KO を行ったところ，静止状態の pH が 6.0 へなっていたことが挙げられる。従って，機能的なシナプと小さくなり，またエンドサイトーシス後の二相性の pHスで小胞内イオン環境を記述することが求められてき変動も見られなくなった。これらの結果は，GABA/H+対た。特に，駆動力となる H+の挙動は重要である。

向輸送モデルを支持するとともに，小胞からの GABA の送とする説と生きたニューロンでシナプス小胞内の pH をモニター

持続的な漏えいがあることを示唆している。さらに，エするためには，小胞タンパク質に pH 感受性の蛍光タン

ンドサイトーシス後の pH 変化を VGAT+/+と VGAT-/-の間パク質を融合させたプローブが有用である。中でもで比較することで，GABA の取込み速度を見積もった。

super-ecliptic pHluorin (SEP)の融合タンパク質は複数種類放出可能な小胞プールのほぼ全て（全体の約 50%）を動が報告されている。しかし SEP の pKa は 7.1 と比較的高員するような刺激の後では，生理的な温度であっても時く，小胞内 pH の定量には適さない。そこで，pKa が 6.5

定数で 25 秒を要することが分かった。この結果は，高の mOrange2 を synaptophysin に融合した新規プローブ

頻度発火時には GABA の充填が小胞の再利用に追いつ(syp-mOr)を作成した。この syp-mOr の有用性及び興奮性かない可能性を示している。

シナプス小胞での H+の挙動はすでに報告している。

（12）Vesicular GABA Uptake can be a Rate-Limiting Step for the Recovery of Inhibitory
Neurotransmission from Activity-Dependent Synaptic Depression
山下愛美，堀哲也（同志社大学）

高橋智幸（沖縄科学技術大学院大学）

単離したシナプス小胞を用いた生化学的手法により，における神経伝達物質補充速度を，スライス標本上にて神経伝達物質がシナプス小胞に充填されるには数分～測定する方法が確立された（Hori and Takahashi, Neuron,

数十分かかることが報告されている。しかしその速度で2012）。しかし，抑制性シナプスに関しては，実験系がは，高頻度刺激下においては，伝達物質の充填が追い付確立しておらず，今までに測定された例はなかった。そかず，伝達物質の充填過程が律速になっている可能性がこで，抑制性神経伝達物質である GABA がシナプス小胞ある。充填速度を正確に測る方法は今までになかったが，へ充填される速度の測定を試みた。小脳スライス標本を細胞内神経伝達物質 uncaging 法により，興奮性シナプス

用いて，抑制性介在細胞とプルキンエ細胞から同時ホー310

研究会報告ルセル記録を行い，uncaging 法および電極内のガラス細ン酸の充填速度と比べると非常に遅いことが判明した。

管から既知の濃度の GABA を注入する細胞内灌流法をまた，高頻度発火時において，GABA の充填速度が回復

組み合わせることにより，GABA の充填速度がグルタミ

速度を決定している可能性も示唆された。

（13）EGTA によるナノドメイン Ca の抑制
中村行宏（東京慈恵会医科大学）

シナプス前末端における電位依存性 Ca チャネルとシナス小胞開口放出シミュレーションを行い，EGTA による開プス小胞の距離は，Ca キレータ EGTA によるシナプス伝口放出抑制作用を予測した。その結果，Ca チャネル近傍

達抑制作用をもとに推定され，EGTA がシナプス伝達を抑に位置する小胞の開口放出抑制率は Ca チャネルの単一制する場合は Ca マイクロドメイン（＞100 nm）
によって，チャネル電流の振幅や開口時間によって変化することが抑制がない場合は Ca ナノドメイン（＜100 nm）によって示された。Ca チャネルの開口時間が 1ms 以下の場合，Caシナプス小胞の開口放出が誘発されると考えられてきた。

チャネルから 20 nm の距離の小胞の開口放出は EGTA に

しかし，この解釈の理論的背景となる linearized buffer

よって部分的に抑制され，EGTA は Ca ナノドメインを抑approximation は Ca 濃度勾配の定常状態が即時に成立する

制すると結論された。EGTA の作用の有無にのみ基づいてことを前提としており，活動電位によって誘発される速いCa チャネル－小胞間距離を推定することは適切でなく，Ca2+流入に対してはこの前提が成立するか検討の余地が実験データの解釈にあたっては Ca チャネル電流の振幅とあった。我々は，シナプス前末端の Ca 拡散およびシナプ

持続時間を考慮する必要がある。

（14）シナプス小胞放出特性と連関する超分子集合体の可視化解析
坂本寛和（東京大学）

化学シナプスにおける神経伝達物質放出の強度は，1)ケールで共局在していることが分かった。シナプスあた

シナプス小胞放出部位の個数，2) 放出確率及び 3) 充填

りの Munc13-1 超分子集合体の個数はグルタミン酸イされる神経伝達物質の量の三つの特性によって決まる。

メージングで定量した機能的な放出部位の個数と一致

しかしながら，これらの特性がどのような分子メカニズ

しており，Munc13-1 超分子集合体がシナプス小胞放出部

ムよって実装されているのか不明である。我々は，単一位であることを示している。また，Cav2.1 と Munc13-1

シナプスグルタミン酸イメージングと超解像イメージ

超分子集合体との距離はシナプス毎に異なっていたが，ングを組み合わせることで，シナプス小胞放出部位の個この距離が近いシナプスほど放出確率が高い傾向がみ

数及び放出確率を決定する超分子メカニズムを明らかられた。今回の研究結果は，ナノサイズの超分子構造とにした。3D-STORM 顕微鏡を用いた観察によって，シナプスの機能的側面とを結びつけた重要な成果であMunc13-1 は海馬培養神経細胞シナプスにおいて 10 個以るため，生理研研究会「シナプス伝達の細胞分子調節機上の分子で構成される 50~100 ナノメートルの超分子集構」にて発表を行った。

合体として離散的に存在し，syntaxin-1 とナノメートルス311

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（15）１細胞実時間分泌計測及び１細胞選択的回収法による免疫細胞の不均一性の解析
上村想太郎（東京大学）

細胞は外部の刺激に応答することで時々刻々と細胞のれたマウス ILC2 からの IL-13 サイトカイン分泌を同時

表現型を変化させることが一般的に知られている。特に免観察した。その結果，分泌開始時間は刺激後 30 分から数

疫細胞の一部では刺激応答によって細胞間相互作用に必時間に及び，非常にばらつくことがわかった。さらに IL-

要なシグナルとしてインターロイキンなどの炎症性サイ

33 存在下では全体の約 40%の細胞から数回にわたる断トカインなどを細胞内から細胞外へ分泌することが特徴

続的な分泌動態が観察され，IL-2/IL-25 存在下では全体的である。近年，１細胞計測の進歩により同種の免疫細胞の約 10%の細胞から一過的な IL-13 分泌が観察された。

に対して一様に刺激を与えても分泌応答が個々の細胞毎

この結果から分泌応答は細胞毎に分泌量だけでなく，分に大きくばらつくことがわかってきた。

泌開始時間，分泌回数など様々な点で不均一性があるこ

我々は全反射照明による局所蛍光検出とサンドイッとが明らかとなった。一様に刺激を同じタイミングで与チ蛍光イムノアッセイを組み合わせ，生きた１細胞からえているのになぜこのような不均一性が生まれるのか分泌された分子をリアルタイムに検出することが可能を調べるために我々は個々の細胞の分泌応答を観察し，な分泌実時間動態観測可能な実験系を構築・改良し，こ分泌開始直後の細胞のみを選択的に回収した場合と刺れらの現象を高分解能のシグナルで長時間生きたまま，

激開始から一定時間後の細胞を回収した場合で分泌タさらに１つのチップにおいて４つの条件で同時に計測

ンパク質をコードしている mRNA の量を RT-qPCR 法にすることに成功した。

よって比較定量した。その結果，分泌開始直後に細胞を我々は今回，理化学研究所の茂呂和世らにより発見さ回収した場合にのみ mRNA 量と分泌量との間の相関をれた全く新しい免疫細胞（Moro K et al., Nature, 463, 540-

見出すことができたことから，細胞内情報の時間変動が544 (2010)）である 2 型自然リンパ球（Group 2 innate

非常に速いことを示唆することができた。本講演ではこlymphoid cells（ILC2s））を用いた。無刺激，IL-2 存在下，れらの mRNA 量と分泌動態との関係性について紹介し，

IL2/IL-25 存在下，IL-33 存在下の 4 条件にそれぞれ置かさらに我々の技術の応用の可能性についても議論する。

312

研究会報告７．行動を制御する神経ネットワーク機能の解明に向けて2016 年 12 月 9 日－12 月 10 日
代表・世話人：松本正幸（筑波大学・医学医療系）
所内対応者：南部篤（生体システム）（１）行動ゴールの達成における前頭葉-大脳基底核連関
中山義久（東京都医学研）（２）カテゴリに基づく論理的思考と行動制御の神経機構
細川貴之（東北大）（３）ラットにおける視空間作業記憶の神経機構
小山佳（東北大）（４）時間情報処理における小脳の役割
植松明子（北大）（５）環境に適した判断を支えるサル頭頂葉の神経活動
須田悠紀（玉川大）（６）Neural pathways to induction visually guided saccades after V1 lesion
Rikako Kato（Kyoto University）（７）Electrophysiological study of a L-dopa-induced dyskinesia mouse modelDwi Wahyu Indriani（生理研）（８）随意運動におけるサル脊髄一次感覚ニューロンの活動
戸松彩花（国立精神・神経センター）（９）中脳ドーパミンニューロンの報酬予測誤差表現に寄与する視覚情報入力神経経路に関する研究
高桑徳宏（京大）（10）サル中脳ドーパミンニューロンによる自己および他者の報酬情報表現
則武

厚（関西医大）（11）サル DREADD システムを利用し報酬価値情報の処理経路を探る
藤本（12）皮質線条体路による意思決定の制御機構

淳（放医研）-神経回路選択的な操作システムの開発から吉岡望（福島県立医大）【参加者名】
松本正幸（筑波大学），高田昌彦，宮地重弘，上園志織，野暢哉，中山義久，横山

田辺創思（京都大学霊長類研究所），菊田里美（東邦大合研究所），南本敬史，藤本学），小山内実，筒井健一郎，細川貴之，小山佳，

発機構放射線医学総合研究所），竹谷隆司，植松明子（北孫

俊樹（東北大学），吉岡望，加藤成樹海道大学），須田悠紀（玉川大学脳科学研究所），戸松（福島県立医科大学），西村幸男，加藤利佳子，高桑徳

彩花（国立精神・神経医療研究センター神経研究所），

宏（京都大学），宇賀貴紀（山梨大学），星則武厚（関西医科大学），水谷晃大（愛知学院大学）

祖文，関

英司，佐

修，石田裕昭（東京都医学総淳（量子科学技術研究開【概要】
脳は，眼や耳などの感覚器官を通して外界の情報を受

それらを統合，認識，記憶と照合することによって適切

け取り，血糖値や水分濃度など体内の情報をモニターし，な行動を決定・発現する。このような脳のプロセスを解313

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

明しようとするシステム神経科学は，各脳領域の神経活や他の小型動物に限られていたこれらの技術が，より大動がどのような情報をコードし，その活動が動物の行動型の霊長類モデル動物にも適用が可能になりつつあり，をどう制御するのかに注目してきた。その一方，近年，革新的技術を用いて高次脳機能を解明しようとするシ

個々の脳領域だけではなく，各領域をつなぐネットワー

ステム神経科学の動向に注目が集まっている。本研究会

クの役割に注目した研究が急速に増えつつある。このよでは，知覚や認知，情動，運動制御などを研究対象とすうな研究は，光遺伝学やイメージング技術など，目的のる新進気鋭の若手システム神経科学者に最新の成果を神経ネットワークの活動を操作・可視化する革新的な手持ち寄ってもらい，その方向性などを議論し，今後の研法の開発によって大きく発展した。特に近年は，齧歯類究の発展につなげることを目的とする。

（1）行動ゴールの達成における前頭葉・大脳基底核連関
中山義久（東京都医学総合研究所 前頭葉機能プロジェクト）

前頭葉は大脳基底核とループ回路を形成し，ゴール指れる。これらの特徴によって，ゴール（到達ターゲット

向的行動に関与することが示唆されている。しかし，複の相対的な左右位置）の決定およびアクション（到達運

数存在する前頭葉領域の役割の差異や，前頭葉と大脳基動の方向）の選択や実行の過程を時間的に分離し，検討

底核がどのように連関してゴール指向的行動が達成さすることが可能となった。この課題を遂行中のサルかられているのかは不明な点が多い。本研究では，外側前頭細胞活動を記録したところ，1) 指示刺激の視覚的特徴を前野の腹側部（vlPFC）および背側部（dlPFC），運動前

反映する細胞，2) 指示刺激が指示するゴールを反映する

野背側部の前方部（pre-PMd）と後方部（PMd），運動前細胞，3) アクション決定を反映する細胞，4) アクション

野腹側部（PMv），帯状皮質運動野尾側部（CMAc），一の準備や実行に関与する細胞が記録された。細胞活動集

次運動野（M1）および大脳基底核の淡蒼球（GP）の８領団について，行動要素（ゴールやアクションなど）に対域を対象として，ゴール指向的行動における関与を検討する選択性と，行動課題中の細胞活動の変動のパターン

した。ゴール指向的行動が，ゴールを決定すること（た（クラスター分析）について解析を行った。その結果，

とえば「赤信号を見て止まる」）と，適切なアクション

1) 指示刺激の視覚的特性の処理は主に vlPFC が関与すを選択すること（たとえば「ブレーキレバーを握る」ある，2) ゴールの決定およびアクションの選択やそれらのるいは「ブレーキペダルを踏む」）によって達成される

情報の保持には主に vlPFC，dlPFC，pre-PMd，PMd が関とみなすことができることに着目し，以下のような行動与する，3) アクションの準備・実行には主に PMd，PMv，

課題を作成した。まず画面に指示刺激として図形（黄色M1 が関与する，4) CMAc はアクションの内容によらずい四角形や青いプラスなど）を提示し，次に選択刺激と動作全般の実行に関与する，5) GP はゴールやアクショ

して 2 つ横に並んだ灰色の四角形のペアを提示する。選ンの決定に関与するがそれらの情報の保持には関与し択刺激が白色に変わったら，左右の四角形のうち適切なない，ということを示唆する結果が得られた。これらの方に到達すると報酬が与えられる。左右のどちらが正解

結果は，ゴール指向的行動において前頭葉が大脳基底核であるかは，指示刺激によって指示される（たとえば黄と連携し，それぞれの領域が特異的な関与をすることを

色い四角形なら右，青いプラスなら左）。選択刺激は試示唆する。

行によって画面の左右方向のランダムな位置に提示さ314

研究会報告（2）カテゴリに基づく論理的思考と行動制御の神経機構
細川貴之（東北大学大学院生命科学研究科 脳情報処理分野）

霊長類をはじめとする高等脊椎動物は，経験した事象

逆転」という２つの条件があった。実際サルは，全体逆（環境刺激）とその結果の関係を学ぶことで，将来起こ転において，１つの刺激で結果との関係性が変化したこることを予測し，環境に適応する能力をもっている。さとを経験すると，その他の刺激に対しては予測的に行動

らに複数の動物種において，同様の事象を何度も経験すを切り替えるようになった。

るうちに共通する特徴をもつ刺激同士をグループ（カテ我 々 は ， 経 頭 蓋 磁 気 刺 激 法 （ Transcranial magnetic

ゴリ）として認識するようになることが報告されている。

stimulation: TMS）によって前頭連合野のいくつかの領域異なるものを共通性に基づいてグループ化することはを低頻度刺激したとき，グループ逆転課題の成績がどの

論理的思考能力の１つであり，そのような論理的思考のような影響を受けるかを調べた。低頻度（1 Hz）の TMS

発達過程は人間の子供において詳しく調べられてきた。

を行うと，ターゲットにした脳領域の活動が抑制される

しかし論理的思考がどのような神経メカニズムによっことが知られており，非侵襲的に脳機能を阻害することて実現されているのかはまだよく分かっていない。

ができる。前頭連合野外側部（46 野および 12 野）を TMS

我々は論理的思考に関係する神経メカニズムを調べによって機能阻害すると，全体逆転における素早い行動

るため，提示された視覚刺激のカテゴリと現在のルール

適応に障害が見られた。一方，前頭連合野の背側部（9 野）に基づいて，どの結果（ジュースもしくは食塩水）が与を機能阻害した場合はそのような障害は見られなかっえられるかを予測する必要がある「グループ逆転課題」

た。部分逆転においてはいずれの場合も行動成績の低下

をサルに訓練した。この課題には，同じ結果を予告するは見られなかった。これらの結果は前頭連合野外側部

複数の刺激をカテゴリとして認識することでトップダ（主溝周辺部）がカテゴリに基づくトップダウン的な行

ウン的に行動を適応させることができる「全体逆転」と，動制御に関与していることを示唆している。

そのようなカテゴリの情報を使うことができない「部分（3）ラットにおける視空間作業記憶の神経機構
小山佳 （ 東北大学 大学院生命科学研究科）

視空間作業記憶については，主にサルを使った電気生の正答率で課題を遂行することができるようになった。

理学的測定や機能阻害実験，およびヒトの脳機能イメー

次に，課題の訓練が完了したラットの内側前頭前野，おジングにより，前頭連合野や頭頂連合野が重要な役割をよび頭頂皮質から単一ニューロン活動記録を行った。そ果たしていることが明らかになっている。一方で，げっの結果，内側前頭前野の背側部（dmPFC），および後頭歯類の脳において，視空間作業記憶がどのように実現さ頂皮質（PPC）に，課題の遅延期間に，手がかり刺激の位れているのか，霊長類と同様の視空間作業記憶のための置や運動の方向に選択的で持続的な活動を示す細胞が神経機構があるのかどうかについては，いまだ不明な点

多数存在することを見出した。また，これらの領域の神が多い。本発表では，私たちが最近行っている，げっ歯経活動をムシモールの注入によって抑制したところ，類の視空間作業記憶機構を調べるための研究を紹介す

dmPFC の阻害が，遅延期間の長さに依存的な課題成績のる。

低下を，PPC の阻害が，遅延期間の長さに非依存的な課

まず，ラットの視空間作業記憶を調べる為に，霊長類

題成績の低下を引き起こすことを見出した。これらの結で標準的に用いられてきた遅延反応課題を，頭部を固定

果は，げっ歯類においても，霊長類と同様に，PFC およ

されたラットに訓練したところ，2 か月以内に 70％以上

び PPC が視空間作業記憶の実現に重要な役割を果たし315

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）ていること，特に dmPFC がその保持にかかわっている

ニューロンの組織学的な解析を行った。その結果，これことを示唆している。

らのニューロンは，主に３層および５層の錐体細胞で，さらに，最近私たちが独自開発した，細胞外から電気線条体に投射するものが多いことを見出した。この結果的活動の記録を行った細胞に，蛍光タンパク質の遺伝子

は，視空間作業記憶の保持とかかわりが深いと考えられを電気的に注入することにより標識を行う，新規な細胞ている遅延期間の持続的発火には，前頭前野－線条体を標識法を用いて，視空間作業記憶の保持とかかわりが深結ぶ閉回路が関与していることを示唆するものである。

いと考えられている，遅延期間に持続的な活動を示す（4）時間情報処理における小脳の役割
植松明子（北海道大学医学研究科）

近年，神経心理学研究や脳画像研究により，小脳が時

経活動を一過性に高めて，反応時間の変化を調べた。刺間情報処理に関与していることが示唆されている。以前

激提示間隔 (ISI)，150，400，600 ms の条件下で，oddball

我々は，繰り返し刺激のタイミングを予測するようにサの直前 100〜200 ms 前に電気刺激の結果，すべての ISIルを訓練し（Oddball 課題），サルの小脳歯状核から神経条件で反応時間が有意に短縮した(t-test, p < 0.05)。この活動を記録した（Ohmae et al., J Neurosci, 2013）。このと効果は両側性であった。また，ISI 400 ms の条件下で，電き記録した神経活動は，繰り返し刺激に応答した発火頻

気刺激のタイミングを 100 ms ずつ早めていったところ，度の増減を示し，その程度は刺激が繰り返されるに従い

電気刺激のタイミングに対して反応時間の短縮の度合強くなるという特徴を持っていた。加えて，記録部位のいは線形ではなかった。さらに，繰り返し刺激の早期の不活化ではタイミング予測を必要とする行動が遅延し電気刺激では眼球運動は生じなかった。以上の結果から，た。これらの結果から，神経活動がタイミング予測に関

小脳歯状核での神経活動は，単なる眼球運動開始シグナ

与していることが明らかになったが，具体的に行動のどルではなく視覚刺激の提示タイミングを反映しており，の側面にこの信号が使われているかは検証の余地がこの信号が下流で欠落検出に用いられていることが示あった。そこで今回，①神経活動とタイミング予測の因唆された。第 2 の実験では，歯状核への橋核からのグル

果関係を調べるための微小電気刺激実験と②神経活動

タミン酸性の入力と小脳皮質プルキンエ細胞からのの生成に小脳がどのように関与しているかを明らかに

GABA 性の入力を薬理学的に遮断し，その前後で歯状核するための微量薬物注入実験を行った。

の神経活動変化を記録した。GABA 性入力の遮断には

行動課題は先行研究と同様に oddball 課題を用いた。

GABAA 受容体拮抗薬の gabazine，グルタミン酸性入力

この課題では，サルがスクリーン中央の固視点を見つめの遮断には AMPA 型受容体拮抗薬である NBQX とると右または左に視標が提示される。サルが固視を続け

NMDA 型受容体拮抗薬である CPP を用いた。gabazine のると，固視点の周囲に視覚刺激が一定の時間間隔で繰り投与によって神経活動のベースラインの上昇と繰り返

返し提示される。繰り返し刺激は，約 3〜5 秒後ふいに一し刺激に対する感覚応答の減少傾向が見られた。一方，

つ欠落する。この欠落を検出するとサルは視標に向かっNBQX と CPP 投与では神経活動のベースラインの変化て目を動かす。欠落検出のためには，サルは次の視覚刺と感覚応答の変化は各ニューロンによって異なってい

激提示のタイミングを予測しなければならない。

た。今回，これまでに得られた知見を発表する。

第 1 の実験では，微小電気刺激により小脳歯状核の神316

研究会報告（5）環境に適した判断を支えるサル頭頂葉の神経活動
須田悠紀（玉川大学脳科学研究所）

膨大な情報に満ちた外界から，必要な情報を取り出し

れら結果は，LIP 野神経細胞が課題環境に応じて必要な

適切な判断を下すことは，生きる上で必要不可欠な能力

情報をダイナミックに蓄積し，どこに目を向ければよいである。しかし，異なる環境下では判断に必要な情報はのか判断していることを示唆する。

必ずしも不変ではない。ある時には必要であった情報がさらに，我々は，この環境適応的な判断能力へ及ぼす別の環境では不要なものとなりうる中，ヒトはどのよう

NMDA 受容体の働きを明らかにするため，同様のタスにしてその時々の環境に応じた判断を下すことが出来

クスイッチ課題を行っている際の LIP 野神経活動がるのだろうか。

NMDA 受容体拮抗薬ケタミンの全身投与によりどのよ

頭頂葉 LIP 野では，判断に必要な情報の蓄積及び閾値うに変化するのか調べた。その結果，運動方向弁別課への到達に伴う判断の確定というプロセスが確認され題において，課題に不必要な奥行き情報に対する感度ている。我々は，判断に必要な情報がそれぞれ異なる運が，行動成績と LIP 野活動いずれにおいてもケタミン

動方向弁別課題と奥行き弁別課題を使ったタスクス

投与に伴って上昇することを明らかにした。さらに，イッチ課題を用いて，サル頭頂葉 LIP 野の活動が異なる

視覚刺激からサッケード運動までの反応時間は，ケタ

環境下でどのように変化するのか調べた。その結果，LIP

ミン投与に伴い刺激強度非依存的に一定時間遅れ，LIP

野神経細胞の build-up 活動は，ドットの動きと奥行きの野 build-up 活動の開始時間の遅延と相関関係にあること

いずれに対しても，課題遂行に必要な情報となった場合も明らかにした。これら結果は，環境適応的な判断ににのみ刺激強度依存的に変化することを明らかにした。

おける不必要な情報処理の感度調節，および判断に必

その一方で，サッケード運動直前においては行っている

要な情報の蓄積活動の開始に NMDA 受容体が関与する

課題や刺激強度に関わらず同程度の活動に収束した。こ

可能性を示唆する。

（6）Neural pathways to induction visually guided saccades after V1 lesion
Rikako Kato（Graduate School of Medicine, Kyoto University）
The damage to the primary visual cortex (V1) causes loss ofthe monkeys failed to localize the target at the spatial

the subject’s visual awareness in the affected visual field; therepresentation of the injection site on the SC retinotopic map.

subject cannot “see” anything. However, some patients have anThis result suggested that retinotectal pathway is a critical gate

ability to localize the visual target by eye movements orof visual information after V1 lesion. Second, to identify theforearm reaching without visual awareness. This phenomenon

brain area associated with visually guided saccade after V1

is called ‘blindsight’.

lesion, we measured regional cerebral blood flow (rCBF) using

To identify the neural pathways for induction of visuallya Positron emission tomography (PET) while monkeys with V1

guided saccades after V1 lesion, we conducted a series oflesion performed visually guided saccades. Before V1 lesion,

experiments as follows. First, to test whether the retinotectal

the highest association with visually guided saccades was

pathway, direct projection from the retina to superior colliculus

found in the occipital cortex. The cluster included several(SC), contributes to visually guided saccades after V1 lesion,visual areas, V1, V2, V3, V4 and STP. However, after V1

we inactivated the SC of monkeys with unilateral V1 lesion bylesion, significant associations in early visual cortices of

microinjection of muscimol and analyzed the effects on

ipsilesional hemisphere disappeared except V3 and MST/MT.

visually guided saccades. After ipsilesional SC inactivation,

Highest association in the ipsilesional hemisphere was found317

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

in the lateral intraparietal area (LIP). To test whether LIP

guidedsaccadepeformances.

And,

inactivationofneurons respond to the visual stimulus and yield a presaccadic

contralesional LIP also impaired visually guided saccades to aactivity after V1 lesion, we recorded single unit activity of LIPtarget in the affected visual field, while saccades towards theneurons while the monkeys with V1 lesion performed visuallyintact visual field remained unaffected. Thus, LIP of both sides

guided saccade task. Ipsilesional LIP neurons showed visualcausally contributed to the visually guided saccades to the

responses to the visual target in the affected visual field andtarget in the affected visual filed. Taken together, V1 lesion

presaccadic activity for the saccade toward the affected visualcaused a loss of many visual pathways via V1 and a relative

field. And, we examined the effects of LIP inactivation bycontribution of LIP to the control of visually guided saccades

muscimol injection on the visually guided saccade after V1

was significantly enhanced; presumably mediated pathways

lesion. Ipsilesinal LIP inactivation caused a deficit of visually

via SC and MST/MT.

（7）Electrophysiological study of a L-dopa-induced dyskinesia mouse modelDwi Wahyu Indriani，Hiromi Sano，Satomi Chiken，Atsushi Nambu（生理研 生体システム）

L-dopa induced dyskinesia (LID) refers to abnormal

dyskinesia-off (at least 24 hours after last L-dopa injection),

involuntary movements (AIMs), including movements withand dyskinesia-on (20-120 minutes after L-dopa injection,

dystonic posture, choreiform, or stereotypic features. LID iswhen mice develop dyskinesia) conditions. Spontaneous

one of major complications after long-term use of L-dopa

neuronal activities of GP and SNr neurons showed a little

treatment in advanced stage of Parkinson`s disease (PD). PD isdifference

neurodegenerative disease resulting from the degeneration ofdyskinesia-on conditions. In the GP, cortically evoked late

dopaminergic neurons in the substantia nigra pars compacta.

excitation was increased during PD and dyskinesia-off, but it

Therefore,oral

was decreased during dyskinesia-on. In the SNr, corticallyadministration of L-dopa remains as the standard treatment forevoked inhibition and late excitation were decreased during PD.

PD. To elucidate the mechanism of LID, we examined

Similar responses with increased inhibition can be seen during

spontaneous neuronal activities of the basal ganglia (BG) anddyskinesia-off, suggesting latent changes after repetitive L-

motor cortex-induced response patterns in the BG, especiallydopa treatment. During dyskinesia-on, cortically evoked

globus pallidus (GP, external segment of the globus pallidus ininhibition was prolonged, and late excitation was reduced inprimates) and substantia nigra pars reticulata (SNr) of LID

the SNr. Cortically evoked excitation, inhibition and latemice under awake state. PD mice were made by injecting 6-

excitation are considered to be mediated by the hyperdirect,hydroxydopamine (6-OHDA) into the right medial forebrain

direct, and indirect pathways, respectively. Thus, LID can bebundle (MFB). Then, PD mice were injected intraperitoneallyexplained by increased facilitatory signal for movementswith L-dopa for 11 days, resulting in development of LID.

through the direct pathway and decreased stop signal throughNeuronal activities of GP and SNr neurons were recorded fromthe indirect pathway.

dopamine

replacement

therapywith

control (sham-lesioned mice), PD (6-OHDA lesioned mice),

318

betweencontrol,PD,dyskinesia-off,and研究会報告（8）随意運動におけるサル脊髄一次感覚ニューロンの活動
戸松彩花（国立精神•神経医療研究センター 神経研究所）

脊髄は各筋への出力の最終中継地であると同時に，末その結果，随意運動期に関しては，以下の３点の知見

梢感覚入力の最初の中継地である。特に霊長類からヒトが得られた。（１）入力する末梢神経が異なると，随意に見られる精緻な手の運動制御に関しては，入力と出力

運動中の一次感覚介在ニューロン活動の至適方向も異が相互作用する最初の場所として，脊髄を含む神経回路なる。（２）随意運動中には，筋神経から一次感覚介在が非常に重要な役割を担っていると考えられる。この脊ニューロンへの刺激効果が上昇する。関ら（2003）は，髄内や脳幹，大脳皮質を含めた神経回路の機能解明のた

皮膚神経入力が随意運動中にシナプス前抑制を受ける

めに多くの研究がなされ，各種反射のメカニズムに関しことを報告しており，筋神経はその逆となっている可能ては教科書的な基礎知識が豊富であるが，随意運動の制性がある。
（３）筋神経入力を受ける一次感覚介在ニュー御にこれらがどう関わっているかについては未だに謎

ロンの中には，支配筋の伸張に感度が高いものと，支配が多い。

筋の収縮に感度が高いものという，対照的な機能をもつ

この問題へのひとつのアプローチとして，我々は手首

サブグループが存在する。

の屈曲／伸展運動を遂行中のサルの脊髄（C5-T1）より一以上より，サルの上肢の一次感覚介在ニューロンは，

次感覚介在ニューロン（末梢神経から直接入力を受ける

皮膚／筋，伸筋側／屈筋側などの末梢入力に応じた活動

脊髄介在ニューロン）の活動を記録し，運動制御のフェ特性を示すだけでなく，随意運動の制御中に機能を組織

イズ（安静期，準備期，随意的運動期，受動的運動期）

的に分担していると言える。すなわち，脊髄で最初に感を手がかりにその特徴を比較した。対象とした末梢神経

覚入力を受ける介在ニューロン群は，単なる感覚情報のは，純粋な筋神経である橈骨神経深枝，純粋な皮膚神経

中継点ではなく，運動制御に積極的な役割を果たす重要である橈骨神経浅枝，筋と皮膚の混合神経である正中神

なモジュールなのである。発表では上記以外の結果も交経であった。これらの支配領域は相対しており，橈骨神え，一次感覚介在ニューロンの活動特性を総合的に紹介

経は手背側伸筋群，正中神経は手掌側屈筋群である。

させていただきたい。

（9）中脳ドーパミンニューロンの報酬予測誤差表現に寄与する視覚情報入力神経経路に関する研究
高桑徳宏（京都大学医学研究科）

動物は物事の関連性を学習する連合学習を頻繁に行っており，特に臭いや音などの感覚情報とそれに続く

うな神経経路により伝達され，DA ニューロンに到達す
るかはまだ分かっていない。

報酬や罰などの結果の関係性に関する学習は古典的条Peter Redgrave らの一連の研究により，サルを含む複数

件付けと呼ばれる。古典的条件付けの成立にはドーパミ

種類の哺乳類で進化的に古い視覚システムである上丘

ン(DA)ニューロンの活動が重要とされている。大脳基底から中脳 DA ニューロンへの直接投射の神経経路がある

核黒質緻密部(SNc)または腹側被蓋野(VTA)の DA ニュー

こと，そして齧歯類を用いた麻酔下の実験により上丘を

ロンは自分が予想している報酬などの結果と実際に得経由する視覚情報により DA ニューロンの応答を誘発すられた結果の差，報酬予測誤差をコードしていると考えることが可能であることが示された。しかし，この神経られている。特に報酬や罰などを予測させる感覚刺激(多経路による視覚情報が学習の成立や DA ニューロンにおくの実験では視覚刺激が用いられている)に対しては，そける報酬予測誤差の応答に寄与しているかは明らかでの刺激が予測させる結果の価値を反映した大きさの応はない。そこで，本研究では片側第一次視覚野を損傷し答をする。しかし，目から入力された視覚刺激がどのよた非ヒト霊長類(ニホンザル)を対象に実験を行い，上丘319

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

を経由する視覚情報と視覚刺激を引き金にした連合学

CS を手掛かりに，将来の報酬との関係を学習することが習，さらに DA ニューロンの応答との因果関係を検証し可能であるのか，さらに中脳 DA ニューロンから単一ユた。

ニット記録を行うことにより上丘を経由する視覚情報

本実験でサルが行う古典的条件付け課題では，サルはによる DA ニューロンの活動を調べた。加えて，上丘を

画面中央を注視することが求められ，将来の報酬を予測経由する視覚情報とこれらの連合学習・DA ニューロン

させる条件刺激(CS)は周辺視野に提示される。さらに，の応答との因果関係を調べるため，上丘に GAVAA レセ

量の多い報酬(LR)と量の少ない報酬(SR)をそれぞれ予測

プターのアゴニストである muscimol を注入し，神経活動させる場所によって区別される 2 種類の CS を使用した。

の抑制を行い，この学習により獲得された行動と DA

これらの CS を第一次視覚野損傷の影響を受けた損傷

ニューロンの応答への影響をそれぞれ検証した。

視野に提示することで，入力される視覚情報は第一次視

今回の発表では上記の一連の研究から得られた結果

覚野を介さない(主に上丘を介すると考えられる)視覚経から得られた，上丘を経由する視覚情報の機能的な役割

路のみによって伝達される。この損傷視野に提示されたに関する結果を報告したい。

（10）サル中脳ドーパミンニューロンによる自己および他者の報酬情報表現
則武

厚（関西医科大学 生理学第二講座）

報酬は，生体が対象へ接近するか・しないかを決定づが手に入らないように設定した。2 頭のサルを対面してける主要因であり，個体の生存確率に関わる行動の動機

座らせ，その間に置かれているモニタ上に視覚刺激を呈づけや学習において重要な役割をはたす。これまで，一示し，各サルに異なる報酬確率を同時に知らせた。条件

個体内における報酬情報処理の解明に主眼が置かれてづけは 2 つの異なる文脈から成っており，ある条件づけ

いたが，進化の過程においては，個体の生存確率に影響

では，一方のサル（自己）の報酬確率のみが変化し他方する要因として「他者」が非常に重要な役割を果たしてのサル（他者）の報酬確率は一定で，もう 1 つの条件づいる。特に霊長類（ヒトやサル）では，他の哺乳類と比けでは，他者の報酬確率のみが変化し自己の報酬確率はべ集団サイズが大きく，複雑な社会的階層構造が存在し一定とした。

ている。そのため，報酬情報処理を一個体内だけで論じその結果，予測的に給水チューブを舐める期待行動

るには不十分であり，他者という環境要因がどのように（リッキング）の出現頻度が自己の報酬確率が高いほど自己の報酬情報に影響するのかを検討する必要があろ

多くなり，他者の報酬確率が高いほど少なくなった。こう。しかし現時点では他者の報酬情報をも考慮したシスのことは，サルが自己のみならず他者の報酬確率に影響

テム生理学研究は少ない。特に皮質下における神経活動を受け，自己の主観的価値を行動として表現しているこについては多くの点が未解明である。

とを意味する。また，このような行動の差異は，もう一

そこで，自己と他者が得られる報酬確率を操作した社

頭のサル (他者) が眼前にいなければ生じなかった。で会的な枠組みを用いた古典的条件づけをサルに行い，中はこの条件づけにおいて，中脳 DA ニューロンはどのよ

脳のドパミン（dopamine, DA）ニューロンから単一細胞

うな神経応答を示すのであろうか？自己の報酬確率の外神経応答を記録した。中脳 DA ニューロンは，実際にみが変化する文脈においては，これまでの知見と同様，得た報酬と予測した報酬の誤差である報酬予測誤差を

中脳 DA ニューロンは自己の報酬確率が高い程応答が増表現すると考えられているが，他者という環境要因がど加した。一方，他者の報酬確率のみが変化する文脈におのように自己の報酬情報表現に影響を与えるのかは，未いて，一部の細胞群では他者の報酬確率が高いほどそのだ解明されていない。そこでこの条件づけでは，自然界応答が低下した。これらの結果から，中脳 DA ニューロにおいて餌は有限でその獲得をめぐり他者とは競合関ンにおいて，自己のみならず他者の報酬情報をも加味し係にあることを模し，他者が餌を手に入れた場合には餌た新しい報酬価値の評価軸＝主観的な報酬予測誤差と320

研究会報告もいえる報酬情報が形成されていることが明らかとい。

なった。本セミナーでは，これら結果の詳細を報告した（11）サル DREADD システムを利用し報酬価値情報の処理経路を探る
藤本淳（国立研究開発法人量子科学技術研究機構 放射線医学総合研究所
脳機能イメージング研究部 システム神経回路研究チーム）

ある認知機能の神経基盤を解明するためには，関連領ている。変異型 G タンパク質共役受容体である野から神経活動を記録し神経表現を調べるとともに，神DREADDs は神経細胞の軸索終末部にも分布し，投射先

経活動の操作によって標的とする認知機能が因果的ににおけるシナプス伝達に関与することから，CNO を特定影響されることを示す必要がある。近年，化学遺伝学的の投射先へ局所注入することにより，標的神経路を選択

手 法 の ひ と つ で あ る DREADDs (Designer Receptors

的に操作することが可能である。この技術を利用し，Exclusively Activated by Designer Drugs) の登場により，従我々は報酬価値情報の処理への関連が予想される背内来の薬理学的手法と比べ高精度な神経活動操作が可能

側線条体(rmCD)から腹側淡蒼球（VP）への投射経路の因となったことから，さまざまな認知機能の神経基盤を特果的役割の解明をめざす。

定する試みが大きく進展すると期待されている。

本研究会では，DREADD システムによる神経路選択的

これまで，最適なウイルスベクターが存在しなかった操作実験に先立ち行われた，rmCD および VP の神経活ことから，DREADDs のサル実験への応用は遅れていた。

動記録実験について，結果を報告する。予備的な解析か

しかし，我々放医研グループは，遺伝学的手法と PET イ

ら，報酬量課題（Minamimoto ら J Neurophysiol, 2009）遂

メージングを融合させることにより，DREADD の発現を行中サル単一神経活動記録実験により，rmCD/VP で手がマカクサルの脳内で生きたまま評価し，特異的薬剤

かり刺激にもとづく報酬価値予測に関連した神経表現（Clozapine-N-Oxide, CNO）の全身投与により行動を制御が見出されている。これらの結果から，rmCD→VP 経路

するシステムを確立した（Nagai ら, Nat Comun, in press）。

の役割について議論する。また，DREADDs を用いた今次のステップとして，我々は DREADDs の特性を活か後のサル研究の展望についても議論したい。

し，特定の神経回路の因果的役割を調べる研究を開始し（12）皮質線条体路による意思決定の制御機構 -神経回路選択的な操作システムの開発から吉岡望，加藤成樹，小林和人（福島県立医科大学 医学部付属生体情報伝達研究所 生体機能研究部門）

ヒトを含む動物は，学習を重ねることで状況に応じたており，意思決定を担う神経回路として皮質線条体路が意思決定を円滑に下せる。経験が浅いときの意思決定は，注目される（Gremel et al., Neuron, 2016）。我々は，レン結果を予測しながら臨機応変に行動する“目標指向型”

チウイルスベクターに狂犬病ウイルスの感染力を付加で制御されるが，経験を積むことで繰り返してきた行動させることで効率的に遺伝子導入できる逆行性レンチを自動的に実行する“習慣型”の意思決定に切り替わる。

ウイルスベクターを開発し，これを神経回路の解析に利最近の研究では，前頭前野の眼窩前皮質から線条体に入用してきた（Kato et al., J Neurosci, 2011）。本研究では，力する皮質線条体路を薬理遺伝学で抑制することで，意感覚運動野に由来する皮質線条体路の生理機能を調べ思決定が目標指向型から習慣型に移行すると報告された。皮質線条体路は，主に大脳皮質 5 層に分布する皮質321

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

線条体ニューロンから起こり，線条体に興奮性の神経入

一次運動野の皮質線条体ニューロンは，投射様式の違力を送る。緑膿菌毒素とモノクローナル抗体の融合蛋白

いによって，脳梁を越えて両側の線条体に投射する質であるイムノトキシンの抗原分子を発現させるため

intratelencephalic type （IT 型）と，錐体路を下行しながに逆行性ウイルスベクターを線条体から感染させて，イ

ら同側の線条体に投射する pyramidal tract type（PT 型）

ムノトキシンを大脳皮質に注入することで，皮質線条体に分かれるが，それぞれを役割の違いは不明である。今路を選択的に破壊できる。一次運動野の皮質線条体

回，２種類のウイルスベクターに感染した神経細胞のみ

ニューロンを破壊したマウスでは，一般的な運動機能はで遺伝子発現を誘導するウイルスベクター二重感染法

正常であったが，レバー押し行動の反復学習による意思によって，皮質線条体ニューロンのサブタイプ選択的な決定の習慣化が起こらなかった。このマウスでは，覚せ遺伝子発現系を開発したので紹介する。現在，二重感染

い剤のアンフェタミンの反復投与によって誘導される

法と薬理遺伝学を組み合わせることで，IT 型と PT 型の意思決定の習慣化も起こらなかった。この結果から，一神経活動を選択的に操作するシステム開発も進めてい次運動野に由来する皮質線条体路は意思決定の習慣化る。

に不可欠であると考えられた。

322

研究会報告８．上皮膜輸送調節蛋白の異常と病態生理学の融合
2016 年 11 月 24 日－11 月 25 日
代表・世話人：河原克雅（北里大学医学部生理学）
所内対応者：古瀬幹夫（生理学研究所細胞構造研究部門）（１）日本における Cystic fibrosis の現状と CFTR 遺伝子変異
石黒洋，中莖みゆき，小澤祐加，谷口いつか，山本明子（名古屋大学大学院医学系研究科健康栄養医学）（２）日本人 CFTR 変異体の特性解析
中尾香菜子 1，石倉麗音奈 2，中莖みゆき 3，石黒洋 3，政池知子 2，相馬義郎 1（1 慶應義塾大学･医学部薬理学教室，2 東京理科大学理工学部･応用生物科学科，3 名古屋大学･大学院医学系研究科･健康栄養医学）（３）変異型 APOL1 は細胞内炎症性シグナリングを促進しポドサイト障害を増悪させる
若新英史 1，安西尚彦 1，Jeffrey Kopp 2（1 千葉大学大学院医学研究院薬理学，2 NIH, NIDDK, KDB）
（４）ラット耳下腺導管細胞の重炭酸イオン分泌時の細胞内 pH 動態を規定する律速分子活性上野可織，広野力，北川道憲，柴芳樹，杉田誠（広島大学大学院医歯薬保健学研究院･基礎生命科学部門･口腔生理学研究室）（５）腸管 Na 代謝と Na 依存性栄養素吸収機構
林久由，中山美智子，長橋美奈，石塚典子（静岡県立大学食品栄養科学部生理学研究室）（６）TMEM16F におけるイオンチャネル機能とスクランブラーゼ機能の相関性
清水貴浩，鍋島彰太，藤井拓人，小澤茂喜，家原貴大，酒井秀紀（富山大学大学院医学薬学研究部（薬学）･薬物生理学）（７）腎集合管 B 型-間在細胞の非生理的なアルカリ分泌
河原克雅，大嶋友美，福田英一，安岡有紀子（北里大学医学部生理学）（８）尿細管形成と嚢胞発生機構
横山尚彦（京都府立医科大学大学院医学研究科生体機能形態科学）（９）受容体による TASK チャネルの制御
井上真澄（産業医科大学医学部第２生理学）（10）リンパ球 Kv1.3 チャネルの機能異常と慢性腎臓病の病態生理への関与
風間逸郎（東北大学大学院医学系研究科生体システム生理学分野）（11）破骨細胞の H+チャネルを介する細胞外リン酸濃度の感受・応答メカニズム
久野みゆき 1，李光帥 1,2，三浦克之 2，日野佳子 1，森浦芳枝 1，川脇順子 3，酒井啓1

（1 大阪市立大学大学院医学研究科･分子細胞生理学，2 薬効安全性学，3 中央研究室）（12）上皮細胞における CALHM チャネル非対称性ソーティング機構
加塩麻紀子 1，樽野陽幸 1，丸中良典 1,2（1 京都府立医科大学･細胞生理学，2 京都府立医科大学･バイオイオノミクス）

323生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（13）胃幽門腺粘液細胞における PGE2/cAMP と PPARα/NO 機構を活性化するアラキドン酸の増加
田中早織 1，細木誠之 3，島本史夫 2，松村人志 1，中張隆司 3，丸中良典 3（1 大阪薬科大学薬物治療学，2 大阪薬科大学薬物治療学Ⅱ，
3 京都府立医科大学大学院医学研究科細胞生理学）（14）胃プロトンポンプ β サブユニット糖鎖のシアル化/脱シアル化
藤井拓人 1，清水貴浩 1，竹島浩 2，久代京一郎 3，高井まどか 3，酒井秀紀 1（1 富山大学･薬物生理学，2 京都大学･生体分子認識学，3 東京大学･工学研究科）【参加者名】
河原克雅（北里大学医学部生理学），風間逸郎（東北大学

研究科薬物生理学研究室），杉田 誠（広島大学大学院医大学院医学系研究科生体システム生理学分野），相馬義郎

歯薬保健学研究院口腔生理学研究室），樽野陽幸（京都府（慶應義塾大学医学部薬理学教室），中尾香菜子（慶應義立医科大学大学院医学研究科細胞生理学），
加塩麻紀子（京塾大学医学部薬理学教室），井上真澄（産業医科大学医学

都府立医科大大学院医学研究科細胞生理学），細木誠之（京部第２生理学），奥井元貴（京都府立医科大医学研究科細都府立医科大大学院医学研究科細胞生理学），藤井拓人（富胞生理学），孫 紅キン（京都府立医科大医学研究科細胞

山大学大学院医学薬学研究部薬物生理学），大嶋友美（北生理学），丸中理恵（京都府立医科大医学研究科細胞生理

里大学医学部生理学），安西尚彦（千葉大学大学院医学研学），丸中良典（京都府立医科大医学研究科細胞生理学），

究院薬理学），若新英史（千葉大学大学院医学研究院薬理小木曾遥香（京都府立医科大医学研究科細胞生理学），石学），久野みゆき（大阪市立大学大学院医学研究科分子細黒 洋（名古屋大学大学院医学系研究科健康栄養医学），

胞生理学），林 久由（静岡県立大学食品栄養科学部生理宮崎裕明（京都府立医科大学大学院医学系研究科細胞生理学研究室），石塚典子（静岡県立大学食品栄養科学部生理学），池内優紀子（京都府立医科大学大学院医学研究科細学研究室），鈴木喜朗（岡崎統合バイオサイエンス セン

胞生理学），中張隆司（京都府立医科大学大学院医学研究

ター細胞生理研究部門）古瀬幹夫（生理学研究所細胞構造

科細胞生理学），横山尚彦（京都府立医科大学解剖学教室

研究部門），泉 裕士（生理学研究所細胞構造研究部門），

生体機能形態科学部門），田中早織（大阪薬科大学薬学部

大谷哲久（生理学研究所細胞構造研究部門）， 菅原太一

薬物治療学），酒井秀紀（富山大学大学院医学薬学研究部（生理学研究所細胞構造研究部門）

薬物生理学研究室），清水貴浩（富山大学大学院医学薬学【概要】
われわれの体を構成する全細胞の生存環境（内部環境）的とした機能回復・亢進・抑制法を開発することを可能には，外界（外部環境）から隔絶され，固有の至適状態を維した。これらの議論を通して，上皮膜輸送機能の時空間ダ持している。皮膚・消化管・腎臓等の上皮細胞は，まさにイナミクスの異常を修復する方策，治療法の考案に対し解

この境界に位置し，特に消化管や腎臓における調節的物質

決の糸口を見つけることができれば，未来に向けた研究へ輸送（吸収・分泌）は，栄養素や水電解質の吸収，酸や代の道筋は自然と見えて来る。

謝産物の排出等を通して体細胞の生存環境（内部環境）の本研究会には，上皮膜輸送機構と感知機構を分子・細胞・至適恒常性を維持している。また上皮細胞は，外界（外部システムレベルで探究している研究者，および病態発現機

環境との延長）に接するので機械センサーの役割を担い，構と治療法を探究する研究者に参加していただいた。本研

ホメオスタティックな細胞機能を調節し外部環境の変化

究会での活発な議論は，上皮輸送機能の調節と動作原理のに対応する事が可能である。

機能協関について新しい知見を提供してくれたので，輸送本研究会では，上皮膜細胞の機械刺激感知機構と輸送機能が発揮される動作原理を分子・細胞・システムレベルで統合的に解析し，その時空間的ダイナミクスの理解を深めることを目的とした。そして，それらの機能の破綻による病態発現機構を探索し解明することにより，特定分子を標

324

機能の時空間ダイナミクス統御機構を討議する場として十二分に機能したと言える。
正常な機能生理学と臨床応用に直結する病態生理学の融合は，正しい標準治療法の開発に不可欠と思われる。

研究会報告（1）日本における Cystic fibrosis の現状と CFTR 遺伝子変異
石黒洋，中莖みゆき，小澤祐加，谷口いつか，山本明子（名古屋大学大学院医学系研究科健康栄養医学）

嚢胞性線維症（cystic fibrosis：CF）は，CFTR を原因遺予後はきわめて不良である。年間 2～3 名の患者が新たに伝子とする常染色体劣性遺伝性疾患である。CFTR の機能診断され，現在 27 名の患者（男 12，女 15）が登録されて喪失により全身の管腔臓器が粘稠な分泌液で閉塞するたいる。日本人の CFTR 遺伝子はヨーロッパ人種とは多型

め，多くの症例では，気道感染を繰り返し，膵臓が萎縮すの分布が異なり，日本人由来の CF アレルに F508del など

る。CF はヨーロッパ人種の最も多い遺伝病であるが，アのヨーロッパ型の変異が検出されることはなく，稀な変異

ジア人種には稀な疾患であり，日本における頻度は出生がほとんどであり，しばしば新規の変異が検出される。当60 万人に 1 人程度である。CF は 2015 年に難病に指定さ研究室で全 exon のシーケンス解析とゲノムリアレンジメ

れ，当研究室は，患者登録と疫学調査の事務局および遺伝

ントの解析を行った 19 例 38 アレル中，日本人由来は 28

子診断を担当している。1994 年以降 103 症例（男 52，女

アレルであり，そのうち exon 16~17b の欠損変異が 13 ア51）が確認されているが，生存期間の中央値は 19.8 年とレルに検出された。

（2）日本人 CFTR 変異体の特性解析
中尾香菜子 1，石倉麗音奈 2，中莖みゆき 3，石黒洋 3，政池知子 2，相馬義郎 1（1 慶應義塾大学･医学部薬理学教室，2 東京理科大学理工学部･応用生物科学科，3 名古屋大学･大学院医学系研究科･健康栄養医学）

嚢胞性繊維症（Cystic Fibrosis, CF）は，CFTR 遺伝子変スに登録はされているが，これまで日本人含めたアジア人

異を原因とする全身性の常染色体劣勢遺伝性疾患である。

でのみ検出されているアジア人特異的な変異である。さら興味深いことに，日本人 CF 患者では，欧米人で頻度の高に，日本人 CF 患者でかなりの高頻度で検出されており

い病因性 CFTR 遺伝子変異（e.g. ΔF508）はほとんど検出（CFTR 遺伝子解析 46 例中 12 例），ホモ接合体の患者もされず，その多くがデータベースに未登録あるいは欧米人存在する。この CFTRΔ（G970-T1122）は，150 ものアミでは稀な変異である。本研究会で我々は日本人型 CFTR 変

ノ酸が欠損しているにも関わらず，タンパク質として翻訳

異の中でも特に，大規模欠体 CFTRΔ（G970-T1122）に着されるが，CFTR（ΔF508）と同様プロセシング異常により，目し，その発現様式，局在等に ついて報告する。この細胞膜発現異常を引き起こす Class II 変異であることが明

CFTRΔ（G970-T1122）は，世界的な CFTR 変異データベーらかとなった。

（3）変異型 APOL1 は細胞内炎症性シグナリングを促進しポドサイト障害を増悪させる
若新英史 1，安西尚彦 1，Jeffrey Kopp 2（1 千葉大学大学院医学研究院薬理学，2 NIH, NIDDK, KDB）
APOL1 は Trypanosoma 溶解因子であり，ヒトが保有すダメージを与える。Trypanosoma brucei (T.b.) rhodesiense

る血清タンパク質である。APOL1 は Cl イオンチャネル

は Africa に生息し，sleep sickness を引き起こす。T. b.

活性を持ち，Trypanosoma の Lysosome への局在を介して

rhodesiense は野生型 APOL1 に耐性であるが，C-terminal

325

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

domain 変異 APOL1 は T. b. rhodesiense を溶解する。従型マウスおよび野生型 APOL1-B3-G0 トランスジェニッ

来，アフリカ系アメリカ人はヨーロッパ系と比べ末期腎クマウスに比し増悪しており，糸球体における IL-1不全症例が 5 倍多いことが知られている。近年，アフリ

βmRNA 発現が亢進していた。 そのメカニズムとしてカ系アメリカ人の APOL1 遺伝子変異（G1, G2）が FSGS

我々は APOL1-B3 が Toll Like Receptor シグナル制御するなどの糸球体疾患保有と強く相関することが報告され

NLRP12 やインフラマソーム NLRP3 と相互作用するこた。変異 APOL1 が腎臓病リスクを増大させる分子メカとを見出した。さらに野生型と比べ変異型 APOL1-G2 はニズムは不明である。我々はタンパク分泌シグナル配列

NLRP12 との相互作用が大であった。近年，慢性腎臓病を欠損した APOL1 mRNA splice variant を新規同定した。

病態とインフラマソームの関与した慢性炎症の関連がこの APOL1-B3 は血清中には存在せず，ポドサイトで発示唆されている。変異型 APOL1 は糸球体内細胞内炎症現していた。変異型 APOL1-B3-G2 トランスジェニック

シグナリングを促進することで糸球体疾患進行を促進

マウスにおいて，LPS や片腎摘による糸球体障害は野生していると考えられた。

（4）ラット耳下腺導管細胞の重炭酸イオン分泌時の細胞内 pH 動態を規定する律速分子活性上野可織，広野力，北川道憲，柴芳樹，杉田誠（広島大学大学院医歯薬保健学研究院･基礎生命科学部門･口腔生理学研究室）
ラット耳下腺導管細胞では細胞内 Ca2+濃度を上昇させ

forskolin 刺激により誘発される細胞内 pH 減少は抑制さる carbachol 刺激および細胞内 cAMP 濃度を上昇させる

れる一方で，carbachol 刺激時には常に細胞内 pH が上昇

forskolin 刺激により，それぞれ Ca2+依存性 Cl－チャネル

し，Ca2+-calmodulin 依存的に Na+-H+交換体が顕著に活性と CFTR Cl－チャネルを介して HCO3－が分泌される。本化されていることが明らかとなった。Na+-H+交換体阻害研究では，耳下腺導管において細胞内 pH 動態を測定し，剤 5-(N,N dimethyl) amiloride を作用させた際，forskolin 刺－

carbachol および forskolin により誘発される HCO3 分泌激により誘発される急激な細胞内 pH 減少は炭酸脱水酵時における，Na+-H+交換体と炭酸脱水酵素の活性制御機

素阻害により顕著に遅延される一方で，carbachol 刺激に構とそれら分子活性の細胞内 pH 調節への寄与を探究しよる急激な pH 減少は Cl－チャネル阻害もしくは炭酸脱た。導管細胞の安静時の細胞内 pH は 7.4～7.9 であり，水酵素阻害で同程度に遅延された。Forskolin と carbachol

forskolin 刺激は常に細胞内 pH を安静時よりも減少させ

刺激時において，それぞれ炭酸脱水酵素活性と Na+-H+交

たが，carbachol 刺激は細胞内 pH を 7.6 に収束させた。

換体活性が，HCO3－分泌および細胞内 pH 調節の律速過炭酸脱水酵素阻害剤 methazolamide を作用させた際，程として優位に働くことが示唆された。

（5）腸管 Na 代謝と Na 依存性栄養素吸収機構
林久由，中山美智子，長橋美奈，石塚典子（静岡県立大学食品栄養科学部生理学研究室）

食事より摂取した Na は消化管で吸収され，摂取量に合ついては十分に検討されていない。このため，本研究ではわせた量が腎臓で排泄される。しかし，消化管での Na 吸

Na 依存性グルコース輸送（SGLT1）に伴う，経上皮性の収に関しては，摂取した Na のみではなく，栄養素 と一Na フラックスの特性を明らかにすることを試みた。また緒に多量の Na が吸収されている。これは一部の Na みが傍細胞経路の関与を検討するため，クロージン 15 欠損マ

体循環に入ることを示唆しているが，この Na 代謝機構にウスを用いた。小腸をユッシングチャンバーに装着し，グ326

研究会報告ルコース添加に伴う経上皮性 22Na フラックス及び電気的短絡条件下では，JM to S の抑制は野生型に比べ小さかった

パラメーターを測定した。野生型マウスでは，短絡電流上（<30%）。以上より，SGLT1 により栄養素吸収細胞に取昇（ΔIsc）とほぼ一致する 22Na フラックス（JM to S）の増り込まれた Na は，細胞間隙に汲み出された後に，起電性

加が短絡条件下で観察された。非短絡条件下では，短絡電の SGLT1 により発生した粘膜側の負電位を駆動力とし，流条件下とほぼ等価の ΔIsc は観察されたが，JM to S は強く

傍細胞経路を介し，管腔側に再循環している可能性が示唆抑制された（>90%）。クロージン 15 欠損マウスでは，非された。

（6）TMEM16F におけるイオンチャネル機能とスクランブラーゼ機能の相関性
清水貴浩，鍋島彰太，藤井拓人，小澤茂喜，家原貴大，酒井秀紀（富山大学大学院医学薬学研究部（薬学）･薬物生理学）

Transmembrane protein 16F (TMEM16F) は，細胞内遊離

ンチャネル機能およびスクランブラーゼ機能は，それぞCa2+濃度（[Ca2+]i）の上昇によりリン脂質を双方向に輸送れ ホ ー ル セ ル パ ッ チ ク ラ ン プ 法 お よ び annexin V-

するスクランブラーゼとして同定された蛋白質である。

phycoerythin (PE) を用いたフローサイトメトリー法によ

一方で我々は，これまでにヒト胎児腎臓由来細胞り観測した。CaCC 阻害剤やヒト TMEM16F の各種変異（HEK293T）に過剰発現したヒト TMEM16F が，[Ca2+]i体を用いた両機能解析により，CaCC 機能とリン脂質ス上昇により活性化する Cl−チャネル（CaCC）として機能

クランブラーゼ機能が正に相関していることが明らかすることを明らかにしている。そこで本研究では，ヒトとなった。これらの結果から，ヒト TMEM16F 分子がイ

TMEM16F の CaCC 機能およびスクランブラーゼ機能がオンチャネル機能とリン脂質スクランブラーゼ機能をどのように制御されているのかについて検討した。イオ有する可能性が示唆された。

（7）腎集合管 B 型-間在細胞の非生理的なアルカリ分泌
河原克雅，大嶋友美，福田英一，安岡有紀子（北里大学医学部生理学）

腎集合管は細胞外液の水電解質組成・量および浸透圧・

塩基バランス異常」（高 Cl－性代謝性アシドーシスでアルpH を正常域内に維持するため，少なくとも３種類に分化カリ尿）を示す事を発見した。IC-B（側底膜）CaSR の機能

し（主細胞 PC, A/B 型-間在細胞（IC-A, IC-B））， ホルモ

評価をするため，Fluo4-AM 負荷-単離皮質（CCD）・髄質

ン調節性に上皮輸送（再吸収・分泌）している。IC-B 管腔

外層集合管（OMCD）を LSM 下で観察し，CaSR アゴニ－－

膜に局在する Cl /HCO3 交換輸送体（Pendrin） は，アル－スト（R568, Neomycin）に応答する細胞内 Ca シグナルを

カリ負荷で発現量が増加し，尿中へのアルカリ（HCO3 ）リアルタイムで測定した。その結果，CCD で，ヘンレルー

分泌を亢進し，血漿 pH を正常域内に維持する。一方，IC-

プの太い上行脚（TAL）細胞と同期して Ca 応答する細胞

B（側底膜）には Ca 感知受容体（CaSR）が局在し，そのを特定した。一方，OMCD には存在しなかった。これら発現量は，酸/アルカリ負荷で減少/増加した（Yasuoka et al,の結果は，集合管の CaSR は IC-B に特異的に発現し，高2014）。しかし，その機能的役割は依然不明である。我々

Ca 血症時には非生理的に尿中へのアルカリ分泌を亢進さは，低リン食誘導-高 Ca 血症マウス（B6）が，（１）Pendrin

せ，意図しないアシドーシスを招く可能性を示唆した。

の発現亢進と IC-B 細胞の肥大化を示し，（２）奇妙な「酸327生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（8）尿細管形成と嚢胞発生機構
横山尚彦（京都府立医科大学大学院医学研究科生体機能形態科学）

一定の長さおよび管腔径をもつ成熟した尿細管の形成

微小管よりなる軸糸が内部に存在する。また，繊毛は基部には，尿細管上皮細胞の①細胞移動，②細胞増殖，③細胞より，基底小体（＝母中心体），移行帯，Inv compartment

分裂軸の３つの要素が影響する。尿細管（集合管）の一部（＝doublet region?），singlet region，先端に分類される。

もしくは全体が拡張した病態は，嚢胞性腎疾患と言われる嚢胞蛋白は，繊毛全体に一様に分布しているのではなく，が，多くの遺伝性疾患が知られている。遺伝性嚢胞性腎疾

繊毛内の特定の部位に局在する。嚢胞蛋白はその局在によ患の原因遺伝子産物（嚢胞蛋白）の多くが，繊毛に存在すり，(1) 繊毛膜局在，(2) Inv compartment 局在，(3) 移行帯

ることがわかってきており，繊毛が尿細管管腔径の決定に

局在の３つに分けられる。本研究会では，Inv compartment

かかわっていることが考えられている。尿細管細胞の繊毛に局在する Inv, NEK8, Nphp3, ANKS6 の４つの嚢胞蛋白は，シグナルに関与することが推定されているが，その分の相互関係，および，繊毛からのシグナルについて報告す

子機構は依然不明である。

る。

繊毛は，細胞表面より突出する膜に覆われた構造体で，（9）受容体による TASK チャネルの制御
井上真澄（産業医科大学医学部第２生理学）TASK チャネルは静止膜電位を形成するチャネルであ誘発する。これらの実験結果，及び TASK-1 チャネルの Hり，
2PK チャネルファミリーの中の 1 つのサブファミリー

イオンに対する感受性から，TASK-1 チャネルは，AM 細を形成している。このサブファミリーには，TASK-1，胞においてアシドーシスのセンサーとして機能している

TASK-3，
そして TASK-5 が含まれる。
これらの TASK チャと考えらえる。AM 細胞における細胞膜の TASK-1 チャネ

ネルは生体内で広く分布している。TASK チャネルの特徴

ルは，NGF 刺激によりエンドサイトーシスされる。このは，細胞外 H イオンにより抑制されることである。このNGF 誘発性エンドサイトーシスには，TrkA 受容体の下流

H イオンによる抑制の IC50 は，TASK1 が pH7.3，TASK3の PLC 系と PI3-kinase 系を介して，最終的には Src によるが pH6.8 である。副腎髄質（AM）細胞では TASK-1 が発

TASK-1 の C 末端のチロシン残基（Y370）のリン酸化が関現している。細胞外の pH の低下は，TASK チャネ ルを抑与する。

制して，膜電位を脱分極させて，カテコールアミン分泌を（10）リンパ球 Kv1.3 チャネルの機能異常と慢性腎臓病の病態生理への関与
風間逸郎（東北大学大学院医学系研究科生体システム生理学分野）

胸腺由来リンパ球（T リンパ球）の細胞膜上には，電する。われわれは一連の研究を通して，本チャネル活性位依存性遅延整流型 K+チャネル（Kv1.3）が数多く発現

が細胞性免疫を賦活化し，腎間質におけるその過剰発現

328

研究会報告が慢性腎臓病の病態を進行させることを明らかにした。

の治療的な投与を試みた。その結果，Benidipine は腎間さらに，電気生理学的手法を用いた研究により，非ステ質リンパ球で過剰発現した Kv1.3 を標的にして，腎臓局

ロイド性抗炎症薬（NSAIDs）や一部の抗菌薬に加え，降所における炎症性細胞の増殖・活性を抑え，それにより，

圧薬（Ca2+拮抗薬）やマクロライド系抗生物質も，リン腎線維化の進行を有意に抑制することを明らかにした。

パ球 Kv1.3 チャネル電流を有意に抑制することにより，

これら一連の研究成果により，われわれは，選択的 Kv1.3

免疫抑制作用を発揮することを明らかにした。

チャネル阻害薬に加え，本チャネル阻害作用を有する既中でも，日常診療で頻用されている Ca2+拮抗薬である

存の頻用薬も，慢性腎臓病をはじめ，いわゆる“慢性炎症Benidipine は，本チャネル電流を強力かつ持続的に阻害性疾患”に対する治療薬として有用である可能性を示ししたことから，末期腎不全モデルラットに対し，本薬剤

た。

（11）破骨細胞の H+チャネルを介する細胞外リン酸濃度の感受・応答メカニズム
久野みゆき 1，李光帥 1,2，三浦克之 2，日野佳子 1，森浦芳枝 1，川脇順子 3，酒井啓1

（1 大阪市立大学大学院医学研究科･分子細胞生理学，2 薬効安全性学，3 中央研究室）

無機リン酸（Pi）は，骨組織の細胞機能を制御する細胞

activation curve の過分極シフトをもたらし，H+排出能を大外シグナルと考えられている。骨基質（hydroxyapatite;リンきく増強した。gating 促進が conductance 増加に比べ低濃酸カルシウム）の分解を担う破骨細胞の微小環境では Pi

度の Pi で起こるなど，parameter により Pi 感受性に違いが濃度が大きく変動する。私達は，RAW 細胞由来破骨細胞あり，複数のメカニズムの関与が示唆された。Conductancevoltage-gated H+

増加は主に Pi による細胞内 pH（pHi）低下に起因し，gating

channel の活性が増強することを発見し，そのメカニズム

促進は細胞内 Pi 濃度に依存し protein kinase C の inhibitorを検討した。Pi 効果は，細胞外 Na+の除去，Na+依存性 Pi（GF109203X）で部分的に抑えられた。以上より，破骨細transporter の inhibito（r PFA）によって減弱したため，主胞において，H+チャネル活性の増強が Pi に対する初期応に Na+依存性に取り込まれた Pi により誘起されると推測答の仕組みのひとつであると推測される。

において細胞外 Pi 濃度の増加に伴いされた。Pi は maximal conductance 増加，gating 促進，（12）上皮細胞における CALHM チャネル非対称性ソーティング機構
加塩麻紀子 1，樽野陽幸 1，丸中良典 1,2（1 京都府立医科大学･細胞生理学，2 京都府立医科大学･バイオイオノミクス）

Calcium Homeostasis Modulator 1（CALHM1）は遅発性ア

神経上皮細胞ともいわれる味細胞の細胞膜は，
密着結合

ルツハイマー病発症関連遺伝子の１つとして近年発見されを介して頂端膜と基底膜に分かれ，両膜領域間で膜タンパ

た電位依存性イオンチャネルである（Cell 133:1149, 2008;

クの拡散が制限されている。そのため，口腔に面する頂端

PNAS 109:E1963, 2012）。CALHM1 は大きなポア（直径 14.2

膜には味物質の受容体分子，求心性神経とコンタクトするÅ）ゆえにイオン選択性が低く，Ca2＋および ATP 透過性

基底膜では味情報の処理・神経伝達に関わる分子と，必要を有する。CALHM1 は，味蕾において甘味・苦味・うまな分子を選択的にソーティングする必要があると考えら

味受容を担うⅡ型味細胞に選択的に発現し，ATP を神経れる。CALHM1 は，プリン作動性神経伝達を担うことか伝達物質とするプリン作動性味覚神経伝達を担う（Nature

ら味細胞では基底膜で機能すると予想されるが，495:223, 2013）。

CALHM1 が頂端膜と基底膜のいずれの膜領域にソーティ329生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

る CALHM1 の選択的基底膜ソーティングと，その分子メングされるのか不明である。
本発表では，上皮細胞モデルである MDCKII 細胞におけ

カニズム解析の結果を含め，進捗を紹介のうえ議論したい。

（13）胃幽門腺粘液細胞における PGE2/cAMP と PPARα/NO 機構を活性化するアラキドン酸の増加
田中早織 1，細木誠之 3，島本史夫 2，松村人志 1，中張隆司 3，丸中良典 3（1 大阪薬科大学薬物治療学，2 大阪薬科大学薬物治療学Ⅱ，
3 京都府立医科大学大学院医学研究科細胞生理学）

胃幽門腺粘液細胞 ACh 刺激性開口放出は 2 つのオー

NO 産生を増加，開口放出を増強した。このように，ACh

トクリン機構（PGE2/cAMP，PPARα/NO）により維持さは Ca2+活性化 PLA2 を介し AA を産生し，PPARα を活性れているが，それぞれの活性化がどのように調節されて化した。一方，インドメタシン（IDM）は AA・NO 産生

いるのかは明らかにされていない。アラキドン酸（AA）を増加させた。IDM 存在下で ACh（1・10 μM）は ACh

は PPARα のリガンド，かつ PGs 基質であり，2 つのオー

濃度依存性に AA・NO 産生を増加した。PGE2 産生は 10

トクリン機構の鍵となる物質である。今回は，AA 産生

μM ACh のみで増加し IDM により消失した。ACh 刺激性について検討した。

開口放出は 1 μM に比べ 10 μM では約 4 倍に増加し，胃幽門腺粘膜において ACh は AA 産生を増加し，[Ca2+]i も 10 μM ACh で高かった。また IDM は 1 μM ACh

PPARα を介し NO を産生，開口放出を増強した。この

開口放出を増強したが，10 μM では抑制した。これらのACh 効果はイオノマイシンにより再現され，PLA2 阻害

結果は PGE2/cAMP 機構活性化は高い[Ca2+]i が必要であ薬により消失した。さらに AACOCF3 は PPARα を介しり，PGE2 産生は AA 濃度に依存することが示唆された。

（14）胃プロトンポンプ β サブユニット糖鎖のシアル化/脱シアル化
藤井拓人 1，清水貴浩 1，竹島浩 2，久代京一郎 3，高井まどか 3，酒井秀紀 1（1 富山大学･薬物生理学，2 京都大学･生体分子認識学，3 東京大学･工学研究科）
胃プロトンポンプ（H+,K+-ATPase）は，触媒鎖の α サブでは検出されなかった。また，famotidine 投与ラットではユニット（αHK）と糖蛋白質の β サブユニット（βHK）でhistamine 投与ラットに比べて，単位蛋白質量当たりの構成されている。本研究では，βHK 糖鎖のシアル化/脱シ

αHK の酵素活性が有意に上昇した。Neuraminidase 処理に活性に及ぼす効果を検討した。H+,K+-

より，これらの famotidine による効果は消失した。胃内はATPase 安定発現 LLC-PK1 細胞において，neuraminidase 処

通常 pH1 に保たれているが， 消化性潰瘍等で famotidine

理による βHK の脱シアル化は，αHK の発現量や局在を変を服用した場合，pH は約 6 まで上昇することから，胃内化させずに酵素活性を有意に減少させた。pH5 溶液により

pH 変化に伴い βHK の脱シアル化/シアル化が起こってい同様の βHK の脱シアル化および αHK の酵素活性減少がることが想定される。酸分泌抑制による βHK のシアル化見られたが，pH6 の溶液では見られなかった。H2 ブロッは，プロトンポンプ活性のポジティブフィードバック機構

カー（famotidine）投与ラットの胃酸分泌細胞では有意なの一部として機能している可能性がある。

アル化が αHK

シアル酸蛍光標識が検出されたが，histamine 投与ラット

330

研究会報告９．大脳皮質の機能原理を探る
2016 年 12 月 7 日－12 月 8 日
代表・世話人：宋文杰（熊本大学大学院生命科学研究部）

所内対応者：川口泰雄（生理学研究所大脳神経回路論研究部門）（１）神経活動依存的遺伝子発現レポーターツールの開発と大脳機能解析への応用
奥野浩行（京都大学大学院医学研究科）（２）皮質下ループによる時間情報処理
田中真樹（北海道大学大学院医学研究科）（３）大脳皮質の多領域間スパイク・コミュニケーションの解明を目指して
礒村宜和（玉川大学脳科学研究所）（４）一次運動野における AMPA/GABA シナプス可塑性による運動学習のメカニズム
木田裕之（山口大学大学院医学系研究科）（５）体性感覚を知覚する神経回路メカニズムの解明
真仁田聡（理化学研究所脳科学総合研究センター，山梨大学大学院総合研究部）【参加者名】
宋文杰，福田孝一（熊本大学大学院生命科学研究部），（山梨大学大学院総合研究部），礒村宜和，川端政則（玉鴻（山口大学大学院医学系研究科），

川大学脳科学研究所），深井朋樹，村山正宜，水田恒太

鈴木里佳（佐賀大学大学院医学系研究科），水関健司，郎（理化学研究所脳科学総合研究センター），小島久幸

北西卓磨，宮脇寛行，松本英之（大阪市立大学大学院医（東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科），山下晶

学研究科），苅部冬紀（同志社大学大学院脳科学研究科），

子（日本大学医学部），森田賢治（東京大学大学院教育

奥野浩行，古田貴寛，日置寛之，柴田憲一，石田葉子，学研究科），小山内兼重美希（京都大学大学院医学研究科），田中琢真（滋田中真樹，竹谷隆司（北海道大学大学院医学研究科），

賀大学データサイエンス教育研究センター），片上茂樹

山下（岐阜大学医学部医学科），山下貴之（名古屋大学環境

石川理子，木村梨絵，川口泰雄，窪田芳之，大塚医学研究科），松原崇紀（名古屋大学大学院医学系研究森島美絵子，畠中由美子，孫科），水谷晃大（愛知学院大学心身科学部），真仁田

Adrian，任木田裕之，酒井聡実（東北大学大学院医学系研究科），

映，片山香織，松田隆志（基礎生物学研究所），
岳，

在隣，Agahari Fransiscus

翔壎（生理学研究所）【概要】「大脳皮質の機能原理を探る」研究会は，12 月 7 日か脳の役割分担を明確に示されました。最後に，玉川大学

ら 8 日にかけて行われました。初日にまず，京都大学のの礒村宜和先生が大脳皮質の多領域間コミュニケー

奥野浩行先生が，シナプス活動応答性エレメント SARE

ションに関して発表されました。自ら開発した頭部固定やその改良版 E-SARE の開発から，それらを記憶研究に

学習標本を用いて，大脳皮質の多くの部位から，大規模応用した最新な研究まで披露されました。神経活動を分

スパイクデータを収集し，運動野の機能や行動抑制の仕子タグで可視化する方法は今後の神経科学の発展に大組みを示されました。また，脳における機能結合を大規きく貢献する可能性を示されました。続いて，北海道大模で解析する新しい方法も披露されました。

学の田中真樹先生が霊長類の線条体と小脳において時

二日目には，まず山口大学の木田裕之先生が，ロータ間処理に関わる単一ニューロン活動からヒトの心理実

ロッド学習に伴う大脳皮質運動野の可塑的変化を，興奮験データまで披露されました。電気生理による記録と薬性シナプスと抑制性シナプスの両方において，電気生理物による神経活動操作で，時間処理における基底核と小と生化学的な方法で探索され，多くの研究者が興味を持331

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

つ問題に果敢に挑戦されました。最後に，山梨大学の真から討論が活発に行われました。特に若手の研究者から

仁田聡先生が二次運動野から一次体性感覚野へのトッ

多くの質問が出て，初めて参加した人から，また参加しプダウン入力が皮膚感覚の成立に必須であることを示

たい感想が寄せられました。最後に，講演者の先生方と，され，感覚研究におけるパラダイムシフトを感じさせら研究会の世話をした生理研川口研究室の皆さまに感謝れました。

申し上げます。

例年より参加者が多く，例年と同じように発表の途中（1）神経活動依存的遺伝子発現レポーターツールの開発と大脳機能解析への応用
奥野浩行（京都大学大学院医学研究科）

大脳の神経回路における活性化神経細胞集団を可視を担うゲノム配列であるシナプス活動応答エレメント

化・定量する多種多様の方法の一つとして，神経活動依

SARE（synaptic activity responsive element）の同定とその存 的 に 発 現 す る 前 初 期 遺 伝 子 (immediate-early genes,

制御機構に関する研究紹介を行った。また，SARE やそ

IEGs)を免疫組織化学や in situ hybridization によって検出の改良型である E-SARE を利用したウイルスレポーターする方法がある。演者らはこれまで，この IEG マッピン

やトランスジェニックマウスなどの遺伝学ツールの開グの手法を用い記憶課題遂行中の神経回路解析を行い，発，および，これらを用いた新しい活性化神経回路標識

また，IEG の活動依存的発現メカニズムや IEG 産物によの原理について紹介した。さらに，演者らが現在取り組

るシナプス可塑性制御に関する研究を行ってきた。本口んでいる長期記憶回路のシナプス構造変化や記憶遷移

演では，まず，大脳における代表的な IEGs の一つである過程に伴う活性化脳領域の変化の検出に関する研究結Arc の神経活動依存的な発現様式について概説し，それ果や進捗状況についての報告を行った。

（2）皮質下ループによる時間情報処理
田中真樹（北海道大学大学院医学研究科）

時間情報は日常生活に不可欠であり，処理する時間の前者は計時の構えに応じてゲインを変化させるのに対長さによって様々な皮質下領域が関与する。数百ミリ秒

し，後者は生成する時間長によらず運動の直前に漸増すから数十秒の時間情報は大脳-基底核ループや大脳-小脳

る活動を示した。基底核は数秒までの計時に関わり，小ループなどによって神経性に生成されると考えられて脳は運動タイミングの微調整に働くと考えられる。「欠いるが，そのメカニズムは明らかではない。その解明の落検出課題」では，一定間隔で繰り返される視聴覚刺激

ため，時間情報が必要となる２種類の行動課題を行っての不意の欠落を検出する。課題の最中に活動を増加させいるサルの神経活動を調べた。「時間生成課題」では，るニューロンが小脳歯状核，尾状核，視床 VL 核から記手がかり刺激から一定の時間経過をサッカードで答え録されており，繰り返し刺激のタイミング予測に関与すさせる。運動の前に漸増する神経活動が尾状核と小脳歯ると考えられる。小脳変性症や心理物理実験の結果と合状核から記録されたが，その時間経過は両者で異なり，

わせて，そのメカニズムを考察した。

332

研究会報告（3）大脳皮質の多領域間スパイク・コミュニケーションの解明を目指して
礒村宜和（玉川大学脳科学研究所）

動物が目的の行動を発現するとき，脳の内部ではどのは浅層よりも深層に多いこと，浅層と深層の細胞はシーようにスパイク信号をやりとりしているのであろう

タ波の異なる位相で発火すること，運動情報は発火同期か？この疑問を解明するために，前肢でレバーを適切に性よりも発火頻度そのものに表現されることなどを示

操作すると報酬を得る行動課題をラットに効率よく学した。現在，脳領域の間を行き交うスパイク信号を細胞習させる実験系を確立した。マルチニューロン記録法や単位かつミリ秒単位で計測する Multi-Linc 法の開発に取傍細胞記録法と組み合わせることにより，この行動の発り組んでいる。これは逆行性の軸索刺激とコリジョン試

現に関与する大脳皮質（一次・二次運動皮質，後頭頂皮験という古典的で信頼できる投射同定法を，マルチ質，眼窩前頭皮質，視覚野など），大脳基底核（線条体），

ニューロン記録とオプトジェネティクスを活かして効

海馬などの神経細胞の機能的活動を調べる研究を進め率化するものである。将来，このような研究手法を活かてきた。例えば，運動皮質では，興奮性の錐体細胞は多して，行動発現を担う多領域間スパイク・コミュニケー

様な機能的活動を示し，特に前肢の保持に関与する細胞

ションの解読を目指したい。

（4）一次運動野における AMPA/GABA シナプス可塑性による運動学習のメカニズム
木田裕之（山口大学大学院医学系研究科）

AMPA および GABA 受容体を介したシナプス可塑性性シナプス後電流は運動 1 日目では振幅のみ，運動 2 日は，記憶・学習などの高次脳機能に関与する。大脳皮質

後には，振幅・頻度ともに非学習群と比較して有意に上一次運動野（M1）においては，運動学習後に長期にわた昇した。また運動学習直後より AMPA 受容体のリン酸化

りシナプス伝達効率が上昇することが報告されているが増加した。これらの結果は AMPA 受容体がシナプスへ

が，その神経メカニズムはよく分かっていない。本研究移行したことを示唆する。さらに運動 2 日後には連続刺では急性脳スライス標本を用いてラット（4 週齢）一次

激応答は減弱し，シナプス前終末側のグルタミン酸放出

運動野 II/III 層のニューロン活動を記録した。運動学習

確率の増加が確認された。一方で，抑制性シナプスの可課題としてローターロッドテスト（1 日 10 試行）を最大

塑性に関しては，微小興奮性シナプス後電流の頻度は運

2 日間行った。

動 1 日目でのみ有意に減少した。

ラットは 1 日目のトレーニング中からロッド上滞在時

以上より，M1 の II/III 層ニューロンでは，学習段階に間を徐々に延長させ，2 日目には学習スコアはプラトー

応じて，プレ・ポストシナプス両側でダイナミックな興に達した。運動学習後には II/III 層水平結合を電気刺激

奮性・抑制性シナプスの可塑的変化が起こることが判明すると，AMPA/NMDA 比の上昇が観察された。微小興奮した。

（5）体性感覚を知覚する神経回路メカニズムの解明
真仁田聡（理化学研究所脳科学総合研究センター，山梨大学大学院総合研究部）

皮膚で受け取る情報は脊髄を経由して第 1 体性感覚野

として伝わる。一方，私たちは高次脳領域が関連する注（S1）へと伝わり，高次な脳領域へボトムアップな情報意といった情報が知覚に影響を与えることを主観的に333

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

経験できる。これは知覚の形成にはボトムアップ入力だ

その結果，ボトムアップの情報は S1 を活性化し，その活けではなくトップダウン入力も関連することを示す。し動は M2 へと伝達され，活性化された M2 は再び S1 を活かし，知覚を司る神経回路に対するトップダウン入力の性化することが明らかになった。また，この M2 からの役割は十分に検証されていない。マウスにおいて第 2 運

シナプス入力が S1 の第 5 層(L5)錐体細胞において樹状動野(M2)は S1 に対する高次脳領域の一つであり，高次突起 C2+スパイクを伴う細胞体の持続的な発火活動を誘脳機能との関連が示唆されてきた。そこで本研究におい発することを見いだした。さらに，この M2 からの入力ては，知覚に対するトップダウンの入力の影響を明らかを抑制するとマウスは正常な知覚行動ができなくなるにするため，M2 および S1 で構成される神経回路の解剖ことを示した。これらの結果から，正常な知覚の形成に学的および生理学的な同定をマウスを用いて検討した。

はトップダウンの入力が必須であることが示された。

334

研究会報告10．第 6 回社会神経科学研究会『社会のなりたちを支える内分泌学』
2016 年 11 月 24 日－11 月 25 日
代表・世話人：菊水健史（麻布大学獣医学部・教授）
所内対応者：定藤規弘（生理学研究所心理生理学研究部門・教授）（１）オキシトシン受容体遺伝子と向社会的行動の関連
高岸治人（玉川大学脳科学研究所）（２）オキシトシンと社会的コミュニケーションの障害
山末英典（浜松医科大学精神医学講座）（３）神経ペプチドによる行動の制御
櫻井武（筑波大学医学医療系/国際統合睡眠医科学研究機構）（４）社会性に関わる神経への入力経路同定と回路機能解析
山中章弘（名古屋大学環境医学研究所）（５）メダカの三角関係（オス・オス・メス）を生み出す分子神経基盤竹内秀明（岡山大学大学院自然科学研究科）（６）マウスの社会行動発達における幼少期オキシトシンの役割
茂木一孝（麻布大学獣医学部）【参加者名】
櫻井武（筑波大学医学医療系/国際統合睡眠医科学研究

良（玉川大学），高橋陽香（花王㈱），高橋晃（静岡機構），高岸治人（玉川大学脳科学研究所），竹内秀明大学），高橋佳代（理化学研究所），滝口慎一郎（福井（岡山大学大学院自然科学研究科），茂木一孝（麻布大大学医学部附属病院），田邊宏樹（名古屋大学），谷口

学獣医学部獣医学部動物応用科学科伴侶動物学研究室），

康祐（同志社大学），崔山末英典（浜松医科大学精神医学講座），山中章弘（名富永仁志（京都大学），内藤朝雄（明治大学），永澤美

古屋大学環境医学研究所），尾仲達史（自治医科大学医

保（自治医科大学），仁科国之（玉川大学），野元謙作

学部生理学講座），亀田哲也（東京大学大学院人文社会（麻布大学），前岡系研究科），高橋英彦（京都大学大学院），春野雅彦（情医科大学），水野報通信研究機構（NICT）脳情報通信融合研究センター），

川医科大学），吉岡

松田哲也（玉川大学脳科学研究所），明和政子（京都大合研究大学院大学），伊藤嘉邦（生理学研究所心理生理学大学院教育学研究科），阿部一美（群馬県立県民健康学），北田科学大学），池田和司（奈良先端科学技術大学院大学），（生理学研究所心理生理学），西東倫太朗（総合研究大磯崎三喜年（国際基督教大学），井出野 尚（慶應義塾学院大学），菅原翔（早稲田大学），角谷基文（総合研大学），糸魚川幸宏（ウィズダム・インク），犬飼朋恵

究大学院大学），谷川（神戸親和女子大学），上島淳史（東京大学），上田竜

添淳一（生理学研究所生体情報機能解析室），當山峰道平（京都大学），江頭優佳（九州大学大学院），岡本士（生理学研究所心理生理学），中川恵理（生理学研究所

毅（生理学研究所），加藤正晴（同志社大学），加藤梨

医学生理学教育開発室），濱野友希（総合研究大学院大沙（名古屋大学），河田文（九学），原田宗子（生理学研究所心理生理学），福永雅喜

ヘリン（北海道大学），黒田起吏（東京（生理学研究所心理生理学），間野陽子（生理学研究所大学），齋藤美松（東京大学大学院），坂本考司（花王

心理生理学），宮田紘平（生理学研究所心理生理学），㈱），桜井芳生（鹿児島大学），佐々木章宏（理化学研

山本哲也（生理学研究所心理生理学），吉本隆明（総合究所ライフサイエンス技術基盤研究センター），高橋宗研究大学院大学），足澤悦子（生理学研究所視覚情報処

州大学），金淳（東京大学），岸田多美（産業技術総合研究所），

浩（畿央大学），松永昌宏（愛知敬（理化学研究所），宮園貞治（旭歩（名古屋大学），青木直哉（総亮（生理学研究所心理生理学），小池耕彦

翼（総合研究大学院大学），近335

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）理），柿木隆介（生理学研究所統合生理），木村梨絵（生発達），丸山めぐみ（生理学研究所研究力強化戦略室），

理学研究所視覚情報処理），郷山浦

康広（生理学研究所新洋（生理学研究所視覚情報処理）分野創成センター），鍋倉淳一（生理学研究所生体恒常【概要】
ヒトを含めた動物は，群れを形成し，お互いに影響を与のみならず，親としての役割，仔の役割，社会的階級の役

えつつ，調和のとれた集団となる。群れ全体の適応性を上割，など群れの機能性の向上に内分泌学が重要な役割をげることはすなわち，個体の適応度の上昇にも資するため，担っていると言える。そこで，本研究会では，中枢機能や群集を 1 つの機能的な有機体と捉えることが可能である。

行動における内分泌学を見直し，それらの行動が社会（群このような群れの中では，個々の社会的な役割分担が集団れ）の中でどのように機能性の向上に貢献するか，を基礎の機能性を向上させる。これまでこのような研究は社会性

神経科学，神経内分泌学，社会心理学，精神医学の各領域

昆虫が主体となり，モデルが提唱されてきたが，多様な動からリーダー的に活躍する先生方をお呼びし，討議した。

物種で同じような至近要因が機能する可能性も示唆されて

特に，演者の先生方に加え，社会心理学や発達心理学，神きた。その 1 つがホルモンによる社会行動の制御である。

経内分泌学，神経機能解析などの領域で第一線で活躍されホルモンは産生臓器から分泌され，抹消のみならず中枢る先生方を招聘し，指定討論者として，2 時間程度の議論のにも作用し，その効果が非常に永続的であることが特徴で場を設けた。これまで接点のなかった分野間での交流，さある。よく知られた例として，周産期のステロイドホルモ

らにはその分野間に横たわるギャップ，そのギャップを埋ンがオスとメスの機能を決定づけ，生涯にわたる脳機能，

めるための研究手法や今後の発展性に関して，非常に有意行動を変容させる。このオスとメス，も群れの中のオスと義な情報共有ができ，今後の日本における社会神経科学のしての役割，メスとしての役割を担うと考えると，ホルモ発展性が期待される会となった。

ンによる社会的役割の特徴付け，とも言えるだろう。雌雄（1）オキシトシン受容体遺伝子と向社会的行動の関連
高岸治人（玉川大学脳科学研究所研究）

資源の公平分配，協力行動，互恵行動といった向社会的行動はヒトという種に顕著に見られる。本研究では向社会

プレシン受容体においても，社会的報酬や協力に影響を持つ可能性が示唆された。

的行動の遺伝的基盤としてオキシトシン受容体遺伝子

遺伝子型と脳構造との関連を調べたところ，OTR の遺（OXTR）rs53576 に注目し，OXTR rs53576 と向社会的行

伝的多型は左側の偏桃体の体積を変化させ，偏桃体が小さ動の関連，および脳の特定の部位がそれらの関連を媒介しいほど，相手に対する一般的信頼が高いことが示された。

ているかどうかについての報告を行う。研究では，約 400

これらのことは，偏桃体の高活性化が，不安や恐怖反応と名の一般人を対象にし，向社会的行動の指標として，囚人相関すること，偏桃体の損傷が対人距離を圧倒的に縮小すのジレンマゲーム，独裁者ゲーム，公共財ゲーム，信頼ゲー

ることと一致し，オキシトシン受容体の多型が偏桃体機能

ムを用いた。

を変化させて，一般的信頼に影響を与えることが示唆されオキシトシン受容体の多型の頻度は欧米と日本では大た。

きく異なっていた。また日本人の成人を対象とした結果か

討議では日本人と欧米人で異なるアレル頻度が観察さら，オキシトシン受容体の多型は，信頼行動と一般的信頼れた点を生活史と合わせて考えた場合に何がいえうるののいずれにも影響する可能性が示された。媒介分析の結果，か，受容体の多型がどのような分子，神経回路メカニズム

信頼行動への影響は一般的信頼を媒介した効果であるこンを介して，最終的な一般的信頼に結びつくのか，というとが分かった。またオキシトシン受容体のみならず，バソような深い指摘がなされた。

336

研究会報告（2）オキシトシンと社会的コミュニケーションの障害
山末英典（浜松医科大学精神医学講座）

自閉スペクトラム症（ASD）の中核症状である社会的られていることから，オキシトシン受容体の多型とオキ

コミュニケーションの障害は，表情や声色あるいは言語

シトシンの鼻腔内投与への反応性の関連を調べたとこを介した意思疎通の障害を主徴とする。近年，この中核

ろ，オキシトシン受容体の RS53526 の GG 型では反応性症状に対する初の治療薬候補としてオキシトシンが注が上昇してることが分かった。またオキシトシンの鼻腔目されている。本演題では，行動評価に加えて脳画像解内投与が ASD におけるいくつかの認知症状を改善した

析を Surrogate endpoint として用いてオキシトシン点鼻スことから，臨床応用を目指して 6 週間の連続投与を実施

プレーの薬効を評価した自主臨床試験の成果が紹介さした。しかし，6 週間の投与により，オキシトシンへのれ，オキシトシンと社会的コミュニケーションの障害に反応性は低下し，薬効が消失した。今後，遺伝子型だけついて論じた。前頭葉の中でも前背側内野は ASD と定でなく，投与法の改善，家庭内での投与効果の測定など型発達児との間で活性に差が検出され，またそれに並行の重要性が議論された。

して偏桃体の高活性化が認められた。ASD の遺伝性が知（3）神経ペプチドによる行動の制御
櫻井武（筑波大学医学医療系/国際統合睡眠医科学研究機構）

櫻井らのグループは，新規神経ペプチドを見出し，そついて発表された。視床下部の外側部に局在するオレキの機能解析を行うことによって新たな生理機能を持つ

シン神経細胞は BNST などの不安情動系の神経回路からシステムの同定を目指して研究を進めてきた。その中で，の情報の入力をうけ，情動喚起による覚醒に関わること

本研究会の「社会性」というテーマを鑑み，櫻井らが得がわかった。その投射先は青斑核であり，そこから覚醒てきた知見の中からトピックス的に社会行動，あるいは，が支配されることが明らかとなった。

環境に適応するための機能に関わる二つの話題を議論した。

またニューロペプチド W および B(NPB/W)は，2003 年に同定されたペプチドである。これらは，脳幹に局在す

オレキシンは，1998 年に見出された視床下部外側野にる神経細胞が産生し，扁桃体外側野に働いて情動や自律局在する神経細胞群によって産生されるペプチドであ神経機能を制御する。これらは，マウスおよびヒトにおるが，その機能的欠損はナルコレプシーの原因となるこ

いて社会性の制御に関わっていることが示されており，とが知られており，覚醒の維持にきわめて重要な働きを本研究会ではその一端について紹介された。情動や社会していることが明らかになっている。櫻井らは，オレキ

性がこのような生命維持機能との間にどのような機能

シン系が，覚醒の維持のみではなく，様々な外界の情報的連関があるのかを明らかにする方向性の重要性が議に応じて行動を変容させる機能を持つことを見出して論された。

きた。今回は，恐怖記憶に関わるオレキシン系の機能に337

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（4）社会性に関わる神経への入力経路同定と回路機能解析
山中章弘（名古屋大学環境医学研究所 神経系分野）

青斑核ノルアドレナリン神経は，脳全体に投射してお経細胞の活性を測定すると，NREM 中に高くなることがり，様々な情報を処理して睡眠覚醒調節のみならず，動わかった。人為的に MCH 神経細胞を活性化させると，

機，気分，情動などに影響を与えており，社会性におい海馬における神経細胞の活性が低下した。興味深いことても重要な役割を担っている。そこで，カルシウムイに，MCH 欠損マウスでは記憶能力が増強しており，衝動

メージングを用いて青斑核ノルアドレナリン神経活動性が高まっていた。睡眠とこれらの関係性はいまだに明に影響を与える物質の探索を行った。60 物質から，新規

らかではないが，このような生命維持機能と記憶学習がに 5 因子を同定した。今回，これらの中から MCH 神経関連していること，さらに社会行動との関連性もみえつ細胞に関しての生理的役割について議論した。MCH をつあり，社会性は生命の維持機能の一つと考えられるの欠損したマウスでは睡眠のなかでも NREM が低下する

では，との議論がなされた。

ことが分かった。野生型のマウスで，睡眠中の MCH 神（5）メダカの三角関係（オス・オス・メス）を生み出す分子神経基盤竹内秀明（岡山大学大学院自然科学研究科）

竹内らは動物社会の縮図として，メダカの三角関係（オることで脳全体の機能を修飾する働きがあると予想され

ス・オス・メス）に注目し，社会的コンピテンスを生み出た。また神経生理学的特徴として，10 Hz 以下の規則的なす脳の分子神経基盤の解明を行ってきた。三角関係におい発火パターンを示すが，お見合い相手（オス）の視覚情報て，
メダカメスは長時間「そばにいたオス」を視覚記憶し，が GnRH3 ニューロンに入力されているかどうかを検証す

積極的に配偶相手として選択する。一方，オスはライバルる目的で，ルースセルパッチクランプ法により ex vivo でのオスがメスに記憶されないように，継続的に配偶者防衛の発火頻度の計測を行った．その結果，お見合いをしてい行動を示す。本研究会では当該行動実験と神経ペプチド変ないメスの GnRH3 ニューロンは 2 Hz 程度の遅いリズム

異体を用いた最新の知見を紹介した。メダカの配偶者選択を示す一方で，お見合い後のメスでは 4～5 Hz 程度まで発に関わる分子基盤を解明する目的で，変異体系統の行動検

火リズムが有意に速くなることを見いだし，お見合い相手

定を行った．神経発生や性決定に異常があるいくつかの変（オス）の情報が GnRH3 ニューロンに蓄積され，通常状異体系統を入手し，メスの受け入れの程度を定量化したと態から活性化状態へスイッチするモデルが想定された。こころ，お見合していないオスに対しても受け入れの亢進をのような社会的意思決定機構をメダカで明らかにするこ

示す変異体系統として，GnRH3 を同定した。終神経に存とで，その起源と進化的意味を問えることができ，大変有在する GnRH3 ニューロンは，軸索を脳内に広く伸ばして意義な議論も行われた。

おり，ペプチドホルモンである GnRH3 を脳全体へ放出す338

研究会報告（6）マウスの社会行動発達における幼少期オキシトシンの役割
茂木一孝１，大山留泉１，永澤美保２，菊水健史１（１麻布大学，２自治医科大学）

動物が調和のとれた社会集団を形成するための社会があることから，オキシトシンには短期的な効果に加え，性は生後環境によって大きく影響を受ける。母乳で子育長期的に，社会脳を育むことが示唆された。特に母マウてをする哺乳類では特に母子関係の重要性が古くからスとの接触時間が子マウスのオキシトシンを上昇させ示唆されているが，本発表ではこの母子関係によってマることが分かった。またこのようなオキシトシンを介しウスの社会行動が発達するメカニズムに関して，幼少期た母子間のポジティブループが絆を形成し，マウスにおのオキシトシンに着目した研究結果が紹介された。また，

いても，音声やにおいを介して絆が形成されることが明人工哺乳で育ったマウスの解析から示唆される母乳のらかになった。このような社会性の成長に，ヒトで共感

未知なる役割なども紹介された。これまでオキシトシン

性との関連が知られている前帯状回が関与するが，子マの即時的な効果が良く知られていたが，オキシトシンのウスでもオキシトシンの分泌が前帯状回でされ，また時長期的な効果はよく知られていなかった。オキシトシン

期特異的にオキシトシン受容体が発現することがわの欠損マウスでは社会性の低下が認められるが，この時，かった。オキシトシンと社会性の発達的側面が朗となり，生後 1 日目の子マウスにオキシトシンを投与すると，そ

非定型発達児に対する効果も期待できるだろうと，議論の障害が改善されることがわかった。一度の投与で効果

された。

339

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）11．神経回路研究と精神疾患研究の連合による情動機構解明
2016 年 10 月 17 日－10 月 18 日
代表・世話人：関口正幸（国立精神・神経医療研究センター神経研究所）
所内対応者：鍋倉淳一（生体恒常性発達研究部門）（１）先天的と後天的な恐怖情報の統合と行動制御メカニズム小早川

高（関西医科大学付属生命医学研究所神経機能部門）（２）トラウマ・情動記憶処理に関わる睡眠栗山健一（滋賀医科大学精神医学講座）（３）マーモセットの社会性情動
一戸紀孝（国立精神・神経医療研究センター／理化学研究所･BSI･革新脳・一戸班）（４）消化管を標的とする中鎖ペプチドによる情動および食欲調節作用
大日向耕作（京都大学大学院農学研究科食品生理機能学分野）（５）内受容感覚から考える不安
寺澤悠理（慶應義塾大学文学部心理学専攻）（６）肝環境と情動性— 迷走神経を介した情動行動制御 —
山田大輔，関口正幸（国立精神•神経医療研究センター神経研究所疾病研究第四部）（７）オピオイド δ 受容体作動薬の臨床開発を目指して
斎藤顕宜，山田光彦（国立精神神経医療研究センター精神保健研究所精神薬理研究部）（８）雄マウスにおける子殺しと子育ての神経制御機構
時田賢一（理化学研究所脳科学総合研究センター親和性社会行動研究チーム）（９）不安を司る分界条床核の神経回路メカニズム野村洋（北海道大学大学院薬学研究院薬理学研究室）（10）反復ストレスによる情動変化を担う炎症関連分子の機能的多様性と精神疾患創薬への意義
古屋敷智之（神戸大学大学院医学研究科薬理学分野）（11）活性脂質レゾルビン類の抗うつ作用
南雅文（北海道大学薬学研究院薬理学研究室）【参加者名】
赤木希衣（国立精神･神経医療研究センター･精神保健研究

究所･神経異能部門），斎藤顕宜（国立精神･神経医療研究

所 精神薬理研究部），秋山智志（神戸大学大学院･医学研センター･精神保健研究所･精神薬理研究部），佐々木 努

究科･薬理学分野），天野大樹（北海道大学大学院･薬学研（群馬大学･生体調節研究所･代謝シグナル解析分野），篠究院･薬理学研究室），一戸紀孝（国立研究開発法人 国立

原亮太（神戸大学･大学院医学研究科･薬理学分野），関口

精神･神経医療研究センター･国立神経研究所･微細構造研

正幸（国立精神･神経医療研究センター神経研究所･疾病研究所），小池翔太（神戸大学･医学研究科･薬理学教室），

究第四部･電気生理室），征矢晋吾（筑波大学 国際統合

大澤匡弘（名古屋市立大学･大学院薬学研究科･神経薬理学

睡眠医科学研究機構･医学医療系），竹内絵理（国立精神･分野），大日向耕作（京都大学大学院･農学研究科･食品生

神経医療研究センター･神経研究所･疾病研究第四部），谷

物科学専攻食品生理機能学分野），大森翔太（名古屋市立

口将之（神戸大学･医学研究科･薬理学分野），塚原飛央（鹿大学･薬学研究科薬学部･神経薬理学分野），岡本 仁（理児島大学･医歯学総合研究科･歯科応用薬理学分野），寺澤

研･脳センター･発生遺伝子制御），北岡志保（神戸大学･

悠理（慶應義塾大学･文学部･心理学専攻），遠山 卓（昭医学研究科･薬理学分野），栗山健一（滋賀医科大学･精神

和薬科大学･薬学研究科薬学専攻博士課程･薬物治療学研

医学講座），小早川 高（関西医科大学･附属生命医学研

究室），
時田賢一
（理化学研究所･脳科学総合研究センター･340

研究会報告親和性社会行動研究チーム），友廣彩夏（神戸大学･医学

医療研究センター, 神経研究所･疾病研究第二部），渡部文

研究科･薬理学分野），中武優子（東京理科大学･薬学部生子（東京慈恵会医科大学･総合医科学研究センター･神経科

命創薬科学科），野村 洋（北海道大学･大学院薬学研究学研究部），上田修平（名古屋大学），宮下俊雄（生理学

院･薬理学研究室），長谷川尚美（昭和薬科大学･薬学研究研究所），纐纈大輔（生理学研究所），岡本士毅（生理学

科薬学専攻博士課程･薬物治療学研究室），東田 崇（神研究所），郷 康広（生理学研究所），鍋倉淳一（生理学

戸大学･大学院医学研究科･薬理学分野），古屋敷智之（神研究所生体恒常性発達研究部門），江藤 圭（生理学研究

戸大学･大学院医学研究科･薬理学分野），松田真悟（昭和所生体恒常性発達研究部門），稲田浩之（生理学研究所生

薬科大学･薬学部･薬物治療学研究室），皆川栄子（国立精体恒常性発達研究部門），中畑義久（生理学研究所生体恒神･神経医療研究センター 神経研究所･疾病研究第四部），

常性発達研究部門），竹田育子（生理学研究所生体恒常性

南 雅文（北海道大学･大学院薬学研究院･薬理学研究室），

発達研究部門），堀内 浩（生理学研究所生体恒常性発達

八十島安伸（大阪大学大学院･人間科学研究科･行動生理学研究部門），中村佳代（生理学研究所生体恒常性発達研究

研究分野），山田大輔（国立精神･神経医療研究センター

部門）
，穐吉亮平
（生理学研究所生体恒常性発達研究部門），

神経研究所･疾病研究第四部），李 コウ（国立精神･神経戸田拓弥（生理学研究所生体恒常性発達研究部門）【概要】
神経回路についての研究は情動に根ざした行動の理

本研究会は，このような必要性の基盤の上に，従来，解に重要な役割を果たしてきたが，近年，この情動回路

共通のテーマのもとで交流することが少なかった基礎研究の成果が，精神疾患の病態や病因理解の目的で盛ん

系，臨床系研究者が，「情動神経回路と精神疾患」といに取り上げられるという，ある面では意外な展開が進行

う共通キーワードのもとに参集し，両者が詳細な研究成している。その結果，神経回路情報は精神疾患病態理解

果発表と充分な議論を行える場を提供することを主目のための重要なパーツとなりつつある。このような状況的として開催された。本研究会においては，個々の研究を鑑みると，情動神経回路研究と精神疾患研究の効果的のより一層の高品質化が第一目標ではあるが，両研究に

カップリングを促進することは重要である。そのために有益な共同研究が企画されることも重要な目標とした。

は，情動回路について研究する基礎系研究者と，精神疾

更に，睡眠・全身代謝といった生体維持に必須な生理患について研究する臨床系研究者が一堂に会し，それぞ

現象と情動との関係は未知の部分も多く，これについて

れの研究に関して詳細な研究発表と充分な議論を行い，の先進的研究を紹介することにより，「情動神経回路研

ひいては将来の連携を模索することが必要となるが，こ究と心身医学的研究のリンク」という全く新たな学問領のような機会は必ずしも充分とは言えないのが現状で域の創出も試みた。

ある。

（1）先天的と後天的な恐怖情報の統合と行動制御メカニズム小早川

高（関西医科大学付属生命医学研究所 神経機能部門）

脳の行動制御は先天的と後天的なメカニズムに分解

先天的と後天的な情報は感覚入力から中枢に至るまでできる。私たちは，嗅覚刺激による先天的と後天的な匂の複数の段階において分離した回路で処理されること

い情報が鼻腔内で異なる神経回路により分離して脳へを示す。一方で，先天的と後天的な情報の統合処理メカ

伝達され行動を制御することを解明した（Kobayakawa et

ニズムは長らく解明の手が付けられていなかった。この

al., Nature 2007, Matsuo et al., PNAS 2015）。また，脳の中ような背景で，最近私たちは，嗅覚刺激による先天的と枢部においても先天的と後天的な情報は分離した回路

後天的な恐怖情報が，扁桃体中心核のセロトニン２Ａ受で処理されることが報告されている。これらの結果は，容体細胞において統合され，その結果，先天的な恐怖行

341

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

動が後天的な恐怖行動に優先されるという階層制御をメカニズムにより形成された幼弱な神経回路が，後天的受けることを解明し（Isosaka et al., Cell 2015），先天的とな刺激を受けて適応的に変化するという従来のモデル

後天的な情報の統合メカニズムの研究に先鞭を付けた。

は拡張され，この拡張により先天的と後天的なメカニズ

この成果を端的に言えば，後天的に獲得した行動制御メ

ムが互いに融合や拮抗を介して行動を支配する未知のカニズムは，先天的な行動制御メカニズムにより打ち消原理に迫ることができる。

されるということになる。このモデルに従えば，先天的（2）トラウマ・情動記憶処理に関わる睡眠栗山健一（滋賀医科大学精神医学講座）

PTSD（Posttraumatic Stress Disorder）や一部の不安障害

ン作動性神経活動が亢進し，扁桃体と大脳新皮質・海馬には，情動記憶の一種である恐怖条件づけ記憶の過剰強間での神経伝達機能に影響を与え，情動記憶の強化に関化および消去不全の病態が関与していることが示唆さ連している可能性が推測されるが，詳細は分かっていなれている。これらの疾患には高率に不眠が合併することい。

が知られており，不眠が上記病態を促進している可能性

よりミクロのレベルでは，記憶の強化には神経細胞間のシナプス可塑性や，これに関わる遺伝子発現の制御・調節も示唆されている。
PTSD やうつ病では REM 密度の増加や REM 潜時の短が関与していると考えられている。トラウマ体験直後に睡縮が認められ，情動記憶の障害と関連した睡眠所見であ眠を剥奪すると，その後の情動記憶想起が減弱することかると推測されている。健常人を対象とした機能画像研究

ら，睡眠中に情動記憶を強化する過程が存在することが推では，REM 睡眠中に情動制御に係る神経領域である偏桃測されるが，我々は薬理学的手法を用い，睡眠中の情動記

体，内側前頭領野，前帯状回等の活動が亢進することが憶強化は遺伝子発現レベルの過程が関与している可能性示されており，これが記憶に伴う情動の減弱化に関与すを明らかにした。これらの知見は，情動・記憶の神経学的る可能性が示唆されている。REM 睡眠中には抗ストレスメカニズム解明のみならず，PTSD や不安障害の治療戦略

ホルモンであるコルチゾルの分泌亢進やアセチルコリを開発する上で重要な知見となる。

（3）マーモセットの社会性情動
一戸紀孝（国立精神・神経医療研究センター／理化学研究所・BSI・革新脳・一戸班）

我々はバルプロ酸の母体投与により生まれた仔（VPAてマーモセットを評価させる実験として，人では検知でき群）の，自閉症モデルとしてのテストの開発を行っている。

ない愛すべきポイントを UE 群は検知できるのに対して，

このテスト開発を通じてマーモセットの社会性および情VPA 群はそのような検知ができないことを示していると動が見えて来たのでこの機会に報告したい。被検体のマー考えられる。また，ヒトが二人いて，一人が相互利益性を

モセットを３つの互いに連続した部屋に入れ，1 側の部屋

持っていない芝居をした場合に，それを UE マーモセットに全部で６頭におよぶ新規正常成長個体を透明プラス

は見分けて，相互利益性を持っていないヒトからエサをとチックに入れて行動を観察するテストでは，非投与群(UEらないのに対して，VPA 群はこのヒトのキャラクターを群)内に共通して強い注意を払われる新規個体があるにも見分けることができず，キャラクターにかかわらずエサをかかわらず，VPA 群は，そのような特別な新規個体へのランダムにもらうことも見出した。社会で柔軟に生きてい選好が見られなかった。このことは，マーモセットによっく正常発達マーモセットは，いろいろな点で，他者の特徴

342

研究会報告を見分けて，それに応じた柔軟な行動を示すと考えられ，めに，生きにくくなって自閉症モデルと考えられた。

それが失われる VPA マーモセットは，社会性の低下のた（4）消化管を標的とする中鎖ペプチドによる情動および食欲調節作用
大日向耕作（京都大学大学院農学研究科食品生理機能学分野）

生体内にはペプチドホルモンや神経ペプチドが存在しした。迷走神経切除により sDPS の抗うつ様作用が阻害さ多彩な生理作用を示す。これらの内因性ペプチドは，前駆れ迷走神経を介していることから，腸－脳連関による作用

体タンパク質の酵素消化により生成する。今日では，この機序が想定される。

ような前駆体タンパク質と見なされていなかった食品タ

グレリンは，
末梢投与で摂食促進作用を示す唯一の内因ンパク質を酵素消化した場合に，様々な生理活性ペプチド

性ペプチドである。近年樹立されたグレリン分泌細胞が生成することが判明している。最近，このような外因性MGN3-1 を用いて，大豆タンパク質の酵素消化物から 11ペプチドの中に，比較的分子量が大きいにも関わらず，経残基のグレリン分泌促進ペプチドを，牛乳タンパク質の酵

口投与により情動調節作用や摂食調節作用を示すものが

素消化物から 9 残基のグレリン分泌抑制ペプチドを見出存在することが明らかとなってきた。本講演では，吸収をし，それぞれ soy-ghretropin [1]と lacto-ghrestatin と命名し前提とせず，おそらく消化管を標的として作用する中鎖ペた。いずれも経口投与で生理活性を示す。今後，消化管にプチドの例を紹介する。

おける中鎖ペプチドシグナルの生理的意義の解明が期待

大豆由来の 10 残基ペプチド soy-deprestatin（sDPS）が経
口投与（0.3 mg/kg）により抗うつ様作用を示すことを見出される。
[1] Nakato J et al. FEBS Lett. 2016; 590(16): 2681-9.

（5）内受容感覚から考える不安
寺澤悠理（慶應義塾大学 文学部 心理学専攻）

感情は身体の状態と密接に関連している。内受容感覚

動は，個人の不安傾向と強く関連していることも指摘さはこの関係性を紐解くために，注目された感覚である。

れている。また近年，島皮質の活動は，内受容情報の予身体内部から生じる感覚をさし，内臓の状態や痛み，体測と結果の誤差のコーディングを表象する可能性が提温を含む内部環境を把握し恒常性を保つために重要な示され，感情の生起との関係性についても研究が行われ役割を担っている。内受容感覚の正確さには個人差が存ている。このような現状において，内受容感覚に着目し，在し，不安，パニック，鬱といった様々な精神疾患との感情経験のメカニズムを解き明かすことは，不安の発症

関連も明らかになってきている。このような知見は，身機序の理解を深めることにも寄与できると考えられる。

体からの情報に対する敏感さや，この情報を処理する傾

我々は，このような視点に基づいて，脳機能画像研究，

向が，個人の感情の感じ方に影響を及ぼし，ひいては感

神経心理学研究，認知心理学研究を実施してきた。本演

情に関する疾患と関連することを示唆する。

題では，先行研究や我々の行った研究をご報告し，自己内受容感覚の処理に関わる島皮質は，同時に主観的感情の生起にも深く関わっていることが脳機能画像研究の身体状態に関する情報処理と不安傾向の関わりについて議論したい。

によって明らかにされてきた。複数の研究で島皮質の活343

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（6）肝環境と情動性 — 迷走神経を介した情動行動制御 —
山田大輔，関口正幸（国立精神・神経医療研究センター神経研究所疾病研究第四部）

脳は内臓の状態を感知し体全体の恒常性を保つ機能ある，肝臓→求心性迷走神経肝臓枝→中枢→交感神経遠を有すると考えられているが，これを仲介するシステム

心路→褐色脂肪組織を利用して，反射経路と情動回路のとして，自律神経系を中心とした反射経路が知られていカップリングについて検討した。その結果，高脂肪食でる。一方，難治性てんかんの治療に頸部迷走神経電気刺飼育したマウスの不安様行動（ホールボード試験で評価）

激が臨床応用されている。げっ歯類においても迷走神経は，上記反射経路の活性化により強く影響を受けることの切除は不安様行動や条件性恐怖記憶の変動を引き起が見出された。この不安様行動量の変化は，迷走神経肝

こし，また，頸部迷走神経束の電気刺激は恐怖記憶の消臓枝切除，同カプサイシン処理で起こらなくなったが，去学習を促進することなどが知られている。これらの事

褐色脂肪組織への交感神経の切除では影響を受けな

実は，反射経路における迷走神経求心路の活性化が，実かった。この結果は，全身恒常性維持のために主要な役

は情動機能を司る脳部位と共役し関連行動に影響を及割を担う求心性迷走神経が情動に関わる脳内回路とぼす可能性を示唆するが，詳細は不明である。我々は今

カップリングする可能性を示唆する。これと内環境受容回，肝臓を起点とする既知の代謝性反射経路のひとつでとの関係についても議論する。

（7）オピオイド δ 受容体作動薬の臨床開発を目指して
斎藤顕宜，山田光彦（国立精神・神経医療研究センター精神保健研究所精神薬理研究部）

医薬品として使用可能なオピオイド δ 受容体作動薬は存薬と比較してより安全で有効性の高い向精神薬の開発

未だ存在していない。オピオイド δ 受容体作動薬には様々につながるのではないかと期待されている。既に我々は，な生理活性が報告されているが，これまでに合成されてき日本医療研究開発機構（AMED）産学連携医療イノベー

たプロトタイプ化合物の多くが痙攣誘発作用を示したこション創出プログラム（ACT-M）の枠組みの中で，共同研とから，その開発が大きく制限されていたのである。一方究者らとともに化学構造のさらなる最適化を行い，複数の

我々は，新規に合成されたオピオイド δ 受容体作動薬

新規化合物の中から，KNT-127 よりも優れた薬理プロ

KNT-127 が痙攣誘発作用を示さないことを見出し，KNT-

フィールを有する開発候補化合物を絞り込むことに成功

127 をリード化合物とした向精神薬開発を行ってきた。興した。現在，初回ヒト投与試験開始に向けた非臨床試験を味深いことに，KNT-127 は，選択的セロトニン再取り込み進めている。本研究の成果は，オピオイド δ 受容体をター阻害薬（SSRI）よりも早期に抗うつ様作用を示す可能性がゲットとした画期的向精神薬の開発に繋がることが期待示唆され，加えて，SSRI やベンゾジアゼピン系抗不安のされる。

有する有害な副作用を示さない。そのため，KNT-127 は既（8）雄マウスにおける子殺しと子育ての神経制御機構
時田賢一（理化学研究所脳科学総合研究センター親和性社会行動研究チーム）

養育的な雌マウスとは異なり，交尾未経験の雄マウス

居・雌による仔の出産を経て父親となると子育て（養育の多くは子殺し（喰殺行動）をするが，雌との交尾・同行動）をするようになる（父性の目覚め）。我々は 2013344

研究会報告年にフェロモンを検出する鋤鼻器の阻害が雄マウスの前野中央部（central part of the medial preoptic area; cMPOA）

子への攻撃を抑え，子育てを促すことを見いだしている。

が必要であることを明らかにした。また，cMPOA 活動ししかし，父性の目覚め現象は，鋤鼻器が退化している類ているときは BSTrh の活動が低いこと，cMPOA を光遺

人猿でも見られることから，感覚モダリティは異なって

伝学的手法により活性化すると交尾未経験オスマウス

も，子への攻撃や子育てを制御するための共通した中枢の子への子殺し行動が減弱すること，メスとの交尾経験

神経メカニズムが存在すると考えられた。本研究では，

後は cMPOA が活性化したことから，父親になるときに交 尾 未 経 験 雄 マ ウ ス の 子 殺 し に は 分 界 条 床 核 （ bedは BSTrh の活動に対し cMPOA の活動が優位になること

nucleus of the stria terminalis; BST）の亜核である BSTrh がで，子への攻撃をやめ養育する「父性の目覚め」が起こ

重要であり，また父親マウスの子育て行動には内側視索る可能性が示唆された。

（9）不安を司る分界条床核の神経回路メカニズム野村洋（北海道大学 大学院薬学研究院 薬理学研究室）

分界条床核（BNST）は不安に重要であり，その神経活

Prepronociceptin（PNOC）を発現する BNST ニューロンが動は不安の増大と関連する。しかし個々の BNST ニュー

不安，抗不安のどちらの刺激に応答するかを調べた。

ロンが，不安を誘発する刺激をどう符号化するかは不明で

PNOC は Nociceptin/orphanin FQ の前駆体で，BNST の一部ある。私たちは，自由行動下のマウスに対して in vivo カのニューロンに高発現している。PNOC ニューロンは不安

ルシウムイメージングとオプトジェネティクスを適用し，を誘発する刺激に対して優先的に応答した。また

BNST ニューロンによる不安の処理機構を調べた。カルシ

Channelrhodopsin-2 を用いて PNOC ニューロンを活性化しウムセンサーGCaMP6s を BNST ニューロンに導入し，た場合，オープンアームへの滞在は短縮した。一方，

GRIN レンズを介して活動を測定した。マウスには高架式

Halorhodopsin を導入して抑制した場合，オープンアーム

十字迷路を行わせた。一部の BNST ニューロンはオープ

での滞在は長くなった。一連の結果から，BNST には不安ンアームで優先的に活動を上昇させたのに対して，クローを誘発する刺激と緩和する刺激を符号化するニューロン

ズドアームで活動を上昇させる BNST ニューロンも存在が存在すること，特に PNOC を発現する BNST ニューロ

した。この結果は，不安を誘発する刺激を符号化する

ンは不安を誘発する刺激を符号化し，不安様行動を促進すニューロンと，不安を抑える刺激を符号化するニューロン

ることを明らかにした。

が共に BNST 内に存在することを示唆する。次に，（10）反復ストレスによる情動変化を担う炎症関連分子の機能的多様性と精神疾患創薬への意義
古屋敷智之（神戸大学大学院医学研究科薬理学分野）

社会や環境から受ける慢性的なストレスは抑うつや抑制が重要であることを示し，ミクログリアに由来する

不安亢進など情動変化を引き起こし，うつ病など精神疾PGE2 産生が関与することを示唆してきた。また，自然患のリスク因子となる。基礎研究と臨床研究の両面から，免疫分子 TLR の欠損マウスで反復社会挫折ストレスにストレスやうつ病における炎症関連分子の重要性が示よる社会忌避行動や不安亢進，内側前頭前皮質での神経されているが，その意義には不明な点が多い。我々は，細胞の形態や応答性の減弱，ミクログリア活性化が消失

マウスの反復社会挫折ストレスによる社会忌避行動にすることを見出し，反復社会挫折ストレスによる社会忌

炎症関連分子 PGE2 による内側前頭前皮質ドパミン系の避行動に内側前頭前皮質のミクログリアの TLR が必須

345

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）であることを示しつつある。並行して他の研究グループているが，複数の炎症関連分子の違いや関連性は不明でからは，反復ストレスによる情動変化にミクログリアにある。本講演ではこれらの最新の知見を紹介し，慢性ス由来する IL-1β による末梢から脳内への単球の浸潤や神トレスによる情動変化を担う複数の炎症関連分子の機

経幹細胞制御が重要であることも提唱されている。これ

能的多様性と精神疾患創薬への意義について議論する。

らの研究は，反復ストレスにおける炎症関連分子を介した神経細胞と炎症関連細胞の相互作用の重要性を示し（11）活性脂質レゾルビン類の抗うつ作用
南雅文（北海道大学 薬学研究院 薬理学研究室）

うつ病は生涯有病率が高く，「ストレス社会」と言わ抗うつ作用を有する可能性が報告されているが，作用メれる現代においてその患者数は増加している。既存の抗カニズムについては不明な点が多い。本研究では，DHA

うつ薬はセロトニンやノルアドレナリンなどのモノアの活性代謝産物であるレゾルビン D1, D2（RvD1, RvD2）

ミン系を標的としたものが中心であり，効果発現までにと EPA の活性代謝産物であるレゾルビン E1, E2, E3

数週間を要すること，また，うつ病患者の約２割は既存（RvE1, RvE2, RvE3）に着目し，リポポリサッカライドの抗うつ薬が奏功しない難治性であることが問題と（LPS）誘発うつ病モデルマウスを用いて，これら生理なっている。一方，ドコサヘキサエン酸（DHA）やエイ活性物質の抗うつ効果を調べるとともに，その作用機序

コサペンタエン酸（EPA）などの ω-3 系不飽和脂肪酸がについても検討を加えたので紹介する。

346

研究会報告12．第１回食欲・食嗜好の分子・神経基盤研究会
2016 年 6 月 17 日－6 月 18 日
代表・世話人：佐々木努（群馬大学生体調節研究所）

所内対応者：箕越靖彦（生殖・内分泌系発達機構研究部門）（１）視床下部室傍核による食物選択行動の調節とストレス応答
岡本士毅（生理学研究所）（２）視床下部室傍核のヒスタミン H1 受容体発現ニューロンと CRH ニューロンと食欲堀尾修平（徳島大学）（３）マウスへの一晩絶食は摂食リズム異常（明期過食）を誘導し，脂質代謝を低下させ，体脂肪蓄積を誘導する
岩崎有作（自治医科大学）（４）Sirt1 はオキシトシンを介してショ糖嗜好性を抑制する
松居翔（群馬大学）松坂賢（筑波大学）（５）脂肪酸伸長酵素 Elovl6 欠損マウスにおけるショ糖嗜好性亢進
（６）脂肪のおいしさは過食を招くのか
松村成暢（京都大学）（７）運動環境下のラットにおける高脂肪食に対する嗜好性の減弱について
坂井勇介（久留米大学）（８）視床下部ドパミン神経による摂食調節機構
池田弘子（星薬科大学）（９）肥満のなかのヤセ
千葉政一（大分大学）（10）新規視床下部分泌性小タンパク質によるエネルギー代謝調節
浮穴和義（広島大学）（11）環境温度が食欲および嗜好性に与える影響について
長阪玲子（東京海洋大学）（12）卵巣摘出ラットの高脂肪食摂取におけるエストロゲンの抑制作用
高橋春花（奈良女子大学）（13）かつおだし嗜好性に関与する 3 つの主要因子
近藤高史（株式会社味の素）（14）微量栄養素を動物はどのように過不足なく摂取できているのか？
安尾敏明（朝日大学）（15）味覚および消化管栄養素受容機構解析の新しいツール
岩槻健（東京農業大学）（16）神経活動の人工制御システムを用いた空腹による味覚修飾機構の解明
中島健一朗（東京大学）（17）食経験に起因する味嗜好性変化とその発生要因の解析
成川真隆（東京大学）（18）味覚嫌悪学習における分界条床核の役割
乾賢（大阪大学）347

第 38 巻（Dec,2017）

生理学生理学研究所年報（19）“人は食べたものでできている”食べ物による食行動調節回路のリモデリング後藤伸子（慶応義塾大学）（20）味・風味の神経表象の探索 —ヒト fMRI 研究—
山城博幸（藍野大学）【参加者名】
青谷大介（京都大学），安達真一（宇都宮大学），池田大学），堀尾修平（徳島大学），松居弘子（星薬科大学），石丸喜朗（東京大学），伊藤禎浩

松坂（名古屋大学），乾村成暢（京都大学），溝口賢（大阪大学），岩井優（東京翔（群馬大学），賢（筑波大学），松下夏樹（愛知医科大学），松暁（名古屋大学），宮本理健（東京農人（徳島大学），村上太郎（至学館大学），森 紀之（滋業大学），浮穴和義（広島大学），浦田朋実（滋賀県立賀県立大学），森下紗帆（常葉大学），森本恵子（奈良大学），郭婷婷（京都大学），門東梨奈（至学館大学），

女子大学），森脇千夏（中村学園大学），安尾敏明（朝金内則子（自治医科大学附属さいたま医療センター），

日大学），安本有希（東北大学），八十島安伸（大阪大川久保充裕（名古屋大学），神田一（京都大学），日学），谷田亮太（至学館大学），山口正洋（高知大学），

徹（京都大学），小塚智沙代（琉球大学），後藤

山城博幸（藍野大学），吉澤史昭（宇都宮大学），米持伸子（慶応義塾大学），小林令奈（東京海洋大学），金奈央美（星薬科大学），間馬彬大（㈱羊土社），安藤貴

剛健太（至学館大学），坂井勇介（久留米大学），硲

哲

史（㈱豊田中央研究所），岩畑慎一（ハウス食品㈱），努（群馬大学），佐藤貴弘（久宇野 勲（江南病院），加藤直樹（アサヒグループホー

留米大学），志内哲也（徳島大学），鹿野健史朗（広島

ルディングス㈱），加藤るみ子（八千代病院），近藤高大学），柴垣千滉（至学館大学），清水彬礼（京都大学），

史（味の素㈱イノベーション研究所），齋藤弘貴（サッ杉山摩利子（名古屋大学），鈴木裕一（仙台白百合女子

ポロホールディングス㈱），櫻井敬展（日清食品 HD㈱），大学），高橋春花（奈良女子大学），田中智洋（京都大鈴木未宇（八千代病院），寺田育夫（高砂香料工業㈱），学），田中戸田安香（キッコーマン㈱），中川康雄（㈱ADEKA），

大学），岩﨑有作（自治医科大学），岩槻下部

崇（朝日大学），佐々木都（名古屋大学），谷口睦男（高知大学），

千葉政一（大分大学），恒川卓（名古屋大学），出口

野尻健介（長谷川香料㈱），藤井香菜子（至学館大学），十枝内厚次（至学館大学），中伏見宗士（花王㈱），不破川ナショナル），星淳（金沢医科大学），長阪玲子（東京海洋大学），

徹（八千代病院），

喬（サントリー食品インター

朱香（キリン㈱），松本英希（味の中島健一朗（東京大学），成川真隆（東京大学），西田素㈱），森基宏（生理学研究所），沼野利佳（豊橋技術科学大学），

本士毅（生理学研究所），齊藤久美子（生理学研究所），

野村英生（京都大学），則竹晶代（至学館大学），原田佐藤達也（生理学研究所），林圭子（大阪市立大学），坂野僚一（名古屋大学），檜山

箕越靖彦（生理学研究所），横田繁史（生理学研究所），

武史（基礎生物学研究所），傅Farehan Asgar（生理学研究所）合計 100 人

欧（東京大学），福島

卓（味の素㈱イノベーション研究所），岡めぐみ（生理学研究所），

篤（聖マリアンナ医科大学），福原正太（京都府立医科【概要】
何を食べるのかの判断根拠となる「食欲・食嗜好」は

いの研究を進めていくためのフィードバックを行った。

健康に大きな影響を与えるため予防医学的に重要や研

中堅・若手中心に十分に討論時間を確保した発表形式と究テーマであり，その分子・神経基盤の解明の端緒となしたため，通常の学会よりも多くの質疑応答がなされ，る第１回食欲・食嗜好の分子・神経基盤研究会が 6/17-18

研究領域の活性化の端緒となった。また，直近の専門領の２日間にわたり開催された。

域よりも広い演題内容がそろい，参加者の多くが新たな分野横断的に集まった参加者（合計 101 名）が，知見や視点・アイデアを得ることができた。参加者 101

unpublished data を中心とした２０演題の口頭発表に対し名のうち企業から 15 名の参加があり，将来的な産学連て様々な観点から議論を行い，新規研究領域としてお互携の基礎となる信頼醸成の場を提供することができた。

348

研究会報告参加者に対する５段階評価での事後アンケート（有効返

時間が長い」が並存した結果となっており，自由記載のコ

答数 61，参加者の 60.4%）の結果，「研究会の充実度」はメントも考慮すると，「発表の質を担保するために，発表「高い（５）」と「やや高い（４）」が 89％を占めた。まフォーマットを多様化したうえで会期の延長が必要」といた，「来年も参加したい？」，「知り合いの研究者に薦めう課題が見えた。また，学際的な研究分野なため，異分野たい？」という質問にも，「すごく思う（５）」と「やや交流をより促進する積極的取り組みへの期待も高いこと思う（４）」の合計がそれぞれ 94 %と 89％であり，初回が分かった。来年度さらに研究会を発展させるべく，改善の研究会としては大好評であった。また，「期間が足りな策を準備したい。

い・質疑の時間が短い」と，「演題数が多い・発表の持ち（1）視床下部室傍核による食物選択行動の調節とストレス応答
岡本士毅，佐藤達也，箕越靖彦（生理学研究所 生殖･内分泌系発達機構研究部門）

AMP キナーゼ(AMPK)は，細胞内エネルギーレベルの系を用いて CRH ニューロンを選択的に活性化しても，低下などによって活性化し，糖，脂質，蛋白質代謝を制高炭水化物食の選択摂取が有意に増加した。さらに CRH

御して ATP レベルを回復させる。視床下部 AMPK は，

ニューロン選択的に AMPK を活性化させると，絶食時と摂食調節に関与し，絶食させると室傍核（PVH）など視同様に高炭水化物食の選択摂食が有意に増加し，逆に床下部神経核において AMPK 活性が高まる。マウスを絶AMPK に対する shRNA を CRH ニューロン特異的に発現

食後に再摂食させると，高脂肪食ではなく高炭水化物食させると消失した。以上から，PVH に含まれる CRH

を多く選択摂取するが，AMPK に対する shRNA を PVH

ニューロンが，AMPK を介して炭水化物食と脂肪食の選に発現させると完全に消失する事を見出した。この食物

択行動を制御すると考えられた。また，古くから CRH は

選択行動は，PVH に存在する数種類のニューロペプチド

ストレス応答性ホルモンとして考えられているので，スの中で，コルチコトロピン放出ホルモン(CRH)を PVH に

トレス負荷時の食餌選択行動に関して検討した結果を微量投与した時のみ観察され，Cre 選択的 DREADD 発現報告した。

（2）視床下部室傍核のヒスタミン H1 受容体発現ニューロンと CRH ニューロンと食欲堀尾修平（徳島大学大学院医歯薬学研究部）

視床下部室傍核にはヒスタミン H1 受容体（H1R）発現である可能性が考えられる。室傍核の CRH ニューロンは，

ニューロンが存在している。マウスでこのニューロンを選元来神経内分泌ニューロンと考えられていたが，最近では，

択的に死滅させると摂食亢進がおこる。すなわち，この脳内の様々な部位に神経線維を送っていると考えられるよ

ニューロンは，正常時には摂食を抑制する方向に働いていうになった。CRH ニューロンは摂食調節においても，このると考えられる。ヒスタミン神経系が活動すると摂食を抑ような神経回路を通して関わっていると考えられる。室傍制すると言われているが，この結果はそれを説明するメカ

核の CRH ニューロンと一口に言っても，実は様々なタイプ

ニズムの１つと考えることができる。この H1R ニューロンのニューロンが存在すると考えられる。従来の研究では，を死滅させたとき，室傍核の CRH ニューロンのかなりの部

それらのタイプを区別し，同定することは容易ではなかっ分が死滅したが，オキシトシンニューロン，AVP ニューロ

た。本発表では，CRH ニューロンをその脳投射部位によっン，TRH ニューロンはほとんど影響を受けなかった。このてタイプ分けするという新しい試みについて発表した。

ことから，摂食調節に関係しているのは，CRH ニューロン

349

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（3）マウスへの一晩絶食は摂食リズム異常（明期過食）を誘導し，脂質代謝を低下させ，体脂肪蓄積を誘導する
岩崎有作，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）

一日中だらだらと食事をする“食リズム異常”は肥満のせ，肝臓中の脂肪蓄積を誘導させた。時間給餌制限により成因であり，ヒトにおいても間食や夜食が肥満，メタボリッ

明期過食を抑制すると，脂質燃焼低下は改善した。従って，

ク症候群を誘導・悪化させる。しかし，満腹感が継続せず

食リズム異常が脂質代謝を抑制の上流に位置しているこ

間食や夜食を食べ，食リズムが障害される原因とその予防・とが明らかとなり，食リズム異常への介入が肥満・メタボ

治療法は明らかでない。本研究の長期的な目標は，食リズ

リック症候群治療に重要であることが示唆された。

ム異常の原因を明らかとし，食リズム異常による肥満，メタボリック症候群の予防・治療法の確立である。

一晩絶食後に誘導される食リズム異常は，肥満誘発性食リズム障害と共通の機序が存在する可能性があり，食リズ

発表者は，一晩絶食させたマウスに通常食を自由給餌でム異常の研究をする上での良いモデルになるかもしれな

再摂食させると，明期の過食（食リズム異常）が３〜４日い。今後，「一晩絶食による食リズム異常モデル」を確立

間継続し，その間脂質燃焼が強く抑制されることを見出しさせるために，明期過食・食リズム異常を誘導する原因脳た。週に一度の一晩絶食を 8 週間継続すると，体重には変内因子を同定する必要がある。

化が見られなかったが，内臓脂肪を 150 %に有意に増加さ（4）Sirt1 はオキシトシンを介してショ糖嗜好性を抑制する
松居

翔１，佐々木努１，河野大輔２，橋本博美１，小林雅樹１，北村忠弘１（１群馬大学生体調節研究所代謝シグナル解析分野，２群馬大学先端科学研究指導者育成ユニット）【背景】肥満の原因となる過食の背景にある食嗜好性の【結果】NS-KI マウスで認められる HSD 摂食抑制作用機序解明の一端として，中枢神経系 Sirt1 による高ショ

は，Oxtr-A の ip 投与によりキャンセルされた。さらに，

糖食（HSD）嗜好性調節の分子機序の解明を目的とし以

Oxt-KI マウスでは HSD 摂食量が減少し，その効果は下のことを検討した。

Oxtr-A の ip 投与によりキャンセルされた。また，Sirt1【方法】神経特異的 Sirt1 過剰発現（NS-KI）マウスに Oxt

は，-5kb のプロモーター活性を上方制御した。さらに，受容体アンタゴニスト（Oxtr-A）を腹腔内（ip）投与し，-5kb よりも短いプロモーター解析の結果，-3.2kb～-2.1kb

HSD 嗜好性を検討した。Oxt 特異的 Sirt1 過剰発現（Oxt-

領域の消失により Sirt1 の効果が消失した。

KI）マウスを用い，HSD 嗜好性試験および Oxtr-A の ip

【結論】Sirt1 による HSD 嗜好性の抑制には，Oxt シグナ

投与による HSD 嗜好性への影響を検討した。Sirt1 によルが必要であり，Oxt ニューロンの Sirt1 は HSD 嗜好性

る Oxt 転写抑制機序解明のために視床下部細胞株で Sirt1を抑制するのに十分であることが明らかとなった。

の過剰発現を行い，Oxt プロモーター活性を測定した。

（5）脂肪酸伸長酵素 Elovl6 欠損マウスにおけるショ糖嗜好性亢進
松坂

賢，島野

【背景・目的】Elovl6 は炭素数 12-16 の飽和および一350

仁（筑波大学 医学医療系 内分泌代謝・糖尿病内科）

価不飽和脂肪酸を基質とし，炭素数 18 の長鎖脂肪酸の研究会報告合成を行う脂肪酸伸長酵素である。近年，脳において脂ショ糖食では摂食量が有意に増加した。普通食と高ショ肪酸が摂食制御に重要な役割を担うことが明らかに糖食を同時に与えて餌を選択させた場合，普通食と高なってきた。本研究では，Elovl6 欠損マウスを用いて摂ショ糖食を合わせた総摂食量は野生型マウスと Elovl6 欠

食調節機構における Elovl6 の役割について検討した。
【方損マウスで同等であるが，Elovl6 欠損マウスは高ショ糖法】野生型マウスおよび Elovl6 欠損マウスを用い，普通

食をより多く摂食し，普通食の摂食量が減少した。Elovl6

食，高ショ糖食，高脂肪食を単独または選択条件で与え，欠損マウスのショ糖嗜好性は，オピオイド受容体のアン

その摂食パターンと摂食量を経時的に観察した。また，タゴニストの投与により一部キャンセルされた。【結論食餌嗜好性との関連が報告されているカンナビノイドと考察】Elovl6 による脂肪酸組成の変化は，恒常性維持やオピオイドのアゴニストまたはアンタゴニストの投のための摂食には影響せず，嗜好性に基づく摂食に影響

与が Elovl6 欠損マウスの摂食行動におよぼす影響を検討をおよぼす。Elovl6 欠損マウスのショ糖嗜好性の亢進にした。【成果】野生型と比較して，Elovl6 欠損マウスははオピオイド受容体からのシグナルの関与が示唆され

普通食および高脂肪食の摂食量は変わらなかったが，高た。

（6）脂肪のおいしさは過食を招くのか
松村成暢（京都大学大学院農学研究科食品生物科学専攻）

トロや霜降り肉など脂肪を多く含む食品は嗜好性が高せると考えられる。

い。脂肪は食べ物を美味しくさせることは明らかであるがマウスに高脂肪食を与えると過食を招き，肥満を誘導すその機構は不明であった。我々の研究グループは脂肪分子

ることが一般的に知られているがいまだに未解明な部分

が味を感じる細胞である味細胞により受容体を介して化が多いように思われる。マウスや人間において，実際高脂学的に受容されることをこれまで報告してきた。つまり，肪食を摂取していても肥満にならないケースも多々ある

脂肪分子が他の味質，甘味やうま味などと同様に味細胞にからである。そもそも脂肪は消化管ホルモンなどを介して受容される，これが脂肪の美味しさであると考えてきた。

強力に食欲を抑制する。健常人は脂肪を食べ過ぎると次のまた in vivo において脂肪分子による味細胞刺激，つまり日まで食欲がなくなるのである。

脂肪を舐めることによりドーパミンおよびエンドルフィ

我々は脂肪の美味しさがいかにして動物の体重調節をン分泌が促進されることを明らかとした。これらの神経伝

狂わせるのか，そのメカニズムの解明を行っている。予備

達物質は脳内で快感を生み出し，脂肪の美味しさを際立た的な検討と最新の知見を紹介した。

（7）運動環境下のラットにおける高脂肪食に対する嗜好性の減弱について
坂井勇介 1，河原幸江 2，田尻祐司 3，佐藤貴弘 4，児島将康 4，御船弘治 1（1 久留米大学医学部･動物実験センター，2 久留米大学医学部･薬理学，
3 久留米大学医学部･内分泌代謝内科学，4 久留米大学･分子生命科学研究所）【背景・目的】食事の変化は身体だけでなく脳や精神活

そのメカニズムを解析した。

動にも影響を及ぼすことは広く知られているが，身体的【方法・結果】4 週齢 ♂ SD ラットに，高脂肪食と普通活動が食事に及ぼす影響は不明である。今回我々は，食食を同時に自由選択摂取させ，自発運動（Ex）群として嗜好性に及ぼす運動環境の影響を明らかにするために，

回転カゴ付チャンバーにて週末（金～日曜：３日/週）の運動環境下におけるラットの食嗜好性の変化を検討し，み自発運動環境下にて飼育，非運動（Se）群として回転351

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

カゴなしの通常ケージにて各々9 週齢時まで飼育した。

の両者で，ドーパミン放出量は basal level の約 1.5 倍上側坐核ドーパミン量の各々の反応をマイクロダイアリ

昇した。Ex 群では CD 食給与時のドーパミン放出量は Se

シス法にて測定した。Se 群では全測定期間中を通して群と同様に上昇したが，HFD 食給与ではドーパミンの上

HFD 食に対する嗜好性が強かったが，Ex 群では自発運昇は認められなかった。

動環境下にて飼育後は，一日の摂餌量に占める CD 食の【結語】定期的な自発運動により食餌の嗜好性が変化す

割合が増加し，特に５～７週齢時では摂餌量の約半分はることが明らかとなり，中枢ドーパミン報酬関連神経系

CD 食であった。Se 群では CD 食給与時と HFD 食給与時の変化が関与することが示唆された。

（8）視床下部ドパミン神経による摂食調節機構
池田弘子，米持奈央美，亀井淳三（星薬科大学薬物治療学教室）

中枢のドパミン神経は，食の嗜好性に深く関与すること

D2 受容体を刺激することにより摂食行動が抑制されるこが知られている。嗜好性食物の摂取は中脳辺縁系ドパミンとを明らかにした。これらの結果から，摂食により視床下神経を活性化し，この活性化がさらなる摂取の欲求に繋が部外側野のドパミン神経が活性化し，これがドパミン D1

ると考えられている。一方で，アンフェタミンやマジン

および D2 受容体を介して摂食行動を終了させることが考

ドールは古くから食欲抑制作用を有することが知られてえられる。この機構はアンフェタミンやマジンドールのドいるが，これらはいずれもドパミン神経を活性化すること

パミン神経を活性化することで摂食抑制作用を示すといから，中脳辺縁系ドパミン神経を介してこれらの作用が発う機序と一致するものである。さらに，ドパミン D1 受容

現しているとは考えにくい。演者らは，摂食行動の中枢で体または D2 受容体を刺激することにより，視床下部におある視床下部に着目し，視床下部のドパミン神経が摂食行

いてそれぞれ異なる摂食調節ペプチドの発現量を制御す

動に関与することを研究してきた。これまでに，摂食中枢ることから，ドパミン D1 受容体と D2 受容体は異なるペとして知られる視床下部外側野のドパミン神経は摂食に

プチド含有神経を介して摂食抑制作用を示すことが考え

より活性化すること，また，同部位のドパミン D1 およびられる。

（9）肥満のなかのヤセ
千葉政一，伊奈啓輔，藤倉義久（大分大学医学部分子解剖学講座）

通常飼育の野生型実験動物は over night fasting などの比較的短期間の給餌制限に反応し，給餌再開直後から強い食

行動抑制系のヒスタミンニューロンが独立して機能することが伺えた。

行動を示す。この反応は肥満モデル動物で特に認められ，その意義を検討するために，over night fasting を野生型

過体重にも関わらず，反応性の過食行動が観察出来る。

マウスおよびヒスタミン H1 受容体欠損(HIKO)マウスに

我々は比較的短期間のエネルギー欠乏に誘導される食負荷し視床下部神経ヒスタミン代謝，体温反応，肩甲骨間行動促進反応に着目し，視床下部でのいくつかの食行動調

褐色脂肪組織 UCP1 蛋白発現量，再摂食量について解析し節物質の関与を検討した。その結果，エネルギー欠乏情報

た。この結果，over night fasting によって活性化された視で誘導される視床下部神経ヒスタミン機能は CRH によっ

床下部神経ヒスタミンは H1 受容体を介して褐色脂肪組織て促進されるが，NPY/AgRP および αMSH には影響を受

UCP1 タンパク発現量を増加させ体温を維持しながら再けないことを観察した。つまりエネルギー欠乏条件下の視給餌による過剰な食行動を抑制性に制御していることが床下部では，食行動促進系の NPY/AgRP ニューロンと食

判明した。

352

研究会報告（10）新規視床下部分泌性小タンパク質によるエネルギー代謝調節
浮穴和義，岩越栄子，鹿野健史朗（広島大学大学院総合科学研究科）

NPGL は鳥類や哺乳類において脳の視床下部に特異的

成関連遺伝子群の発現の有意な上昇を認めた。また，褐

に発現し，80 アミノ酸残基からなる分泌性小タンパク質

色脂肪組織の白色脂肪組織化，ノルアドレナリン代謝回をコードする。本遺伝子は，絶食時や糖尿病モデル動物

転の低下，低温曝露時の褐色脂肪組織温度の低下が認めで発現が上昇する。本研究では，NPGL の生理機能の解られた。さらに，マクロ栄養素飼料給餌条件下での NPGL

明を目的とし，ラットを用いて視床下部での NPGL 遺伝

脳室内投与は，炭水化物摂取を増加させた。

子の過剰発現及び小タンパク質の脳室内慢性投与を行以上より，NPGL は絶食時に合成が高まり，エネルギーを早急に得るために炭水化物摂取を促進させることがい，生じる表現型を解析した。
1.5 ヵ月間の NPGL 遺伝子過剰発現及び 2 週間の NPGL

示唆された。一方，栄養条件が良い時には，脂肪組織を脳室内慢性投与のいずれにおいても，体重差はないもの

支配する交感神経活動の低下を引き起こすことにより，の脂肪蓄積の促進効果が認められ，呼吸商の上昇を伴っ脂肪合成を促進し，結果として脂肪蓄積が生じることがた。肝臓，白色脂肪組織，褐色脂肪組織での脂肪代謝関示唆された。

連因子の遺伝子発現解析より，褐色脂肪組織での脂肪合（11）環境温度が食欲および嗜好性に与える影響について
長阪玲子，中地はづき，小野寺柚香，石川雄樹（東京海洋大学学術研究院 食品生産科学部門）

哺乳類は体温を一定に保つため，環境温度が低温にな

境温度が食欲と嗜好性に及ぼす影響について検討した。

ると熱産生量を増加させエネルギー消費が亢進される。

マウスを異なる環境温度（10,20,30 ℃）で 30 日間飼育

そのため哺乳類にとって，環境温度の変化に伴い摂食をし，高脂質食（HFD）および高炭水化物食（HCD）を自制御することは非常に重要である。エネルギー代謝の変

由摂取させた。飼育試験終了後にサンプリングを行い，動は摂取量だけでなく栄養素の選択にも影響すると考食欲制御因子である血漿レプチン濃度およびグルコー

えられるが，環境温度の変化にともなう食嗜好性の変動

ス濃度を測定し，食欲を制御している脳視床下部での食については明確な報告はない。そこで本研究では，温度欲制御因子の mRNA 発現量をリアルタイム PCR 法に別に飼育したマウスの給餌試験を行い，それにともなうよって解析した。これらの解析結果を報告した。

食欲関連因子の解析によって摂餌行動の評価を行い，環（12）卵巣摘出ラットの高脂肪食摂取におけるエストロゲンの抑制作用
高橋春花，土井菜々子，永友優，川原真理子，横田直子，森本恵子（奈良女子大学大学院 心身健康学専攻 生活健康学コース）【目的】雌性ラットの高脂肪食誘発性肥満に対するエス討した。さらに，脂肪酸受容体の発現へのエストロゲン

トロゲンの抑制作用を検討するため，卵巣摘出ラットをの影響について検討した。

用いて脂肪投与部位の違いがその後の高脂肪食摂取量【方法】9 週齢にて Wistar 系雌性ラットの両側卵巣摘出に与える影響とそれに対するエストロゲンの作用を検手術を行い 13 週齢で Placebo（Pla）群，Estradiol（E2）353生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

群に分け，各々のペレットを埋め込み，高脂肪食（HFD）

しなかったが，胃内投与により Pla 群では HFD 摂食抑制

投与を開始した。17 週齢で 16 時間絶食後，口腔内・胃が生じ，E2 群との差が見られなくなった。各臓器の脂肪内・静脈内への脂肪乳剤投与（20 ml/kg 体重）を行い，酸受容体 mRNA およびタンパク質発現量には両群で差30 分毎に 3 時間後まで HFD 摂取量を測定した。加えてはなかった。

舌・胃の CD36，GPR120 の遺伝子・タンパク質発現を測【考察】長期の HFD 投与時には卵巣摘出ラットへの E2定した。

補充により摂食が抑制された。絶食終了後 30 分間の HFD【結果】13 週齢以降 Pla 群ではエネルギー摂取量と体重

摂取量についてもエストロゲンは抑制作用を示したが，の増加が見られたが E2 群では減少した。絶食終了後 30

脂肪乳剤の胃内投与は E2 補充の有無に限らず摂食を抑分間の HFD 摂取量は Pla 群と比べ E2 群で抑制された。

制した。E2 群の HFD 抑制には口腔内脂肪刺激が関与し一方，脂肪乳剤の口腔内投与では両群とも摂取量は変化ている可能性が示唆された。

（13）かつおだし嗜好性に関与する 3 つの主要因子
近藤高史（味の素㈱ イノベーション研究所新事業探索研究グループ）【背景】かつおだしは，日本の代表的伝統食品であり，高脂肪食または正常食（カロリー計算でそれぞれ 45%お和食の味付けに欠かせない。そのおいしさには，うま味

よび 10％の脂肪を含む飼料）を摂取させた。

成分（イノシン酸）と独特の香りが重要であると言われ【結果】かつおだし嗜好性は，動物種により異なった。

ているが，動物が嫌う酸味成分（乳酸）と苦味成分（ヒまた，かつおだし嗜好性は 45%高脂肪食摂取により著し

スチジン，クレアチニンなど）も大量に含まれているたく低下した。しかし，過去にかつおだしを好んで摂取しめ，単純ではないと予想される。

た体験／学習があると，高脂肪食摂取による嗜好性低下【目的】ラット／マウスを用いて天然かつおだしの嗜好は認められなかった。

性に関与する因子を調べた。

【結論】かつおだし嗜好性には，少なくとも 3 つの因子

【方法】Sprague-Dawley ラット，C57BL/6N マウス，およが関与する。すなわち 1) 遺伝因子，2) 高脂肪食摂取，び ICR マウスを用い，さまざまな濃度の液体かつおだし

および 3) 過去のかつおだし摂取体験／学習である。本を用意し，水と共に与え摂取量を測定し，嗜好性（好き・結果は，摂取後に生じる生理的効果（健康機能）を学習嫌い）を評価した。かつおだし溶液の提示順序は，上昇濃することによりかつおだし嗜好性が高まる可能性が強度系列および下降濃度系列の両方で実施した。飼料としてく示唆された。

（14）微量栄養素を動物はどのように過不足なく摂取できているのか？
安尾敏明，硲

哲崇（朝日大学･歯･口腔生理）

一般的に，味覚の生理学的意義のひとつとして「栄養ているのかについて，行動学的・電気生理学的・内分泌素の発見・検索」があるが，私たち動物が摂取する栄養学的な手法を用いて検討している。本発表では，ある種物の中には，無機塩，ビタミン，必須アミノ酸など，恒の必須無機塩あるいはビタミンの欠乏状態に陥った動常性の維持に必須であるにも関わらず，その１日必要量

物が，いかにこれらの物質を見つけ出し，摂取することが微量であり，味覚では検知しにくい物質が多く存在すができているかについて，また，これらの栄養素が欠乏る。我々の研究室では，このような微量栄養素を動物がした動物に生じる行動学的・神経科学的変化について紹どのように見つけ出し，過不足なく摂取することができ

介した。

354

研究会報告（15）味覚および消化管栄養素受容機構解析の新しいツール
岩槻

消化管は消化・吸収の他，栄養素認知，ホルモン産生，免疫，バリア，粘液分泌，輸送など様々な機能を有して健（東京農業大学 食品安全健康学科）

各種因子が消化管の細胞に与える影響を簡単に観察できるようになった。

おり，それらの機能は特殊化した消化管上皮細胞により本発表はこの新しいオルガノイド培養系を用いて，実担われている。しかしながら，消化管機能を in vitro にて際の生体内環境に近い状態で消化管の栄養素受容細胞

解析する実験系は限られていた。最近になり，消化管幹の解析ができる事を紹介した。また，消化管のみならず，細胞が特定され，続いて消化管幹細胞の三次元培養系

同じ内胚葉由来の味蕾についても同様の培養方法にて（オルガノイド培養系）が開発されたことで，これまで

味幹細胞の維持・増殖が可能である事や，最近の取り組困難であった in vitro での消化管細胞実験が可能となり，みについても紹介した。

（16）神経活動の人工制御システムを用いた空腹による味覚修飾機構の解明
中島健一朗，傅欧，岩井優（東京大学大学院 農学生命科学研究科）

摂食は動物にとって，自身の生存や子孫の繁殖のためるのかは不明なままである。その原因は，栄養因子が末に重要な行動である。このうち味覚は食物の価値の判断

梢の臓器のホルモンレベルや様々な神経の活動レベル

基準として機能する。糖質，アミノ酸，脂質などは基本を変化させるので，脳内で味覚と栄養の情報の統合・評的に高栄養価で甘味や旨味を呈し，多く摂取される。一価に重要な部位の活動や機能を正確に把握することが方，腐敗物や毒物は強い酸味や苦味を呈し，有害であり困難なためである。

忌避される。摂取された栄養因子は末梢の臓器や脳で受本研究では，マウスの視床下部で摂食中枢を司る神経の活動を化学遺伝学・光遺伝学的にコントロールした。

容され，全身の恒常性が維持される。
国内外の最近の多くの研究で脳が味覚や栄養の情報

そして，末梢の臓器による副次的な影響を除いた条件で，を別々の伝導路を介して受け取り，身体全体の活動を制

いわば人為的に空腹状態を再現した際の味覚感受性の御することが明らかになりつつある。

評価を試みた。発表では，その結果について報告するとその一方，満腹・空腹といった生理状態の変化や肥満・老化など健康状態の変化に伴い，味の感じ方がなぜ変わともに，摂食中枢神経の活動が味覚受容におよぼす影響について考察した。

（17）食経験に起因する味嗜好性変化とその発生要因の解析
成川真隆，三坂巧（東京大学大学院 農学生命科学研究科）

生まれてすぐの新生児においても，甘いや酸っぱい，

チョコレートやビスケットなどジャンクフードを食べ苦いなどの味を認識することができる。しかし，自分がたラットから生まれた仔ラットは脂肪に対する嗜好性

おいしいと思ったものでも，他人が必ずしもおいしいとが上昇することなどが報告されている。また，ヒトで香思うわけではない。すなわち，食の嗜好性には個人差が辛料の摂取頻度が嗜好性に影響を与えることも報告さある。これまでにポテトチップスやピザなど塩分の高いれている。これらの知見から，食経験が個人の食嗜好性

食物を食べた乳児は塩に対する嗜好性が上昇すること，に影響を与える可能性が強く示唆されるが，いつ，何を355

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

食べることで嗜好性の変化が誘発されるのかを理解すの形成に最も影響を与える時期の特定を試みた。さらに，るためには十分でない。

この嗜好性変化に口腔内の味覚感受性の変化が関与すそこで本研究では食経験による味嗜好性の変化とそるかどうか，味を伝える味覚神経応答や味蕾における味の発生要因を明らかにすることを目的とし，実験を行っ

情報関連分子の発現から評価を行った。これらの成果にた。まず，味嗜好性変化を評価するための実験系の構築

ついて発表した。

を試み，異なる生育ステージのマウスを用いて，嗜好性（18）味覚嫌悪学習における分界条床核の役割
乾賢（大阪大学･大学院人間科学研究科･行動生理学研究分野）

食べ物に対する嫌悪には，危険物の摂取を回避し，生関与が示唆された。分界条床核は味覚情報処理に関わる命を維持するという生物学的意義がある。多種多様な動結合腕傍核や食欲に関わる腹側被蓋野と相互連絡があ

物が食べ物に対する嫌悪を表出することから，共通の生る。また，不安や恐怖といったネガティブな情動におい物学的基盤が存在することを示唆している。したがって，て重要な役割を果たしている。このような機能的・解剖

そのメカニズムを明らかにすることは摂食行動の仕組学的特徴があるにも関わらず，味覚嫌悪学習への関与をみを理解することにつながると考えられる。食べ物に対積極的に示唆する報告はなされていない。そこで本研究する嫌悪の一つに味覚嫌悪学習がある。これは食べ物をでは，分界条床核を薬理学的に操作し，微細行動分析に摂取した後に体調不良を経験すると，その食べ物の味によってその影響を調べた結果を報告する。そして，本発対する嫌悪を獲得し，以後の摂取を回避するようになる

表を含めた味覚嫌悪学習の中枢メカニズムに関する研現象である。味覚嫌悪学習の中枢メカニズムに関するこ究が食欲・食嗜好という研究領域にどのように資するかれまでの研究によって，分界条床核といわれる脳部位のについて議論した。

（19）“人は食べたものでできている”食べ物による食行動調節回路のリモデリング後藤伸子（慶応義塾大学医学部腎臓内分泌代謝内科･(独)日本学術振興会特別研究員 RPD）
入江潤一郎，中江淳，伊藤裕（慶応義塾大学医学部腎臓内分泌代謝内科）

肥満症患者の食行動は生活の一部であり，社会的背景

者はその器質的変化によりストレスなどへの「抵抗力」

やライフイベントと切り離すことが出来ない。これまでが落ちる結果 emotional eating など逸脱した食行動の振幅

減量がうまくいったことのない慢性の高度肥満者でが大きくなるため，と筆者らは考えている。これらを背あっても，何らかの契機から一気に減量が進むことがあ景に，筆者らは「動機づけ」と「抵抗力」および広範なる。逆に，何らかの契機から一気に体重増加・再増加が器質的変化について，ヒトおよびモデルマウスを対象と進むことがある。これは，肥満症患者の脳に広範な器質したアセスメント方法の開発に取り組み，最終的には治的変化が生じており，前者はその変化を凌駕する「動機療介入に結び付けることを目指している。本研究会では，づけ」が脳の機能的および器質的再変化をもたらし，後その試みの途中経過について報告した。

356

研究会報告（20）味・風味の神経表象の探索 —ヒト fMRI 研究 —山城博幸 1，山本洋紀 2，村瀬智一 3，梅田雅宏 3，樋口敏宏 4（1 藍野大学臨床工学科，2 京都大学大学院人間･環境学研究科，
3 明治国際医療大学医療情報学，4 明治国際医療大学脳神経外科学）

味覚刺激を用いたヒト脳イメージング研究により，験者によって被験者の右手に刺激が手渡されると，被験島・弁蓋部の第一次味覚野や眼窩前頭皮質の第二次味覚者は自ら刺激を口へ運び 4 秒または 6 秒間味わってから野が，味やおいしさに反応することがわかってきた。し実験者へ返した。刺激に対する脳活動から，刺激の種類

かし，味の質や風味の違いが，どの領野のどのような活（砂糖か塩か，あるいは，プリンかメロンか）を区別で動によって表現されているか未解明である。本研究では，きる脳活動パターンを示す脳領域を探索した結果，島皮

味覚刺激を味わっている時のヒト脳活動を fMRI で測定

質を含む多数の領域で，高い正確性で区別が可能だった。

し，デコーディング解析（多変量パターン解析）を行い，即ち，味の質や風味の違いが第一次味覚野だけでなく多味の質や風味を表象する脳領域の同定を試みた。実験は，数の脳領域の活動によって表現されていることが示唆

２種類の刺激（基本味と複雑な風味）で行った。基本味された。ただし今回の刺激呈示方法では被験者の手や頭実験では綿棒に含ませた砂糖または食塩の水溶液を刺部の動きが刺激呈示と同期しており，味・風味以外の要

激とし，風味実験ではプリン味またはメロン味の棒付き

因を分離できてない。より正確な味・風味の神経表象の飴を刺激として用いた。刺激の呈示は手動で行った。実同定のために，刺激呈示方法の改良が必要である。

357

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

13．臓器相関による生体制御システムとその変容の仕組み
2016 年 9 月 10 日－9 月 11 日
代表・世話人：山内敏正（東京大学大学院医学系研究科糖尿病・代謝内科）
所内対応者：箕越靖彦（生理学研究所生殖・内分泌系発達機構研究部門）（１）肥満関連病態に対する貪食制御因子 MFG-E8 の役割
黒田雅士（徳島大学）（２）肥満脂肪組織における in vivo 代謝動態解析：グルタミン酸上昇とその病態学的意義について
長尾博文（大阪大学）（３）糖・脂質代謝改善作用を持つアディポネクチン受容体アゴニストの臨床応用への挑戦
岩部美紀（東京大学）（４）糖尿病状態における性ステロイドホルモンの病態生理学的役割
稲田明理（先端医療センター）（５）嗅覚受容体は膵 β 細胞に発現しグルコース応答性インスリン分泌を促進する
宗像佑一郎（東北大学）（６）ストレプトゾトシン糖尿病の代謝異常に及ぼす骨格筋 AMPK の調節作用
横田繁史（生理学研究所）（７）腸を起点とした食由来脂肪酸代謝物によるエネルギー制御機構
木村郁夫（東京農工大）（８）肝由来分泌タンパクヘパトカインによる運動感受性ならびに熱産生制御
御簾博文（金沢大学）（９）肝臓における hypoxia-inducible factor 1α の活性化はコレステロール胆石形成を促進する
浅井洋一郎（東北大学）（10）脂肪肝における肝再生障害のメカニズムの解明
稲葉有香（金沢大学）（11）細胞死を起点とする非アルコール性脂肪性肝炎発症機構の解明
伊藤美智子（東京医科歯科大学）（12）肝臓の脂肪酸合成酵素による代謝調節機構の解明
松本道宏（国立国際医療研究センター研究所）（13）網羅的発現解析に基づく内分泌細胞の機能制御メカニズムの研究‐新規グレリン分泌調節因子の探索
小山博之（京都大学）（14）エネルギー代謝調節におけるドパミン神経の役割
池田弘子（星薬科大学）（15）摂食リズムによる視床下部グルココルチコイド感受性亢進と AgRP 発現増強の生理的意義
志内哲也（徳島大学）（16）脳こそが循環動的恒常性維持システムの中枢である ～何を見て・何を守ろうとしているのか～岸拓弥（東北大学）（17）希少糖 D-Allulose による GLP-1 分泌と求心性迷走神経を介した摂食リズム障害・肥満・糖尿病の改善
岩﨑有作（自治医科大学）

358

研究会報告【参加者名】
山田哲也（東北大学），岡村將史（東北大学），浅井洋

立長寿医療研究センター），田之頭大輔（国立長寿医療一郎（東北大学），宗像佑一郎（東北大学），岩崎有作

研究センター），王（自治医科大学），佐々木努（群馬大学），伊藤美智（京都大学），前田法一（大阪大学），長尾博文（大阪子（東京医科歯科大学），荒井誠（東京医科歯科大学），

振吉（生理学研究所），田中智洋

大学），稲田明理（先端医療センター），阪上浩（徳池田弘子（星薬科大学），米持奈央美（星薬科大学），

島大学），志内哲也（徳島大学），黒田雅士（徳島大学），

山内敏正（東京大学），木村郁夫（東京農工大学），松岸

本道宏（国立国際医療研究センター研究所），井上啓

靖彦（生理学研究所），岡本士毅（生理学研究所），横（金沢大学），御簾博文（金沢大学），稲葉有香（金沢田繁史（生理学研究所），佐藤達也（生理学研究所），大学），酒井友梨子（金沢大学），小山博之（名古屋市

Nur Farehan Nohamed Asgar（生理学研究所）

立大学），八木崇志（名古屋市立大学），髙木一代（名合計 38 名古屋経済大学），田中拓弥（九州大学），佐藤貴弘（久留米大学），箕越都（名古屋大学），多田敬典（国【概要】
個体の糖・脂質・エネルギー代謝の恒常性維持は生命の推進・加速に取り組んだ。臓器相関に関わる若手・女の存続に必須であり，そのメカニズムの正しい理解は健性研究者の教育と人材育成にも取り組み，7 名の若手研康で心豊かな生活を送る上で不可欠である。糖・脂質・究者，4 名の女性研究者に発表をお願いした。具体的なエネルギー代謝の制御は，多様な生体制御システムによ

発表は，脂肪組織からの代謝制御（黒田・長尾・岩部等），

る臓器相関により成り立っており，そのメカニズムの理

骨格筋からの代謝調節（横田等），肝臓からの代謝制御

解には様々な研究分野を横断した学際研究によるアプ（御簾・浅井・稲葉・伊藤・松本等），腸管での代謝セローチが求められる。本研究会では，神経系，内分泌系，ンサーと代謝調節（宗像・木村・小山・岩崎等），中枢

炎症・免疫系，循環器系，腸内環境系の専門家が，一堂

神経および自律神経による代謝制御（池田・志内等），に会し，最新の知見を提示することで，臓器相関のメカ循環器から自律神経を介した代謝制御（岸等），末梢かニズムの統合的理解を共有し，今後チャレンジすべき課

ら中枢神経へ作用する代謝調節（稲田等）について行っ

題を議論することを目指した。また，細胞から臓器・個た。本研究会は，若手研究者を加え，研究分野を超えた体を対象として，ゲノム・エピゲノム，転写・タンパク・参画者の活発な議論を行い，知見・研究技術・人的交流

代謝産物，神経制御から個体表現型までにおよぶ最新のを深めることで，臓器相関による糖・脂質・エネルギー解析技術を紹介することで，今後の共同研究の取り組み

代謝研究の推進に繋がるものとなった。

（1）肥満関連病態に対する貪食制御因子 MFG-E8 の役割
黒田雅士（徳島大学大学院 医歯薬学研究部代謝栄養学分野）〔目的〕脂肪組織慢性炎症は 2 型糖尿病をはじめ，様々するホスファチジルセリンに結合し，マクロファージなな肥満関連疾患の発症・進展に深く関与している。肥満

どによる速やかな貪食・排除に寄与することが明らかとにより生じる脂肪細胞死はマクロファージとの相互作なっている。我々は肥満に伴う脂肪組織局所炎症及び代用などを介して肥満病態形成に重要な役割を担う。我々

謝異常と MFG-E8 との関連を明らかにすることを目的には DNA マイクロアレイ解析により，肥満マウスにおい検討を行った。〔方法〕3T3-L1 培養脂肪細胞株 MFG-E8て脂肪組織特異的に発現が誘導される遺伝子 Milk-fat

発現に対する脂肪肥大及びアポトーシスの影響を検討

globule EGF factor 8（MFG-E8）を同定した。分泌タンパした。野生型と MFG-E8 ノックアウトマウスに対し高脂ク質 MFG-E8 はアポトーシスを起こした細胞表面に表出肪食により肥満を誘導し，OGTT による糖代謝，脂肪組

359

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

織遺伝子発現変化等を解析した。同時に脂肪組織中のマ

潤マクロファージをフローサイトメトリーにより解析

クロファージの形質についてフローサイトメトリーをしたところ，野生型に比べて炎症性 M1 マクロファージ

用いて解析した。〔結果〕長期培養による脂肪肥大及びの増加がノックアウトマウスで抑制されていた。肥満誘

スタウロスポリンによるアポトーシスの誘導によって導時に浸潤マクロファージより形成される Crown-Like

3T3-L1 脂肪細胞での MFG-E8 発現が顕著に誘導されてStructure の数に変化は認められないものの，ノックアウいた。高脂肪食負荷 MFG-E8 ノックアウトマウスでは体トマウスでは肥満の誘導により生じる TUNEL 陽性死脂

重増加・脂肪組織重量に野生型と変化認められなかった

肪細胞の数が野生型に比べて増加していた。〔考察〕以が，グルコース負荷試験におけるインスリン濃度の低下

上の所見より，肥満により増加する MFG-E8 は死脂肪細が認められた。また，MFG-E8 ノックアウトマウスでは胞のマクロファージによる貪食・排除過程を調節してお精巣上体白色脂肪組織における TNFα，IL-1β，IL-6 など

り，脂肪組織へ浸潤したマクロファージの炎症性変化を炎症性サイトカイン発現が抑制されていた。脂肪組織浸制御していると示唆される。

（2）肥満脂肪組織における in vivo 代謝動態解析：グルタミン酸上昇とその病態学的意義について
長尾博文（大阪大学大学院医学系研究科 内分泌･代謝内科学）【背景】肥満脂肪組織における各代謝経路の相互連関や謝物量増加を認め，それらのグルコース由来の生合成上

代謝動態変化は明らかでない。

昇が明らかとなった。肥満脂肪組織では Glu トランス

【目的】肥満脂肪組織における静的及び動態学的な代謝ポーターである GLAST の発現低下を介し，脂肪組織内変化を明らかにする。さらにそれと脂肪細胞機能異常とへの Glu 取り込みは低下していた。3T3-L1 脂肪細胞へのの関連を検討する。

Glu 添加により，アディポネクチン分泌低下や，糖取り【方法】肥満マウスの脂肪組織，肝臓，骨格筋の各種代込み及び Akt リン酸化の抑制がみられた。

謝物量を解析し，さらにグルコース安定同位体を用いて【考察】肥満脂肪組織において，グルコース由来に TCA

in vivo 代謝動態解析を施行した。脂肪組織におけるグル回路の代謝回転及び Glu 合成が亢進していた。脂肪細胞

タミン酸(Glu）トランスポーターの発現を検討した。3T3-

内 Glu 上昇が，アディポネクチン分泌低下やインスリンL1 脂肪細胞に Glu を添加し，アディポネクチン分泌や糖シグナルの低下といった脂肪細胞機能異常につながる取り込み等の脂肪細胞機能への影響を検討した。

ことが示唆された。

【結果】肥満脂肪組織特異的に Glu 及び TCA 回路の代

（3）糖・脂質代謝改善作用を持つアディポネクチン受容体アゴニストの臨床応用への挑戦
岩部美紀（東京大学大学院医学系研究科糖尿病･代謝内科）

我が国の死因の上位を占める心血管疾患（心筋梗塞，

渇望されている。

脳梗塞等）の主要な原因はメタボリックシンドローム・

我々は，肥満症に伴うメタボリックシンドローム・２

糖尿病と考えられている。これらの生活習慣病は増加の型糖尿病・心血管疾患等の生活習慣病の病因・病態の分一途をたどっており，その原因を解明し，予防・治療法

子メカニズムを解明し，それを標的とした治療への応用を開発，先制医療を実現することは，我が国だけでなく，を目指している。その一連の研究成果として，生活習慣

国際的な課題の解決に貢献する挑戦的な取り組みとい病の「鍵分子」であるアディポネクチン受容体を活性化える。生活習慣病に対する先制医療の実現は，世界中でする低分子化合物（AdipoRon）を見出すことに成功した。

360

研究会報告AdipoRon は経口投与可能な低分子化合物で，糖・脂質代立体構造を明らかにし，構造ベース創薬の実現も視野に謝を改善し，生活習慣病モデルマウスの短くなった寿命入ってきた。

を延長することが明らかとなっており，先制医療のコン

今後，アディポネクチン受容体アゴニストのヒトへのセプトではなく，確かな手がかりとして，健康長寿に資最適化を加速し，大学発の新規糖尿病・生活習慣病治療する画期的な新規生活習慣病治療薬として期待できる薬として，臨床応用への実現に向けて，挑戦したい。

と考えている。また，最近，アディポネクチン受容体の（4）糖尿病状態における性ステロイドホルモンの病態生理学的役割
β-cell induction in vivo in severely diabetic male mice by changing the circulating levels andpattern of the ratios of estradiol to androgens
稲田明理（先端医療振興財団 先端医療センター医薬品研究開発部門医薬品研究開発グループ）

β-cell dysfunction is an important characteristic of the

glucose to the basal level with a substantial increase in β cells,

progression of diabetes, and reduced β-cell mass is a significant

thus preventing the occurrence of severe diabetes in the male

contributing factor to the diminished insulin secretion in type 2

mice. The β cells, not only within islet but also in and adjacentdiabetes. Previously we have generated transgenic (Tg) miceto ducts and scattered β-cell clusters, were strongly induced bydeveloping severe diabetes early in life with a profound

one week after treatment, and the islet morphology dramaticallydepletion of β cells with β-cell directed expression of induciblechanged. Enhanced β-cell induction in the ducts occurredcAMP early repressor (ICER Iγ). Only male mice continue toconcomitantly with markedly increased levels of PDX-1 anddemonstrate hyperglycemia throughout life. To investigate thisrelated transcription factors, indicating an activated PDX-1

sexual dimorphism, we treated severely diabetic male Tg miceregulatory cascade. The glucose-lowering and β-cell increasing

with orchiectomy (ORX) or 17β-estradiol (E2) pellet

effects were independent of the age at which the treatment is

implantation alone or in combination with ORX and E2-

started. These data provide evidence that the circulating level ofimplantation to change the circulating levels and patterns of theE2 and the ratio of E2 to testosterone greatly affect the blood

ratio of estradiol to androgens. In the Tg-ORX group, the blood

glucose levels, β-cell induction, and islet morphology in diabetic

glucose levels decreased to a certain level within several weeks,male Tg mice. This novel mechanism offers great potential forbut never reached the female Tg-control level. In contrast, thedeveloping strategies to increase the number of β cells in vivo.

Tg-ORX+E2 or Tg-E2 group showed a more rapid drop in blood（5）嗅覚受容体は膵 β 細胞に発現しグルコース応答性インスリン分泌を促進する
宗像佑一郎（東北大学大学院 医学系研究科 糖尿病代謝内科学分野）

嗅覚受容体は嗅上皮にて外部環境認識を担っている。我々

性インスリン分泌(GSIS)を促進し，糖負荷後の血糖を改善は，マウス単離膵島や MIN6 細胞のマイクロアレイ解析にした。GSIS 促進効果は MIN6 細胞の Olfr15 の発現抑制に

より多数の嗅覚受容体の発現を見出した。そのうち Olfr15

より著明に抑制された。
さらに，
Olfr15 を介した GSIS は，は，膵 β 細胞細胞膜に発現していた。Olfr15 のリガンドで

PLC および IP3 受容体の阻害により抑制され，IP3 を介しあるオクタン酸刺激は，膵 β 細胞からのグルコース応答た細胞内 Ca2+濃度の上昇が関与することが示唆された。

361

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

以上から，膵 β 細胞に発現する異所性嗅覚受容体は，食物し，PLC- IP3 経路を介して GSIS を促進し糖代謝調節に寄由来の外的環境の変化を知覚する化学受容器として機能与していることが示唆された。

（6）ストレプトゾトシン糖尿病の代謝異常に及ぼす骨格筋 AMPK の調節作用
横田繁史（生理学研究所 生体機能調節研究領域 生殖・内分泌系発達機構研究部門）

AMPK (AMP-activated protein kinase)は，細胞内のエネ

そこで，骨格筋から分泌され脂肪組織に作用する

ルギー枯渇を感知して活性化するセリン/スレオニンリ

myokine として IL-6，myonectin の効果を調べた。STZ 糖

ン酸化酵素である。我々は，ストレプトゾトシン(STZ)を尿病マウスでは，骨格筋における IL-6 のタンパク質発現

投与した糖尿病マウス（STZ 糖尿病マウス）の骨格筋におよび血中濃度がいずれも上昇し，DN-AMPK マウスでおいて，AMPK が活性化することを見出した。驚いたこは低下していた。一方，myonectin は，STZ 糖尿病マウスとに，骨格筋選択的 dominant negative-AMPK 発現マウス

において，逆に血中濃度が低下し，DN-AMPK マウスで

(DN-AMPK)では，AMPK の下流シグナルが抑制されるとは正常化していた。STZ 野生型マウスに IL-6 抗体を投ともに，高血糖，高脂肪酸血症，高ケトン体血症，体重

与すると，STZ による代謝異常が有意に改善した。逆に減少，筋肉および脂肪組織の萎縮，致死率が改善した。

STZ DN-AMPK マウスに recombinant IL-6 を投与すると，

このメカニズムを解明するため，野生型マウスと DN-

代謝異常の改善はなくなり，症状が悪化した。さらに，

AMPK Tg マウスに parabiosis（双体結合）を施行し，STZ

STZ DN-AMPK マウスに myonectin 抗体を投与すると，の効果を調べた。その結果，野生型同士を parabiosis した

代謝異常が悪化した。以上から，STZ 糖尿病による代謝

マウスに比べて高血糖，高脂肪酸血症，高ケトン体血症，異常には，骨格筋から分泌される IL-6，myonectin などマなどの代謝異常が改善した。

イオカインが関与する可能性がある。

（7）腸を起点とした食由来脂肪酸代謝物によるエネルギー制御機構
木村郁夫（東京農工大学大学院 農学研究院 応用生命化学専攻 代謝機能制御学分野）

古くから“医食同源”の概念として知られる様に，食に影響するという多数の報告から，医学的側面からも食生活は生体内の恒常性を調節し，その調節機構の破綻はと腸内細菌，健康への関心は益々高まり，その結果，腸生活習慣病に繋がる。近年の食品科学の進歩に伴い，食内細菌と宿主恒常性維持の分子機序の解明が早急の課と健康の関係が単なる現象論だけではなく，その分子作題となった。この中で，我々は独自にこれら脂肪酸受容用機序の解明という科学的根拠に基づいた証明が為さ

体と腸内細菌叢の関連に着目した。食品由来の，特に食れ始めた。特に，細胞膜上脂肪酸受容体群の同定により，物繊維由来，腸内細菌代謝物である短鎖脂肪酸や，食用

食由来脂肪酸が単なるエネルギー源であるだけではな

油，リノール酸，α リノレン酸に代表される ω6-，ω3-脂く，シグナル分子として重要であることが明らかとなり，

肪酸の腸内代謝脂肪酸による生理機能への影響につい

肥満・糖尿病等の代謝疾患の創薬標的分子として，これて，この脂肪酸受容体を介したエネルギー代謝制御に基ら脂肪酸受容体群は注目されている。また，腸内細菌叢

づき，腸内代謝物と肥満の関係を証明する新たな知見をがその宿主のエネルギー調節や栄養の摂取，免疫機能等紹介する。

に関与し，その結果，肥満や糖尿病などの病態に直接的

362

研究会報告（8）肝由来分泌タンパクヘパトカインによる運動感受性ならびに熱産生制御
御簾博文（金沢大学 大学院 医学系研究科 内分泌・代謝内科学分野 糖尿病研究室）

肝臓はアルブミンや血液凝固因子などの分泌タンパ

果，SeP の骨格筋受容体が Low density lipoprotein receptor-

クを放出することで全身の恒常性を制御しているが，そrelated protein 1 (LRP1)であることを同定した。SeP がの分泌異常は様々な疾患の発病につながる可能性があ

LRP1 を介して運動の効果を減弱させる“運動抵抗性”のる。我々はこれまでに微量元素セレンの輸送タンパクと原因になることを見出した。さらに最近になって，SeP がして知られていた selenoprotein P (SeP)の産生が 2 型糖尿褐色脂肪組織における熱産生の制御にも寄与すること

病の肝臓で上昇すること，SeP がインスリン抵抗性を惹が明らかになった。さらなる研究によってヘパトカイン

起することで高血糖を発症させる“ヘパトカイン”であを標的とした過栄養関連疾患に対する新たな治療法がることを報告した (Cell Metabolism 2010)。

開発されることが期待される。

その後の研究で，siRNA を用いたスクリーニングの結（9）肝臓における hypoxia-inducible factor 1α の活性化はコレステロール胆石形成を促進する
浅井洋一郎 1，山田哲也 1，突田壮平 1，高橋

圭 1，前川正充 2，本間

澤田正二郎 1，中村保宏 4，笹野公伸 4，眞野成康 2，上野義之 5，下瀬川

緑 1，近藤泰輝 3，
徹 3，片桐秀樹 1（1 東北大学大学院医学系研究科 糖尿病代謝内科学分野，
2 東北大学病院

薬剤部，3 東北大学大学院医学系研究科 消化器病態学分野，

4 東北大学大学院医学系研究科

病理診断学分野，5 山形大学医学部 消化器内科学分野）

非アルコール性脂肪肝疾患(NAFLD)では，脂肪蓄積によら胆汁への水排出を担うアクアポリン 8(AQP8)の発現がり肝細胞が肥大し微小血流が低下することで Hypoxia-

亢進し，更に，胆汁流量が亢進していた事から，肝細胞か

inducible factor 1α (HIF-1α)が活性化する。NAFLD は疫学的らの水排出増加により胆汁脂質が薄まり，胆石が抑制されに胆石症のリスクとされるが機序は不明であり，我々は肝た事が示唆された。培養肝細胞を用いた in vitro 実験では，臓の HIF-1α が重要な因子である可能性を想起し研究を

HIF-1α は AQP8 の発現を負に制御している事が明らかと行った。Cre/loxP システムを用いて肝細胞選択的・後天的なった。更に，胆石症を合併した NAFLD 患者群では胆石

HIF-1α ノックアウト(iH-HIFKO)マウスを作成し，胆石形を有しない NAFLD 患者群と比べて肝臓の HIF-1α と下流成への影響を検討した。1%コレステロール/0.5%コール酸遺伝子の発現が有意に亢進しており，ヒトにおいても脂肪を含有する食餌負荷により，対象マウスでは脂肪肝と肝に伴う胆石症に HIF-1α 活性化が寄与している可能性がHIF-1α 活性化を認め，約 90%にコレステロール胆石が形示唆された。今後，肝臓の低酸素応答へ介入する事が，脂成された。一方，iH-HIFKO マウスでは，胆石の基質とな肪肝に伴う胆石症への治療手段に繋がる可能性が考えらる胆汁脂質の濃度が有意に低値であり，胆石形成が約 20%れた。

まで著明に抑制された。iH-HIFKO マウスでは，肝細胞か363

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（10）脂肪肝における肝再生障害のメカニズムの解明
稲葉有香，井上啓（金沢大学 新学術創成研究機構 栄養・代謝研究ユニット）

脂肪肝では，肝臓の再生能が障害される。我々は，脂した。G-KD では，壊死巣の出現及び，小葉内のタネル

肪肝再生障害において，統合的ストレス応答(ISR)に伴う染色陽性細胞(アポトーシス細胞)が増加するが，G/C-

肝細胞死亢進が重要な役割を担うこと，脂肪肝切除後再DKD では，壊死巣が消失し，アポトーシス細胞も減少し生過程で，転写因子 CHOP・ATF3 の発現が亢進することた。次に，Gadd34 ノックダウン肝臓 ATF3 欠損マウスを見出している。本研究では，脂肪肝再生障害における（G/A-DKD)を用い，脂肪肝再生過程を検討した。G/A-

細胞死誘導メカニズムの解明を目的とし，ISR 増強モデDKD においても，壊死巣が消失した。一方，G/A-DKD でルとして Gadd34 ノックダウンマウス(G-KD)を用いて，は，G-KD と比べ，カスパーゼ３活性化，小葉内のアポCHOP または ATF3 の脂肪肝切除後の再生過程におけるトーシス細胞数に差を認めなかった。
本研究により，脂肪肝再生過程における ISR 増強は，役割を検討した。
Gadd34/CHOP ダブルノックダウンマウス(G/C-DKD)

CHOP・ATF3 の発現を亢進し，アポトーシス・RIP3 を介

では，ISR は G-KD と同等であるが，G-KD で増強したした細胞死など，複数の細胞死様式を誘導し，肝再生を活性型カスパーゼ３，壊死誘導因子 RIP3 の発現が軽減

障害する可能性が示唆された。

（11）細胞死を起点とする非アルコール性脂肪性肝炎発症機構の解明
伊藤美智子（東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科臓器代謝ネットワーク講座）

非アルコール性脂肪性肝炎（NASH）は高率に肝硬変・る骨髄由来の浸潤マクロファージが存在すると考えら

肝細胞癌へ進展する病態として注目されている。我々は，れる。浸潤マクロファージはケモカイン系である MCP-

メラノコルチン 4 型受容体欠損（MC4R-KO）マウスを用

1/CCR2 系に依存して脂肪肝発症早期から増加するが，いて新規 NASH モデルを確立した。本モデルでは肝病変

hCLS は組織マクロファージが中心となって形成され，の形成に先立って脂肪組織の炎症・線維化が認められ，肝細胞との相互作用により機能的に変化すると考えら

脂肪蓄積能の低下が肝異所性脂肪蓄積に関与することれた。また，hCLS を消去することにより線維化の発症がが示唆される。さらに，NASH に特徴的な像として，細抑制されるため，hCLS が肝線維化の起点になることが胞死に陥った肝細胞をマクロファージが取り囲んで貪確認された。今後，hCLS 構成マクロファージの機能を明食・処理する hepatic crown-like structure (hCLS)を見出し確にすることで，NASH の病態生理の解明，新たなバイた。本研究では，hCLS 構成マクロファージの動態，およオマーカーや治療標的の探索につながることが期待さ

び線維化形成における意義を検討した。肝臓には F4/80れる。

を高発現する組織マクロファージと CD11b を高発現す（12）肝臓の脂肪酸合成酵素による代謝調節機構の解明
松本道宏（国立国際医療研究センター研究所 糖尿病研究センター 分子代謝制御研究部）

非アルコール性脂肪性肝疾患（NAFLD）は非アルコーからなり，肥満・2 型糖尿病と高率に合併しメタボリッ

ル性脂肪肝（NAFL）と非アルコール性脂肪肝炎（NASH）

クシンドロームの肝臓における表現型と考えられてい364

研究会報告る。肝硬変，肝細胞癌へと進展するリスクは NASH では酸を合成すると共に，絶食時の脂肪酸酸化の制御分子で高く，NAFL から NASH への移行の可能性があることかある PPARα のリガンドの合成へも寄与することが明ら

ら，NAFLD 患者では生活習慣への介入等により脂肪肝かにされた。本酵素は DNL の活性化のみならず，多彩なの軽減を図る必要がある。NAFLD では脂肪酸の新規合

代謝調節作用を有する可能性がある。これまで我々は，

成（de novo lipogenesis: DNL）の亢進が脂肪蓄積を惹起す

肥満・2 型糖尿病・NAFLD の病態における肝臓の FAS のるが，これは糖質の過剰摂取と DNL 経路の反応を触媒

関与を，肝臓特異的欠損マウスを用いて解析してきた。

する一連のリポジェニック酵素の発現亢進により起こ

本講演では FAS 欠損が糖代謝，NAFLD の病態，肝発癌ると考えられている。リポジェニック酵素の 1 つであるに与える影響を紹介し，インスリン抵抗性を呈する肝臓

脂肪酸合成酵素（FAS）はマロニル-CoA からパルミチンにおける FAS の活性化の意義について議論したい。

（13）網羅的発現解析に基づく内分泌細胞の機能制御メカニズムの研究‐新規グレリン分泌調節因子の探索
小山博之（名古屋市立大学大学院医学研究科 消化器･代謝内科学）

グレリンは胃から分泌されるアシル化ペプチドホル
モンで，成長ホルモン分泌作用に加え，中枢神経系を標での発現量上位 GPCR についてリガンドが細胞内シグナ
ルとグレリン分泌に及ぼす影響を検討した。

的とした摂食促進作用や脂肪蓄積作用を有する。ヒトの既知のアドレナリン β1 受容体に加え，Gs 共役型のプ

血中グレリン濃度は空腹時には高値を示し，食事によりロスタグランジン受容体 4 型(Ptger4)の高発現を認め，低下するという特異的な日内変動を示し，その分泌制御

PGE2 が Ptger4 を介してグレリン分泌を促進することをにホルモン，神経伝達物質および栄養素が関与すること示した。高発現を認めたムスカリン 4 型受容体は Gq/Giが報告されているが，詳細なメカニズムは理解されていの両方に共役し，ムスカリンの単独添加はグレリン分泌ない。

に影響を与えないが，Gs 活性化による分泌には抑制的に

我々の研究室ではグレリン分泌細胞株 MGN3-1 の樹立

作用することを見出した。さらに GPR142 の高発現を認に成功し，分泌調節についても報告を行ってきた。今回，め，リガンドとして報告のあるトリプトファンを添加す

内分泌細胞の機能制御に重要な役割を果たす G 蛋白共

るとグレリン分泌が促進された。またこの作用は役型受容体(GPCR)に注目し，RNASeq 解析にて MGN3-1

GPR142 のノックダウンにより阻害された。

（14）エネルギー代謝調節におけるドパミン神経の役割
池田弘子，池上めぐみ，三上理沙，米持奈央美，亀井淳三（星薬科大学 薬学部 薬物治療学教室）

多元受容体標的化抗精神病薬のオランザピンは，副作

ピンは中枢神経を介して血糖上昇作用を示すことが明用として糖代謝異常を起こすことが知られている。オラらかになった。また，オランザピンは視床下部において，ンザピンは中枢に作用することから，この糖代謝異常はエネルギー代謝に関わるシグナル伝達分子として知ら中枢を介したものであることが推測される。しかし，中れる 5’AMP-activated protein kinase (AMPK) を活性化す

枢神経による血糖調節機構には不明な点が多い。演者らることで血糖値を上昇させることを示した。さらに，オはこれまでに，オランザピンによる血糖調節機構についランザピンや AMPK 活性化薬の脳室内投与により交感て研究してきた。まず，オランザピンをマウスの脳室内

神経の活性化を介して肝糖産生が亢進することを示唆に投与したところ血糖値が上昇したことから，オランザする結果も得られた。オランザピンは様々な受容体に作365

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

用することが知られるが，ドパミン D2 受容体や α1 アド

節において重要な役割を果たすことが考えられる。演者

レナリン受容体，ヒスタミン H1 受容体の拮抗によってらは現在，中枢のドパミン神経に注目し研究を進めておも血糖上昇作用が認められたことから，中枢のドパミン

り，本発表にてドパミン神経による血糖調節機構につい神経やノルアドレナリン神経，ヒスタミン神経が血糖調て紹介したい。

（15）摂食リズムによる視床下部グルココルチコイド感受性亢進と AgRP 発現増強の生理的意義
志内哲也 1,2，大塚愛理 1，清水紀之 1，近久幸子 1，勢井宏義 1（1 徳島大学 大学院医歯薬学研究部 統合生理学分野，2 科学技術振興機構 さきがけ）

摂食リズムの破綻はインスリン抵抗性を惹起すること

ルチコイド受容体（GR）阻害剤を経口投与すると，増強が知られているが，視床下部による代謝調節機構との関連していた AgRP 発現が有意に低下した。そこで，Cre-lox シやその生理的意義については明らかになっていない。本研

ステムを用いて AgRP ニューロン特異的 GR 欠損マウス

究では，摂食時間を暗期後半 4 時間のみ（Evening 群）にを作成し，摂食リズムを上記の 3 群に分けて飼育した。そ制限した群と，摂餌時間を暗期前半 4 時間に制限した群の結果，Evening 群で飼育しても，AgRP 発現増強は見ら（Morning 群），および暗期のみ自由摂食（Ad-lib 群）のれず，骨格筋におけるインスリン感受性の低下も見られな

3 群を作成し，8 週間飼育した後のインスリン感受性を評くなった。以上より，活動期後半中心の食餌リズムにおけ価した。その結果，Evening 群の骨格筋においてインスリ

る骨格筋インスリン感受性低下の原因として，視床下部のン感受性の低下を示すとともに，視床下部 AgRP の発現がグルココルチコイド感受性亢進による AgRP 発現増強が増強することを見出した。Evening 群のマウスにグルココ示唆される。現在，その生理的意義について探索中である。

（16）脳こそが循環動的恒常性維持システムの中枢である〜何を見て・何を守ろうとしているのか〜岸拓弥（九州大学循環器病未来医療研究センター未来心血管治療学共同研究部門）

心臓・血管・腎臓など多臓器が維持する循環動的（静する・5) 圧受容器反射不全では血圧・左房圧の容量不耐的ではない）恒常性破綻である慢性心不全は，個別要素

性が瞬時かつ可逆的に惹起される・6)圧受容器反射の電に介入する現存治療に限界がきている。我々は，多臓器気的補完（バイオニックブレイン）により容量耐性は完と神経・液性因子で接続され神経を用いて多臓器に指令

全に正常化化学受容器反射除神経は拡張不全型心不全を出している【脳】に着目し，慢性心不全における【脳】

動物の予後を改善する・7) 尿量に対し腎入力圧と圧受容内異常として，1) アンジオテンシン II 受容体（AT1R）

器反射が同等のゲインを要する・8) 迷走神経求心路刺激により産生される酸化ストレス・2) グリア細胞アストロ

は圧受容器反射を正常化する，ことを報告した。これら

サイトの AT1R 異常による神経グリア連環異常・3) toll-の結果は，【脳】が多臓器の状況を把握し，多臓器を遠like receptor 4 による炎症性サイトカイン産生，が過剰な心性神経で制御して循環恒常性を維持していること，さ

交感神経活性化を惹起し慢性心不全の病態を悪化させらに【脳】の機能不全が慢性心不全の本質的な原因で未ることを報告した。また，【脳】の入出力関係異常とし達の治療標的であることを強く示唆する。

て，4) 圧受容器反射不全は正常ラット左房圧を不安定に

366

研究会報告（17）希少糖 D-Allulose による GLP-1 分泌と求心性迷走神経を介した摂食リズム障害・肥満・糖尿病の改善
岩﨑有作 1，Kumari Parmila1，比良徹 2，荒井健 1，出崎克也 1，原博 2，徳田雅明 3，矢田俊彦 1（1 自治医科大学 医学部 生理学講座統合生理学部門，
2 北海道大学大学院農学研究院

基盤研究部門 生物機能化学分野 食品栄養学研究室，
3 香川大学医学部 細胞情報生理学講座）【目的】希少糖の 1 種である D-Allulose (Allu, 別名 D-要である。Allu 経口投与は求心性迷走神経とその投射先

Psicose)はゼロカロリー甘味料である。Allu には抗肥満，である延髄孤束核で神経活性化マーカー発現を誘導し，抗糖尿病効果が報告されているがその作用機序は不明

Allu による摂食抑制及び耐糖能向上作用は迷走神経切断である。一方，GLP-１受容体アゴニストは，耐糖能改善によって完全に消失した。高脂肪食負荷肥満マウスへのに加えて摂食抑制，肥満改善作用を示す。本研究では Allu

Allu の連日経口投与（10 日間）は，明期の過食，1 日摂の摂食抑制，糖代謝改善，肥満改善作用における GLP-1

食量，血糖値，体重，内臓脂肪重量，肝臓脂肪量を有意と求心性迷走神経の関与を検討した。

に減少させ，耐糖能を改善させた。

【方法・結果】マウスへの Allu 単回経口投与は GLP-1 分【結論】ゼロカロリー甘味料の Allu を新規 GLP-1 リリー

泌を促進した。健常マウスへの Allu 経口投与は摂食およ

ザーとして同定し，Allu による GLP-1 分泌は求心性迷走び糖負荷試験時の血糖上昇を有意に抑制し，この作用は神経を介して摂食リズム障害，過食，耐糖能障害，肥満

GLP-1 受容体阻害剤で抑制された。短寿命の GLP-1 の生を改善することを明らかとした。

理作用発揮には求心性迷走神経を介した中枢入力が重367

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）14．心臓・血管系の包括的な機能統合研究2016 年 10 月 24 日－10 月 25 日
代表・世話人：松岡達（福井大学医学部 統合生理学）

所内対応者：西田基宏（生理学研究所 心循環シグナル研究部門）（１）【特別講演】心機能と cAMP
○石川義弘（横浜市立大学 大学院医学研究科 循環制御医学）（２）【特別講演】心臓イオンチャネル病－この３０年の研究を通してわかってきたこと－○堀江稔（滋賀医科大学 呼吸循環器内科）（３）ヒト心筋 Kv1.5 チャネルの SKF-96365 による抑制作用の解析○上田梨加，林維光，松浦博（滋賀医科大学 生理学講座 細胞機能生理学部門）（４）心筋内向き整流 K+チャネルの K+透過は細胞外 K+に依存するのか○柳（石原）圭子，鷹野誠（久留米大学医学部 生理学講座 統合自律機能部門）（５）Cav1.2 型 Ca2+チャネル C 末端部のチャネル活性調節機序○高

青華 1,2，徐建軍 1，呂力婷 1,3，蓑部悦子 1，郝

麗英 2，亀山正樹 1（1 鹿児島大学医歯学総合研究科神経筋生理学，2 中国医科大学薬学院薬理毒理学，
3 中国東北大学機械工程

自動化学院過程装備 環境工程研究所）（６）心筋細胞における核内 Ca2+濃度制御機構と Ca2+センサーNCS-1 の役割○西谷（中村）友重１，中尾周 2，若林繁夫 3（1 国立循環器病研究センター 分子生理部，2 マンチェスター大学，3 大阪医科大学 薬理学）
（７）心筋トロポニンＴΔK210 拡張型心筋症ノックインマウスの作製と治療薬○森本幸生（九州大学大学院医学研究院臨床薬理学分野）（８）心臓の発達と恒常性維持におけるアクチン重合機構の役割
立 1，牛島智基 2，藤本智子 2，神尾明君 2，鹿毛陽子 1，松山

○武谷

翔 1，住本英樹 2（１宮崎大学医学部薬理学，２九州大学大学院医学研究院生化学）（９）死細胞の貪食と心筋梗塞○仲矢道雄，渡 健治，松田翔一，長坂明臣，黒瀬 等（九州大学 大学院薬学研究院 薬効安全性学分野）（10）肺高血圧症におけるトロンビン受容体の役割○平野勝也（香川大学医学部自律機能生理学）（11）血管内皮 TRPM7 チャネルによる肺動脈リモデリングが肺高血圧病態形成に果たす役割○倉原琳 1，平石敬三 1，胡耀鵬 1，古賀佳織 2，鬼塚美樹 2，阿部弘太郎 3，
佐藤 徹 4，平野真弓 5， Yuwen Jian6，井上隆司 1（1 福岡大学 医学部 生理学，2 同病理学，3 九州大学大学院医学研究院循環器内科，
4 杏林大学医学部循環器内科，5 九州大学大学院医学研究院

付属心臓血管研究施設 分子細胞情報学部，

6College of Letters and Science, University of California, Davis）（12）門脈平滑筋における TMEM16A チャネルの生理機能と門脈圧亢進症での発現変化○山村寿男，大城隼也，近藤るびい，古川奈美，鈴木良明，今泉祐治（名古屋市立大学 大学院薬学研究科 細胞分子薬効解析学分野）（13）創傷治癒に伴う血管新生のライブイメージングから明らかになった血管新生の新たな制御機構
弓削進弥 1,2，國田368

樹 3，有馬勇一郎 3，横川隆司 4，三浦岳 5，望月直樹 2，西山功一 3，○福原茂朋 1,2

研究会報告（1 日本医科大学 先端医学研究所 病態解析学部門，2 国立循環器病研究センター研究所 細胞生物学部，
3 熊本大学

国際先端医学研究機構，4 京都大学大学院工学研究科，5 九州大学大学院医学研究院）（14）活性イオウによる心筋ミトコンドリア品質管理の分子機構○西村明幸 1，島内

司 1,2，冨田拓郎 1，西田基宏 1,2,3（1 岡崎統合バイオサイエンスセンター（生理学研究所）心循環シグナル研究部門，
2 九州大学大学院薬学研究院創薬育薬研究施設統括室，3JST さきがけ「疾患代謝」）（15）ミトコンドリアの動的な形態制御とその意義○石原直忠（久留米大学分子生命科学研究所）（16）新規ミトコンドリアエネルギー代謝数理モデルを用いた心臓エネルギー代謝制御メカニズムの解析○竹内綾子 1，齋藤隆太 2，姫野友紀子 3，松岡達1

（1 福井大学学術研究院医学系研究部門 統合生理学， 2 田辺三菱製薬株式会社 先端医薬研究所，
3 立命館大学生命科学部

生命情報学科）（17）再分極予備能の定量的評価による活動電位延長の予測○村上慎吾，冨田太一郎，三上義礼，伊藤雅方，赤羽悟美（東邦大 医 統合生理）（18）心臓生理学教育のための電子教材の開発（e-Heart プロジェクト）○野間昭典，姫野友紀子，天野晃（立命館大学生命科学部生命情報学科）（19）肺静脈心筋細胞における新規 Cl-電流の分子生物学的研究○岡本洋介 1，尾野恭一 2，石井邦明 1（1 山形大学医学部 薬理学講座，2 秋田大学大学院医学系研究科 細胞生理学講座）（20）2 型リアノジン受容体(RyR2)変異による催不整脈疾患の多様性と Ca2+遊離特性○呉林なごみ 1，村山

尚 1，哲翁直之 1，太田亮作 2，山下富義 2，

鈴木純二 3，金丸和典 3，飯野正光 3，櫻井
（1 順天堂大学大学院

隆1

細胞・分子薬理，2 京都大学 大学院薬学研究科 薬品動態制御学分野，
3 東京大学大学院

医学系研究科 細胞分子薬理学教室）（21）実験およびシミュレーション結果に基づく Ca 誘発 Ca 放出モデルの開発○姫野友紀子，天野晃，野間昭典（立命館大学生命科学部生命情報学科）（22）心室性不整脈トリガーとしての早期後脱分極の動的生成機序の解析○津元国親 1，倉田康孝 2，倉智嘉久 1（１大阪大学医学系研究科，2 金沢医科大学医学部）（23）心筋細胞の数理モデルによる活動機序の解析○嶋吉隆夫（九州大学情報基盤研究開発センター）（24）脂質平面膜法を用いた TRP チャネルの機能解析○内田邦敏 1,2,3，Eleonora Zakharian2，富永真琴 3，山﨑純1

（1 福岡歯科大学 細胞分子生物学講座 分子機能制御学分野，
2Department of Cancer Biology and Pharmacology, University of Illinois College of Medicine Peoria，
3 生理学研究所（岡崎統合バイオサイエンスセンター） 細胞生理研究部門）（25）2 型リアノジン受容体（RyR2）チャネルゲーティングにおける S4-S5 リンカーの役割○村山

尚 1，呉林なごみ 1，小川治夫 2，鈴木純二 3，金丸和典 3，飯野正光 3，櫻井隆1

（1 順天堂大 医 薬理，2 東大 分生研，3 東大院 医 細胞分子薬理）（26）ペースメーカーチャネル HCN4 の陰性変時作用における機能○小佐々優子 1,2，中島則行 1，武谷三恵 1，牛島一男 2，鷹野誠1

（1 久留米大学医学部生理学講座統合自律部門，2 久留米大学医学部麻酔学講座）369

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（27）ドキソルビシン心筋症における TRPC3-Nox2 の役割○島内

司 1,2，冨田拓郎 1，西村明幸 1，西田基宏 1,2,3（1 自然科学研究機構生理学研究所 心循環シグナル研究部門，
2 九州大学大学院薬学研究院

創薬育薬研究施設統括室，3JST さきがけ「疾患代謝）（28）運動による虚血後の末梢循環回復効果における TRPC6 の役割○冨田（沼賀）拓郎 1，島内

司 2，西村明幸 1，西田基宏 1,2,3（1 自然科学研究機構 岡崎統合バイオサイエンスセンター（生理研） 心循環シグナル研究部門，
2 九州大学大学院薬学研究院

創薬育薬研究施設統括室，3JST さきがけ「疾患代謝」）（29）プリン作動性受容体 P2Y6R の機能多様性とその病態生理学的意義○下田翔 1,2，西村明幸 1，Caroline Sunggip1，冨田拓郎 1，西田基宏 1,3,4（1 岡崎統合バイオサイエンスセンター（生理学研究所） 心循環シグナル研究部門，
2 九州大学薬学部創薬科学科，3 九州大学大学院薬学研究院

創薬育薬研究施設統括室，4 JST さきがけ「疾患代謝」）（30）心筋梗塞時におけるプロトン感知性 GPCR (TDAG8)の役割解析○小野達貴 1，長坂明臣 1，西俊英 1，仲矢道雄 1，岡島史和 2，黒瀬等1

（1 九大院薬 薬効安全性学分野，2 群馬大 生調研 シグナル伝達分野）（31）FGF23 による TGF-β を介した心臓線維化促進効果
久我和寛，○草刈洋一郎，南沢享（東京慈恵会医科大学 細胞生理学講座）（32）小児四肢疼痛発作症モデルマウスを用いた行動学的，電気生理学的解析○奥田裕子 1,2，野口篤子 3，原田浩二 2，小林果 2，近藤大喜 3，高橋

勉 3，小泉昭夫 2（１福岡大学医学部薬理学講座，２京都大学医学研究科環境衛生学分野，
３

秋田大学大学院医学研究科 小児科講座）（33）脈絡膜血管新生における AGS8 の機能○林

寿来１，Mamun Abudulla Al１，佐喜眞未帆１,3，武山正行 2，雑喉正泰 2，矢ヶ崎莉菜 4，
中原

努 4，佐藤元彦１（1 愛知医科大学 医学部 生理学講座，2 愛知医科大学 医学部 眼科学講座，
3 修文大学

健康栄養学部， 4 北里大学 薬学部 分子薬理学講座）（34）肺気腫病態評価における自動計測フェレ径の有用性に関する検討
中嶋竜之介 1，亀井竣輔 1,2，野原寛文 1,2，藤川春花 1,2，丸田かすみ 1，
川上太聖 1，江藤結花 1，メリーアンスイコ 1，甲斐広文 1，○首藤剛 1（1 熊本大学大学院薬学教育部 遺伝子機能応用学分野，
2 熊本大学博士課程教育リーディングプログラム「グローカルな健康生命科学パイオニア養成プログラム HIGO」）【参加者名】
平野勝也（香川大学），平野真弓（九州大学），石川義ごみ（順天堂大学），村山弘（横浜市立大学），上田梨加（滋賀医科大学），松浦（東京慈恵会医科大学），草刈洋一郎（東京慈恵会医科

博（滋賀医科大学），石原直忠（久留米大学），内田邦大学），佐藤元彦（愛知医科大学），林敏（福岡歯科大学），倉智嘉久（大阪大学），津元国親科大学），武谷（大阪大学），鷹野 誠（久留米大学），柳（石原）圭

松岡 達（福井大学），山崎大樹（国立医薬品食品衛生子（久留米大学），武谷三恵（久留米大学），小佐々優研究所），倉原子（久留米大学），堀江

学），蓑部悦子（鹿児島大学），高370

稔（滋賀医科大学），呉林な

尚（順天堂大学），南沢

享

寿来（愛知医立（宮崎大学），竹内綾子（福井大学），

琳（福岡大学），亀山正樹（鹿児島大
青華（鹿児島大学），

研究会報告児玉昌美（東京医科歯科大学），福田 俊（東京医科歯西谷(中村)友重（国立循環器病研究センター），森本幸生

科大学），西田基宏（岡崎統合バイオサイエンスセン（九州大学），岡本洋介（山形大学），山村寿男（名古ター），冨田拓郎（岡崎統合バイオサイエンスセンター），

屋市立大学），伊藤章吾（久留米大学），井上和秀（九西村明幸（岡崎統合バイオサイエンスセンター），島内

州大学），井本敬二（生理学研究所），坂本貴和子（生司（岡崎統合バイオサイエンスセンター），下田

理学研究所），黒瀬崎統合バイオサイエンスセンター），首藤

翔（岡

剛（熊本大

等（九州大学大学），中井淳一（埼玉大学），大戸茂弘（九州大学），津田誠（九州大学），学），喜多紗斗美（福岡大学），田頭秀章（福岡大学），

野中美希（国立研究開発法人 国立がん研究センター研永田究所），塩谷孝夫（佐賀大学），安河内旭（福岡大学），野間昭典（立命館大学），姫野友紀子（立命館大学），赤羽悟美（東邦大学），村上植田緑（福岡大学），正（九州大学），牛島智基（九州大学），萩原慎吾（東邦大学），冨田太一郎（東邦大学），三上義礼（九州大学），寺脇（東邦大学），福原茂朋（日本医科大学），仲矢道雄（九大学），伊藤峻太（九州大学）

柾

毅（九州大学），永田拓也（九州州大学），小野達貴（九州大学），嶋吉隆夫（九州大学），【概要】
多様なアプローチで心臓・血管系研究に携わる研究者

キソルビシン心筋症における TRPC3-Nox2 の役割，運動が集まり研究会を開催し，二日間で 70 名の参加があっ

虚血後の末梢循環回復における TRPC6 の役割，心筋梗た。今回は多くの初参加者を迎えることができ，昨年度

塞におけるプロトン感知性 GPCR (TDAG8)の役割，

以上に多様で深化した研究会となった。特別講演を石川FGF23 による心臓線維化促進，小児四肢疼痛発作症モデ

義弘教授（心臓アデニル酸シクラーゼ研究）と堀江稔教

ルマウス，肺気腫病態評価における自動計測フェレ径の授（心臓不整脈研究）に依頼した。両氏ともこれまでの有用性，プリン作動性受容体 P2Y6R とリモデリング），研究の流れをたどりつつ最先端の研究を紹介して頂き，

心筋核内 Ca2+濃度制御機構，心筋収縮蛋白，心臓アクチ

特に学生及び若い研究者には刺激的な内容であった。一ン重合機構，血管新生機構（創傷治癒における血管新生，般講演及びポスターで，以下の項目について 32 演題の脈絡膜血管新生），ミトコンドリア機能（活性イオウに発表があり活発な討論が行われた：チャネル研究（ヒト

よる心筋ミトコンドリア品質管理，ミトコンドリアの動心筋 Kv1.5 チャネル，心筋内向き整流 K+チャネル，
Cav1.2的形態制御，心臓エネルギー代謝制御），数理モデル研

型 Ca2+チャネル，肺静脈心筋細胞 Cl-電流，TRP チャネ

究（再分極予備能の定量的評価，心臓生理学教育のため

ル，HCN4 チャネル，門脈平滑筋 TMEM16A チャネル），の電子教材，Ca2+誘発 Ca2+放出数理モデル，早期後脱分病態生理研究（心筋梗塞と死細胞貪食，肺高血圧症にお極の動的生成機序，心筋細胞数理モデルの活動機序解

けるトロンビン受容体・血管内皮 TRPM7 チャネルの役

析）。

割，2 型リアノジン受容体変異による催不整脈疾患，ド（1）心機能と cAMP
○石川義弘（横浜市立大学 大学院医学研究科 循環制御医学）

心機能の最大の制御メカニズムは，血行力学的にはフラ心機能制御に関わる種々のタンパク質をリン酸化する事

ンクスターリング法則であり，神経内分泌的には交感神経により，心臓はより強く早く拍動する。この様に，交感神である。交感神経刺激は，心筋膜表面のベータ受容体に結経は，心機能亢進には必須であるが，一方では慢性的な亢

合し，G タンパク質の活性化からアデニル酸シクラーゼを進が心筋細胞死を起こし，心不全を誘発する事がわかって刺激する。産生された cAMP は，古典的なセカンドメッセいる。実はこの事象は，臨床的な知見が先行し，基礎的なンジャーとして，プロテインキナーゼ A を活性化する。

メカニズムの解明はなされていなかった。90 年代の遺伝371

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

子操作動物を用いた研究によって，交感神経亢進が心臓に

ル酸シクラーゼサブタイプ特有な機能が必須である事，さ限定して起これば，初期には心機能亢進が，後期には低下

らにその下流酵素が大切である事がわかってきた。本講演が起こる事が証明された。また交感神経刺激によるダイナ

では，基礎研究の観点から見た歴史を解説した。

ミックな心機能上昇には，心筋に特異的に発現するアデニ（2）心臓イオンチャネル病 －この３０年の研究を通してわかってきたこと－○堀江稔（滋賀医科大学 呼吸循環器内科）

私の研究ベースは，心臓電気生理学であり，1980 年代

用いてヒト DNA から，チャネル蛋白を発現させ，これに生理学研究所の入澤宏先生のラボでパッチクランプにパッチクランプ法を応用，さらに DNA レベルで遺伝法の ABC を教えて頂いた。当時すでに京都大学の沼研子組み換えを行い，種々の変異株を作成し一つの蛋白分が続々とイオンチャネルのクローニングデータを発表

子の構造と機能の関連を詳しく研究することが可能とし，その構造が明らかとなりつつある，大変エクサイなった。私は，1990 年，機会があり米国ロックフェラー

ティングな時代であった。入澤研では，野間先生がパッ大学に留学し，Cystic Fibrosis の原因遺伝子である CFTR

チクランプ法をいち早く持ち帰られ，哺乳類心筋の単離の機能解析に携わり，これがイオンチャネル病との出会法を応用して，単離心筋細胞から各種イオンチャネルをいとなった。帰国後，循環器内科学教室に在籍していた

電気現象として記録されていた。しかし，沼研で発見さが，1995 年に QT 延長症候群の原因遺伝子が初めて報告れた DNA シークエンスが，直接，機能を有するチャネ

され，その後，遺伝性不整脈疾患を中心に研究を進めてル蛋白の機能と結びつくことは，当時まだまだ想像の域きた。本講演では，３０年の心臓イオンチャネル研究のを超えるものであった。その後，卵母細胞や培養細胞を軌跡を紹介した。

（3）ヒト心筋 Kv1.5 チャネルの SKF-96365 による抑制作用の解析○上田梨加，林維光，松浦博（滋賀医科大学 生理学講座 細胞機能生理学部門）

心筋 Kv1.5 チャネルはヒトにおいては主に心房筋に発とがわかった。SKF-96365 の作用するアミノ酸を調べるた

現しており，このチャネルが抑制されると活動電位持続時

めに，部位特異的点変異導入法を用いてポア領域に存在す間が延長するため，心房細動などのリエントリー性不整脈

る 13 個のアミノ酸に対して 1 残基変異体を作成した。その発生や予防に有効である。本研究では，ヒト Kv1.5のうち，5 種類の変異体（T480A, I502A, V505A, V512A,（hKv1.5）チャネルに対する SKF-96365 の作用を解析しV516A）において，SKF-96365（10 μM）の hKv1.5 チャネ

た。

ル電流に対する抑制率が WT と比べて有意に減少した（n全細胞型パッチクランプ法による解析では，SKF-96365= 6）。ドッキングシミュレーション法による解析では，（10 μM）がオープンチャネルブロッカーとして非常に速SKF-96365 が hKv1.5 チャネルのポア領域の中で安定してく（時定数 = 3.3±1.1 ms）hKv1.5 チャネル電流を抑制し，存在できるポーズにおいて，9 種類のアミノ酸と相互作用

その作用は濃度依存性（IC50 = 2.53±0.11 μM）であるこがあることが示された。

372

研究会報告（4）心筋内向き整流 K+チャネルの K+透過は細胞外 K+に依存するのか○柳（石原）圭子，鷹野誠（久留米大学医学部 生理学講座 統合自律機能部門）

強い内向き整流性を示す Kir2.1 チャネルは，心筋の活化すると，チャネル開閉の電位依存性は K+の電気化学ポ

動電位の速い再分極を引き起こし，その静止電位を K+のテンシャル勾配に依存してシフトすることが知られて平衡電位付近に維持するはたらきを持つ。このチャネル

いる。これらは細胞外 K+濃度の変動（高 K+血症，低 K+

は構造上，膜電位センサーを持たない２回膜貫通型ファ血症）や，心筋虚血に伴う細胞内 K+濃度の減少によってミリーに属し，強い内向き整流性（外向き電流抑制）を生じる心筋機能の変化を理解する上で重要な現象であもたらすチャネルの開閉は，有機カチオンである細胞内るが，そのメカニズムは十分に解明されていない。本研

ポリアミンによる電位依存性ブロックによるとされて究会では，Kir2.1 チャネルの細胞外 K+-free による抑制のいる。このチャネルは細胞外に K+が無い状態で完全に抑メカニズムと細胞外 K+に依存する K+透過のメカニズム

制され，K+透過性は細胞外 K+濃度のほぼ平方根に比例しに関して，我々が最近得た知見を報告した。

て増加することが知られている。また細胞外 K+濃度が変（5）Cav1.2 型 Ca2+チャネル C 末端部のチャネル活性調節機序○高

青華 1,2，徐建軍 1，呂力婷 1,3，蓑部悦子 1，郝

麗英 2，亀山正樹 1（1 鹿児島大学医歯学総合研究科神経筋生理学，2 中国医科大学薬学院薬理毒理学，
3 中国東北大学機械工程

自動化学院過程装備 環境工程研究所）

Cav1.2 型 Ca2+チャネルは神経細胞，心筋，平滑筋等に作用を調べた。Inside-out 法で CT1B はチャネル活性を維広く分布している。その主サブユニットの C 末端には持するとともに，CaM+ATP 存在下で活性を増加させた。

Ca2+チャネルの活性調節機能がある。我々は pull-down 法

CT3D は CaM+ATP 存在下で活性を減少させた。さらにで C 末近位部のカルモジュリン（CaM）結合部位（CT1B）

whole-cell 法で，ピペットを介して細胞内に投与したと遠位部（CT3D）が相互作用することを見いだし，両者

CT3D はチャネルの Ca2+依存性不活性化を促進させた。

の相互作用が CaM を介してチャネル活性を調節するとこれらの結果は，C 末端の近位部と遠位部の相互作用がいう仮説を提唱した。この仮説を検証するために，patch

CaM を介してチャネル活性調節に関与するという仮説

clamp 法で CT1B と CT3D の Ca2+チャネル活性に対するを支持している。

（6）心筋細胞における核内 Ca2+濃度制御機構と Ca2+センサーNCS-1 の役割○西谷（中村）友重１，中尾周 2，若林繁夫 3（1 国立循環器病研究センター 分子生理部，2 マンチェスター大学，3 大阪医科大学 薬理学）
心臓において，細胞内 Ca2+濃度は電気刺激や受容体刺する蛍光 Ca2+プローブ GECO および Fluo-4 を用いて，激の際，大きく増減し，筋収縮や遺伝子発現に寄与して心筋核内 Ca2+濃度を解析した。その結果，電気刺激の際いる。一方，このような Ca2+濃度の増減が核内でも生じは，Ca2+放出チャネルであるリアノジン受容体を介してることが知られているが，その制御機構や生理的役割は上昇した細胞質内 Ca2+が核内に入ってくること，一方，不明な点が多い。そこで今回，オルガネラ特異的に発現受容体刺激の際は，IP3 受容体を介して核膜内などから373

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

Ca2+が供給されることを示唆する結果が得られた。私たべて NCS1-/-で低いことなどから，NCS-1 が受容体刺激にちは以前，心筋 IP3R の活性化を介して心肥大を調節する

よる核内 Ca2+濃度調節し，心肥大形成などに寄与してい因子として Ca2+センサーNCS-1 を見出した（Circ. Res.

る可能性が示唆された（PLoS ONE 2015）。このように，

2011）。そこで，NCS-1 の心筋核内 Ca2+濃度調節におけ

核内では刺激の種類に応じたメカニズムを介して Ca2+制

る役割を遺伝子欠損マウス（NCS1-/-）を用いて解析した御を行い，異なる生理機能が発揮されていることが示さ

ところ，IGF 刺激による核内 Ca2+濃度上昇が野生型に較れた。

（7）心筋トロポニンＴΔK210 拡張型心筋症ノックインマウスの作製と治療薬○森本幸生（九州大学大学院医学研究院臨床薬理学分野）

拡張型心筋症症例の約３割は何らかの遺伝子突然変異

果，心臓の収縮機能が低下し容量負荷が増加するため遠心によって引き起こされている。我々は，重篤な拡張型心筋性心臓リモデリングが生じるものと考えられる。臨床で使症を引き起こす心筋トロポニンＴ遺伝子における一アミ

用される強心薬であるピモベンダンは，心筋ミオフィラメ

ノ酸欠失突然変異 ΔK210 に注目して研究を行ってきた。

ントに直接作用してその Ca2+感受性を上昇させることがこの変異を患者と同じく自分自身の心筋トロポニンＴ遺知られている。ピモベンダンをこのノックインマウスに反伝子に導入したノックインマウスは，ヒトと同様に若年に複投与したところ，遠心性心臓リモデリングを強力に抑制

おいてほぼすべてが死滅する重篤な拡張型心筋症を発生するとともに突然死と心不全死の発生をほぼ完全に抑えした。さらに，このマウスから作製した心筋スキンドファた。以上の結果は，何らかの遺伝子変異によって心臓収縮

イバーの収縮反応の Ca2+感受性が正常野生型マウスに比機能の低下が内因性にもたらされている拡張型心筋症にべて有意に低下していたことから，トロポニン複合体を介対して，ピモベンダンのような心筋ミオフィラメント Ca2+

した Ca2+による心筋収縮脱抑制メカニズムがこの突然変感受性増強薬は極めて有用である可能性を示している。

異によって傷害されていることが明らかになった。その結（8）心臓の発達と恒常性維持におけるアクチン重合機構の役割○武谷

立 1，牛島智基 2，藤本智子 2，神尾明君 2，鹿毛陽子 1，松山

翔 1，住本英樹 2（１宮崎大学医学部薬理学，２九州大学大学院医学研究院生化学）

心臓は胎生期に拍動を開始して以降，負荷に応じて収子となりうること等を明らかにしてきた。今回，心発生縮力を的確に調節することでポンプ機能を保つ。この応が完了した出生期，ならびに成獣期に時期特異的に答機構の破綻は，様々な心疾患の共通原因となりうるに

Fhod3 を欠損するマウスをそれぞれ作出したところ，前も関わらず，その分子機構には依然不明な点が多い。

者は著明な心肥大とサルコメア構造の破綻を伴って死

我々は，心筋収縮の最小単位である“サルコメア”の主亡した。一方で後者は致死とならずサルコメア構造の破要な構成蛋白質アクチンの重合制御因子 Fhod3 に注目し，綻も見られなかったが，α1 アドレナリン受容体刺激に対Fhod3 が心発達と心機能の維持に果たす役割について検してより高度の心肥大と心機能の低下を認めた。以上よ討している。これまでに，Fhod3 ホモ欠損マウスがサル

り Fhod3 は，心臓への負荷増大に対する応答過程でのサコメアの成熟不全による心発生異常によって胎生致死

ルコメア構築を通じて，心機能の維持に重要な役割を果となること，また Fhod3 がヒト拡張型心筋症の原因遺伝

す可能性が示唆された。

374

研究会報告（9）死細胞の貪食と心筋梗塞○仲矢道雄，渡健治，松田翔一，長坂明臣，黒瀬等（九州大学 大学院薬学研究院 薬効安全性学分野）

心筋梗塞を含めた虚血性心疾患は，欧米では死因の第一発現が増加する貪食関連分子を調べた。その結果，Milk fat

位，わが国でも第二位を占めている。従って，心筋梗塞に

globule EGF factor-8（MFG-E8）の発現量が処置後に顕著に対する画期的，効果的な治療法の確立が早急に望まれてい上昇する事を見出した。MFG-E8 とは，アポトーシスを起る。心筋梗塞時には，梗塞領域周辺において多くの壊死細こした細胞表面上に露出される phosphatidylserine と貪食胞が生じる。これら死細胞はマクロファージなどの貪食細細胞表面上の integrin αvβ3 との橋渡しをして，貪食を促進

胞によって速やかに貪食される。しかしながら，心筋梗塞する分子である。我々は，MFG-E8 およびその産生細胞が時における死細胞貪食の分子メカニズムは，これまでほと

心筋梗塞時における死細胞の貪食，さらには心筋梗塞後のんどわかっていなかった。そこで我々は，心筋梗塞モデル

心臓病態にどのように関与するのかについて研究を行っ

処置（左冠状動脈前下後枝の結紮）により，心臓においてた。

（10）肺高血圧症におけるトロンビン受容体の役割○平野勝也（香川大学医学部自律機能生理学）

トロンビンは，主にプロテイナーゼ活性化型受容体 1チドの肺動脈圧昇圧作用は，肺高血圧ラットにおいて増（PAR1）を介して血管内皮および平滑筋作用を発揮する。

強した。肺高血圧ラットに PAR1 拮抗薬 Atopaxar（エー

体循環系正常動脈では内皮作用が主体であるに対し，肺ザイ株式会社）を経口投与すると，右室収縮期圧の上昇，動脈では収縮などの平滑筋作用が発揮される。肺高血圧

肺血管抵抗の上昇，右室肥大，肺動脈中膜肥厚病変形成症は肺血管抵抗の進行性上昇を特徴とし，肺血管抵抗のが抑制され，生存率が改善した。低酸素飼育により PAR1

上昇には，血管収縮，血管リモデリング，血栓形成が重遺伝子欠損マウスに肺高血圧を誘導すると，野生型マウ

要な役割を果たす。本研究では，PAR1 拮抗薬および PAR1スの場合と比較して，右室収縮期圧の上昇，右室肥大，欠損マウスを用いて，PAR1 が肺高血圧症の病態に重要な

肺動脈の筋性化が抑制された。以上の結果から PAR1 が役割を果たすことを検証した。ラット肺動脈における肺高血圧の病態形成に重要な役割を果たすことが示さ

PAR1 発現は体循環系動脈よりも有意に高く，また，そのれた。PAR1 は新たな肺高血圧治療標的分子として期待さ発現はモノクロタリン誘発肺高血圧ラットにおいて亢れる。

進した。摘出肺灌流実験で観察される PAR1 活性化ペプ375生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（11）血管内皮 TRPM7 チャネルによる肺動脈リモデリングが肺高血圧病態形成に果たす役割○倉原琳 1，平石敬三 1，胡阿部弘太郎 3，佐藤耀鵬 1，古賀佳織 2，鬼塚美樹 2，

徹 4，平野真弓 5，Yuwen Jian6，井上隆司 1（1 福岡大学 医学部 生理学，2 同病理学，
3 九州大学大学院医学研究院循環器内科，
4 杏林大学医学部循環器内科，

5 九州大学大学院医学研究院

付属心臓血管研究施設 分子細胞情報学部，

6College of Letters and Science, University of California, Davis）「背景・目的」：肺動脈性肺高血圧症（PAH）の重症・難形成や EndoMT マーカーの変化が抑制された。また PAH

治例では叢状病変の形成や著明な内膜・中膜の肥厚に特徴

モデルラットに冬虫夏草を 10 日間投与することにより，づけられる高度な肺血管リモデリングが生じている。本研

PAH に伴う右心室内圧の上昇，肺動脈肥厚，右心室肥大，究では，PAH 時の血管リモデリングにおける TRPM7 の右室拡張や心筋線維化の抑制効果が認められた。ヒト

潜在的重要性やその薬物治療分子標的としての可能性に

PAH 組織の中膜肥厚・内膜肥厚・新生内膜・叢状病変部

ついて，in vitro 及び in vivo で検討した。

位において αSMA と共在する TRPM7 の発現が強く観察「結果」：TRPM7 アンタゴニスト FTY-720 （1 μM）や冬された。

虫夏草エタノール抽出成分の投与，あるいは TRPM7「考察」：以上の結果は，血管内皮細胞に発現する TRPM7

siRNA 処置によって TRPM7 チャネルの発現や機能を抑制

チャネルが，PAH 時の肺血管リモデリングに強く関与しすると，TGF-β 刺激による内皮細胞ストレスファイバーのていることを示唆している。

（12）門脈平滑筋における TMEM16A チャネルの生理機能と門脈圧亢進症での発現変化○山村寿男，大城隼也，近藤るびい，古川奈美，鈴木良明，今泉祐治（名古屋市立大学 大学院薬学研究科 細胞分子薬効解析学分野）
血管平滑筋に発現する Ca2+活性化 Cl-（ClCa）チャネル

進症を発症させる BDL マウスの門脈平滑筋細胞においの活性化は，静止膜電位を脱分極側へシフトさせるため，て，TMEM16A の発現量および電流量が減少していた。

血管筋緊張の増大をもたらす。近年，血管平滑筋に発現

BDL マウス門脈平滑筋の自発収縮における T16Ainh-A01

する ClCa チャネル分子として TMEM16A が同定された。

感受性も小さかった。最後に，門脈平滑筋をアンジオテ

本研究では，門脈平滑筋に発現する TMEM16A チャネル

ンシンⅡ存在下で組織培養した結果，TMEM16A の発現の生理機能と病態での発現変化を解析した。マウス門脈低下が観察された。BDL 群における TMEM16A の発現

平滑筋細胞において，TMEM16A 選択的阻害薬である低下は，門脈圧上昇に対する代償機構として，門脈平滑T16Ainh-01 に感受性を有する電流が記録された。また，筋を抑制的に制御していることが推測される。本研究でTIRF 顕微鏡を用いた FRET 解析によって，TMEM16A は得られた知見は，TMEM16A チャネルの血管生理機能や二量体で機能的 ClCa チャネルを形成していることが示唆

門脈圧亢進症における病態形成機構の解明につながるされた。次に，循環器疾患における TMEM16A の発現変と考えられる。

化を検索した。胆汁鬱滞性の肝硬変に併発して門脈圧亢376

研究会報告（13）創傷治癒に伴う血管新生のライブイメージングから明らかになった血管新生の新たな制御機構
弓削進弥 1,2，國田 樹 3，有馬勇一郎 3，横川隆司 4，三浦 岳 5，望月直樹 2，西山功一 3，○福原茂朋 1,2（1 日本医科大学 先端医学研究所 病態解析学部門，2 国立循環器病研究センター研究所 細胞生物学部，
3 熊本大学

国際先端医学研究機構，4 京都大学大学院工学研究科，5 九州大学大学院医学研究院）

成体では，創傷などによって組織が虚血状態に陥ると行った。微小流体デバイスを用いて 3 次元環境下で血管血管新生が誘導される。今回我々は，これまで技術的に新生を誘導し，伸長した血管枝の内腔に圧を負荷したと困難であったゼブラフィッシュ成魚の長時間ライブイ

ころ，内皮細胞は互いの接着を強め，管腔構造を形成し，メージング法を確立し，皮膚の創傷治癒に伴う血管新生

それにより血管枝の伸長が抑制された。さらに，皮膚血について解析を行った。

管に傷害を加え，その後，血流に対して上流側の血管枝

創傷治癒における血管新生では，既存血管からの血管のさらに上流を切断し内腔圧を除去したところ，上流側

枝の出芽よりも，損傷血管の伸長が主に誘導された。まの血管枝の伸長が誘導された。以上の結果から，血管のたその際，血流に対して上流側の血管枝は伸長せず，下内腔圧は，内皮細胞間接着の増強と管腔形成を誘導する

流側の血管の内皮細胞が活発に遊走・増殖し，損傷血管ことで，血管枝の伸長を負に制御していることが示されを再生することが分かった。心臓のポンプ機能によって，た。

損傷血管の上流では内腔圧が高く，下流では低いと考え

本研究で確立した成魚長時間ライブイメージング法

られる。そこで，「血管の内腔圧が血管新生における血により，血管新生におけるメカノトランスダクションの管枝の伸長を制御している」という仮説を立て検証を新たな役割を明らかにした。

（14）活性イオウによる心筋ミトコンドリア品質管理の分子機構○西村明幸 1，島内

司 1,2，冨田拓郎 1，西田基宏 1,2,3（1 岡崎統合バイオサイエンスセンター（生理学研究所）心循環シグナル研究部門，
2 九州大学大学院薬学研究院創薬育薬研究施設統括室，3JST さきがけ「疾患代謝」）

心臓は絶え間ないポンプ機能を維持するために大量抗性を低下させる原因になる可能性が示された。Drp1 はのエネルギーを必要としており，エネルギー産生をつかC 末側のシステイン（Cys624）が活性イオウによりポリイ

さどるミトコンドリアの品質管理が非常に重要な役割

オウ化（-Sn-SH）されることで GTPase 活性を負に調節しを担っておる。Dynamin-related protein 1（Drp1）はミトコており，MeHg は Drp1 Cys624 のイオウを奪い取ること

ンドリア分裂に関与する GTP 結合タンパク質であり，で Drp1 を活性化する可能性が示唆された。NaHS 処置は，様々な刺激により活性化されることが知られている。私MeHg 暴露による Drp1 の脱イオウ化を抑制し，これにたちは，心筋梗塞処置マウスの梗塞周辺領域において，伴ってミトコンドリアの過剰分裂や心機能低下を有意

低酸素シグナルの誘導に伴って Drp1 が活性化され，心に抑制した。以上の結果は，Drp1 がポリイオウ化を介し筋細胞でのミトコンドリア過剰分裂と早期老化が誘導て心筋ミトコンドリアの品質管理を制御し，様々な外的されることを見出した。Drp1 は，神経障害を起こさない

ストレスを逸早く感知するセンサーとして働くことを低濃度のメチル水銀（MeHg）暴露によっても活性化され，示唆している。

ミトコンドリアの過剰分裂が心臓の圧負荷に対する抵377

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（15）ミトコンドリアの動的な形態制御とその意義○石原直忠（久留米大学分子生命科学研究所）

ミトコンドリアは酸素呼吸によるエネルギー生産のる。我々は培養細胞を用いた生細胞観察を進めることで，

みならず，様々な物質の代謝や細胞死等の細胞機能制御

ミトコンドリアの動的特性の分子機構詳細とその意義など多彩な機能を持っている。ミトコンドリアは生細胞の解析を進めた。また Drp1 の遺伝子を条件特異的に欠観察を行うと，細胞内で動き頻繁に融合と分裂を繰り返損したマウスを構築し，神経や心筋など様々な組織におす様子を観察できる。これまでの研究から，ミトコンド

けるミトコンドリア形態変化の意義の解析を進めた。ミリアの２重膜の融合と分裂の制御に GTPase タンパク質

トコンドリアのダイナミックな形態変化の分子理解を群（外膜融合：Mfn1, Mfn2，内膜融合：OPA1，分裂：Drp1）

基にして，個体レベルでの機能解析が進みつつあり，今が機能することが明らかになっている。しかし，それら後これらの知見の幅広い応用が期待される。

の制御の分子機構に関して不明な点が多く残されてい（16）新規ミトコンドリアエネルギー代謝数理モデルを用いた心臓エネルギー代謝制御メカニズムの解析○竹内綾子 1，齋藤隆太 2，姫野友紀子 3，松岡達1

（1 福井大学学術研究院医学系研究部門 統合生理学，2 田辺三菱製薬株式会社 先端医薬研究所，
3 立命館大学生命科学部

生命情報学科）心臓のエネルギー代謝産物（ATP，ADP，NADH など）性などの種々の実験データを再現できた。本モデルを簡易

は，仕事量が増大してもほぼ一定に保持される。すなわち，心筋細胞モデルと統合し，心臓仕事量とエネルギー代謝産

心臓はエネルギーの消費に見合うように供給を制御する物の関係について解析を行った。その結果，単離ミトコン

仕組みをもつ。そのメカニズムのひとつとして Ca2+によドリア実験で汎用される基質条件（malate/glutamate）では，る脱水素酵素や基質輸送体の制御が示唆されるが，未だコCa2+による制御が代謝産物の安定性に重要な役割を果た

ンセンサスは得られていない。本研究では，心臓仕事量増す一方，生理的な基質組成（malate/ glutamate/pyruvate/

大時におけるエネルギー代謝産物安定性のメカニズムに

citrate/2-oxoglutarate/aspartate）では，Ca2+ による代謝産物

ついて，新たに構築したミトコンドリアエネルギー代謝数の安定化が消失した。従って，Ca2+による代謝制御の寄与

理モデルを用いて解析を行った。

は基質組成に依存することが示唆され，生理的条件下では，新たに構築したミトコンドリアエネルギー代謝モデル

その寄与は小さいと考えられた。

は，単離ミトコンドリアを用いた Ca2+ や無機リン酸依存（17）再分極予備能の定量的評価による活動電位延長の予測○村上慎吾，冨田太一郎，三上義礼，伊藤雅方，赤羽悟美（東邦大 医 統合生理）

薬物誘発性不整脈の機序は，これまで遅延整流性カリことが指摘されており，より正確な薬物誘発性不整脈発ウム電流（IKr）の薬物阻害による活動電位延長によって生の予測には，IKr 阻害に加え新たな因子を含める必要が説明されてきた。しかし，近年，IKr 阻害と薬物誘発性不あると考えられている。我々は，IKr 阻害が状況により異整脈発生リスクの関連性は当初の想定ほど高くはないなる活動電位延長効果をもたらす理由を説明し，薬物誘378

研究会報告発性不整脈発生リスクの予測に役立てることを目的と備能を定量的な評価に応用可能な指標として発展させして，repolarization reserve（再分極予備能）に着目して定た。O'Hara Rudy らによるヒト心室筋細胞モデルに活動

量的な評価法の確立を試みた。再分極予備能とは，IKr が電位固定法を適用し活動電位幅を延長し，再分極予備能阻害された条件下では，他のイオンチャネル電流が代償を担う膜電流を計算した。この再分極予備能を担う膜電的に再分極に貢献するという概念である。再分極予備能流の IV 関係を定量的に評価することにより，活動電位は，IKr が阻害されても活動電位の延長が限定的である時

幅の変化は定量化された再分極予備能の特性により説に，その現象の説明に抽象的に使われてきたが，定量的明・予測できることを示した。

に捉えられて来なかった。そこで我々は，この再分極予（18）心臓生理学教育のための電子教材の開発（e-Heart プロジェクト）○野間昭典，姫野友紀子，天野晃（立命館大学生命科学部生命情報学科）

生理学者は実験を通じて，細胞が内部環境の恒常性をる（イオンチャネル，膜興奮，興奮－収縮連関，細胞容維持するための様々な機能について研究し，その巧妙さ

積調節，筋収縮，ATP 消費と合成，心筋細胞モデル，不により関心を深めてきた。その細胞機能の面白さを学生

整脈，ラプラス心，毛細血管，など）。特に細胞生理学に伝え，生体機能についての洞察力を養うために，我々に焦点を絞って内容を充実させてきた。教材は e-Heart のは電子教材を開発している。実験をウェットではなくドホ ー ム ペ ー ジ か ら ダ ウ ン ロ ー ド さ れ た い

ライで行うため，教材は主にシミュレーターとその解説（ http://www.eheartsim.com/ ）。

から成る。シミュレーターは細胞機能毎に準備されてい（19）肺静脈心筋細胞における新規 Cl- 電流の分子生物学的研究○岡本洋介 1，尾野恭一 2，石井邦明 1（1 山形大学医学部 薬理学講座，2 秋田大学大学院医学系研究科 細胞生理学講座）

最も頻度の高い不整脈である心房細動は，肺静脈に存

性は過分極側にシフトした。我々は，先ず，新規 Cl- 電在する心筋細胞が異所性に興奮し発生する。近年，我々流の分子実体として，Clcn2 のスプライスバリアントをは，ラットの肺静脈心筋細胞を用いて，異所性興奮のメ

想定し，RT-PCR 法によりラット肺静脈から Cl- チャネ

カニズムを研究する過程で，過分極で活性化される Cl-

ルをクローニングした。その結果，肺静脈では Clcn2 の電流を新規に発見した。既に，過分極活性型の Cl- チャ

全長 mRNA だけが発現しており，スプライスバリアント

ネルとしては，Clcn2 遺伝子がコードする，ClC-2 チャネは確認できなかった。細胞免疫染色の結果，肺静脈心筋ルが知られている。肺静脈で観察された Cl- 電流のキネ

細胞膜における Clcn2 蛋白の発現が確認された。以上のティックスは，ClC-2 電流と類似していた。しかし，ClC-

ことから，ClC-2 電流とは物理化学的な応答が異なって

Cl- 濃度いるものの，新規 Cl- 電流の主要分子は Clcn2 であるとを増大させると電位依存性が脱分極側にシフトするの考えられた。このため，Clcn2 由来のチャネルを制御すに対し，肺静脈で観察された Cl- 電流は低浸透圧で電流る未知の調節因子の存在が示唆された。

2 電流は低浸透圧で電流振幅が増大し，細胞内が小さくなり，細胞内 Cl- 濃度の増大によって電位依存379

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（20）2 型リアノジン受容体(RyR2)変異による催不整脈疾患の多様性と Ca2+遊離特性○呉林なごみ 1，村山

尚 1，哲翁直之 1，太田亮作 2，山下富義 2，鈴木純二 3，金丸和典 3，飯野正光 3，櫻井隆1（1 順天堂大学大学院 細胞・分子薬理，2 京都大学 大学院薬学研究科 薬品動態制御学分野，
3 東京大学大学院

医学系研究科 細胞分子薬理学教室）

2 型リアノジン受容体（RyR2）は心筋の興奮収縮連関[3H]リアノジン結合による Ca2+ 依存性 Ca2+ 遊離活性のにおいて中心的な役割を果たす小胞体 Ca2+ 遊離チャネ

測定により調べた。CPVT 変異は共通して gain-of-functionルである。RyR2 のアミノ酸変異によりカテコラミン誘タイプの活性を示し，静止 Ca2+ 濃度における CICR 活性

発性多型性心室頻拍（CPVT），特発性心室頻拍（IVF），

を促進，Ca2+ オシレーション頻度を増加，自発的 Ca2+ 遊

不整脈原性右室心筋症（ARVC），QT 延長症候群（LQTS）

離時の小胞体の見かけの閾値レベルを低下させた。一方といった多様な不整脈疾患が起こることが知られる。こIVF および LQTS 変異は，Ca2+ 遊離活性を促進する gain-

れらの疾患変異体は心筋細胞で異常な自発的 Ca2+ 遊離

of-function タイプと，著しく抑制する loss-of-function タを起こして不整脈を惹起すると想定されるが，なぜ様々

イプの２種類に分けられた。この性質は心筋由来細胞でな不整脈が起こるのかは不明である。我々は野生型およある HL-1 細胞を用いた実験でも確認された。変異体のび疾患変異 RyR2 を HEK293 細胞に発現させ，Ca2+ 遊離

発現解析は疾患の原因同定と治療に重要であることがの性質を，細胞質および小胞体のCa2+ イメージングと分かった。

（21）実験およびシミュレーション結果に基づく Ca 誘発 Ca 放出モデルの開発○姫野友紀子，天野晃，野間昭典（立命館大学生命科学部生命情報学科）

クプロンは L 型 Ca チャネルと向かい合って存在する複によって開発されたアルゴリズム(Hinch et al., Biophys J,

数のリアノジン受容体チャネルから成る機能的な基本単2004)を用い，瞬時平衡の式で計算する。本手法では，確率位であり，心筋の筋小胞体からの Ca 誘発 Ca 放出(CICR)

論的シミュレーションを行う場合と比較して非常に効率を引き起こすのに重要な役割を果たす。我々は近年，局所よく計算ができ，計算コストを大幅に下げることに成功し

Ca 濃度によってクプロンの活性が制御される CICR モデ

た。今回構築した我々の CICR モデルは，単一チャネルレルを構築した(Himeno et al., Biophys J, 2015)。クプロンの活

ベルでのリアノジン受容体チャネルの開閉に加え，クプロ

性は単一リアノジン受容体チャネルやクプロンの実験やンレベルでの開閉，また包括的心筋細胞を用いた全細胞レシミュレーション結果から得られたデータに基づき，モデベルでの CICR や Ca スパークも再現できたので報告する。

ル化された。クプロンが感受する局所 Ca 濃度は，Hinch ら（22）心室性不整脈トリガーとしての早期後脱分極の動的生成機序の解析○津元国親 1，倉田康孝 2，倉智嘉久 1（１大阪大学医学系研究科，2 金沢医科大学医学部）

心筋細胞の活動電位第 2～3 相において，一過性の脱分になると考えられている。EAD の発生は，心筋活動電位極を伴う早期後脱分極(EAD)は，心室性不整脈のトリガーの持続時間(APD)の延長(再分極遅延)が，活動電位応答を380

研究会報告不安定化する結果として引き起されると考えられているした。そして活動電位の消失の後，EAD を伴う異常興奮

が，如何なる動的機序によって発生するのかは未だ議論の応答が顕在化した。更に，細胞内 Na+，Ca2+濃度といった残るところである。本研究では，活動電位の動的安定性を初期条件に応じて，通常の活動電位応答もしくは EAD を調べることで，心室筋細胞に発生する EAD の生成機序を伴う異常興奮応答へと至る双安定状態を示す IKr 電流強度検討した。解析の結果，コントロール条件下での正常な活が存在することを示した。本解析の結果は，APD が異常

動電位の APD は，急速活性型遅延整流性カリウムチャネに延長した活動電位が連続的に EAD へ変化するという従ル電流(IKr)の減少により延長した。一方で，この再分極遅来の予想とは異なる可能性を示唆している。

延を伴う活動電位応答は，不安定な応答と対消失を引き起（23）心筋細胞の数理モデルによる活動機序の解析○嶋吉隆夫（九州大学情報基盤研究開発センター）

近年，実験データに基づく詳細なヒト心筋細胞の数理モ

ORd モデル[Grandi 2011]と HuVEC モデル[Himeno 2015]をデルがいくつか提案されており，細胞モデルの数値解析・

対象に，動態分析法を用いて膜電位再分極およびカルシウ

数理解析により生理機能の仕組みを調べる研究が進めら

ム動態のメカニズムについて解析した結果を報告した。再れている。著者らはこれまでに，細胞モデルを対象とした分極の解析結果は，良く知られている機序と定性的に一致

新たな数値解析法として，動態分析法[Shimayoshi 2015]をし，さらに各電流の各ゲートによる影響を定量的に示した。

開発している。この手法は，モデルの動的な挙動に対するカルシウム動態の解析結果では，筋小胞体からのカルシウ

各時刻における各要素の定量的な寄与度を，数学的に算出

ム放出が終了する機序がモデル間で大きく異なることがするものである。本発表では，ヒト心筋細胞モデルである

示された。

（24）脂質平面膜法を用いた TRP チャネルの機能解析○内田邦敏 1,2,3，Eleonora Zakharian2，富永真琴 3，山﨑純1

（1 福岡歯科大学 細胞分子生物学講座 分子機能制御学分野，
2Department of Cancer Biology and Pharmacology, University of Illinois College of Medicine Peoria，
3 生理学研究所（岡崎統合バイオサイエンスセンター） 細胞生理研究部門）

人工再構成系の一つである脂質平面膜法は，生体膜の代わりに人工的に形成した脂質二重膜にイオンチャネルタンパ

によって開口するメカニズムを明らかにすることを研究目的としている。

ク質を埋め込み，その機能を電気生理学的に解析する手法で今回，神経ステロイドや電位作動性カルシウムチャネル阻ある。この方法の大きな特徴は，1）単純な実験系であるこ害剤の nifedipine で活性化されるチャネルで 2013 年にその温と，2）培養細胞等を用いた検討では困難な膜脂質も自由に度依存的な活性化が報告された TRPM3 チャネルを脂質平面

コントロール可能であることが挙げられる。

膜法を用いて解析した。その結果，TRPM3 は nifedipine で活

私は細胞膜脂質と膜タンパク質であるイオンチャネル

性化されるが神経ステロイドでは活性化されなかった。また，との相互作用に着目し，近年神経系を含む様々な組織でそ

温度によっても活性化はみられなかった。次に，細胞内カルの生理的役割が明らかになりつつある TRP チャネルを対シウムによって活性化される TRPM5 チャネルについても同象に研究を行っている。特に，温度や機械刺激などの物理様の解析を行った結果，TRPM5 は温度依存的な活性化が人的刺激によって活性化される TRP チャネルがこれら刺激

工再構成系でも認められた。

381

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（25）2 型リアノジン受容体（RyR2）チャネルゲーティングにおける S4-S5 リンカーの役割○村山

尚 1，呉林なごみ 1，小川治夫 2，鈴木純二 3，金丸和典 3，飯野正光 3，櫻井隆1

（1 順天堂大 医 薬理，2 東大 分生研，3 東大院 医 細胞分子薬理）【目的】2 型リアノジン受容体（RyR2）は心筋筋小胞体を検討した。【方法】マウス RyR2 の S4-S5 リンカーの（SR）の Ca2+遊離チャネルであり，心筋の興奮収縮連関

各アミノ酸をアラニン置換した変異体を HEK 細胞に安に中心的な役割を果たしている。RyR2 は C 末端の約 500定発現した。チャネル活性は細胞質／小胞体内腔 Ca2+測

アミノ酸が 6 回膜貫通型の P 型チャネルを形成してい定および[3H]リアノジン結合法で評価した。RyR2 の構造

る。S4-S5 リンカーは膜貫通セグメント S4 と S5 を繋ぐ

モデルはクライオ電子顕微鏡法による RyR1 の近原子分配列で，細胞質側で SR 膜に平行な α ヘリックス構造を

解能構造を元に構築した。【結果･考察】アラニン置換は形成している。RyR2 の S4-S5 リンカーのアミノ酸変異

アミノ酸特異的にチャネル活性を促進または抑制した。

は催不整脈性疾患を引き起こすことからチャネル制御

その効果は S4-S5 リンカーが膜貫通セグメントおよびに重要であると考えられるが，その詳細は不明である。

SR 膜と相互作用することでうまく説明できた。以上の結本研究では，S4-S5 リンカーに変異を導入した RyR2 の果は，S4-S5 リンカーが複数の相互作用を介してチャネ

機能解析を行い，その結果を構造モデルで説明することルを制御していることを示唆している。

で S4-S5 リンカーのチャネルゲーティングにおける役割（26）ペースメーカーチャネル HCN4 の陰性変時作用における機能○小佐々優子 1,2，中島則行 1，武谷三恵 1，牛島一男 2，鷹野誠1

（1 久留米大学医学部生理学講座統合自律部門，2 久留米大学医学部麻酔学講座）

洞房結節 (sino-atrial node : SAN) の自律神経応答には，

クが OEx では頻脈側に，KD では徐脈側に偏移していた。

Ca2+ 調節蛋白質がまた非活動期には KD では 100～200 bpm の重篤な徐脈関与するが，その中でも過分極誘発陽イオンチャネルを呈した。次に麻酔下に頚部迷走神経を直接電気刺激しHCN4 の役割については議論が多い。我々は HCN4 を生て心電図を記録した。迷走神経刺激中，KD は完全に洞理的発現部位において過剰発現する遺伝子改変マウス停止したが，OEx の心拍数は WT と差を認めなかった。

(OEx) と，ドキシサイクリン投与により可逆的かつ完全

さらに単離 SAN 細胞における自発活動電位を比較したに HCN4 発現を抑制できるマウス (KD) とを作成した。

ところ，KD では ACh による発火頻度の低下，拡張期脱これらのマウス心臓の HCN4 発現量と，単離 SAN 細胞

分極速度の低下が有意に認められた。これらの結果よりの HCN 電流を比較し，有意に増減していることを確認

HCN4 は副交感神経系による SAN の過度の徐脈応答をした後，個体から単一細胞レベルにおいて，SAN の生理防ぎ，安定した自動能を維持するリミッターして働く事

学的機能変化を解析した。まずテレメトリー心電図で記が示唆された。

細胞膜上のイオンチャネルや細胞内録した心拍数ヒストグラムを比較したところ，そのピー

382

研究会報告（27）ドキソルビシン心筋症における TRPC3-Nox2 の役割○島内

司 1,2，冨田拓郎 1，西村明幸 1，西田基宏 1,2,3（1 自然科学研究機構生理学研究所 心循環シグナル研究部門，
2 九州大学大学院薬学研究院

創薬育薬研究施設統括室，3JST さきがけ「疾患代謝）

ドキソルビシン（DOX）は悪性腫瘍に効果的な治療薬

著に増加していた。ラット新生児心筋細胞に低酸素刺激であるが，重篤な副作用として心毒性を示す。DOX 心筋を行ったところ，Nox2 の発現上昇および ROS 産生が惹症の発症に活性酸素種 (ROS)が重要な役割を果たすこ

起され，これらは TRPC3 阻害剤 Pyrazole-3 により完全にとが知られている。我々は最近，TRPC3 チャネルが ROS抑制された。TRPC3 欠損マウスに DOX 投与したところ，生成酵素（Nox2）と機能共役することを見出した。そこ

DOX 投与した野生型マウスで観察された心機能低下やで本研究では，TRPC3-Nox2 機能連関が DOX 心筋症の心重量低下が有意に抑制されていた。以上の結果は，進展に関与するかどうかマウスを用いて検討した。DOX

TRPC3-Nox2 機能連関が DOX 心筋症を発症する重要仲投与心臓では TRPC3 と Nox2 の発現量が著しく増加して介因子となること，および TRPC3 が DOX 副作用軽減のおり，Nox2 発現増加に伴った著しい心重量低下が観察さ

新規標的分子となることが強く示唆された。

れた。DOX 投与心臓では，低酸素誘導因子の発現量が顕（28）運動による虚血後の末梢循環回復効果における TRPC6 の役割○冨田（沼賀）拓郎 1，島内

司 2，西村明幸 1，西田基宏 1,2,3（1 自然科学研究機構 岡崎統合バイオサイエンスセンター（生理研） 心循環シグナル研究部門，
2 九州大学大学院薬学研究院

創薬育薬研究施設統括室，3JST さきがけ「疾患代謝」）

末梢循環障害は下肢血流の低下に伴う機能不全によmRNA 発現を解析した結果，スフィンゴシン-1-リン酸のり生命予後を悪化させる要因として注目されている。そ合成酵素である Sphk1 の発現が，運動負荷マウスおよびの最も効果的な治療法が運動療法である。しかしながら，

TRPC6 欠損マウスに共通して上昇していた。さらに，運運動の持つ虚血後の末梢循環回復効果を担う分子機構

動処置は TRPC6 タンパクのリン酸化レベルを増大するは未だ明らかにされていない。そこで我々は，下肢虚血ことで TRPC6 チャネル活性を抑制すること，およびモデルマウスに対して術前・術後に運動負荷を与え，そTRPC6 リン酸化欠損変異体を血管平滑筋細胞特異的にの血流回復に対する効果を検討した。その結果，運動処発現させたマウスでは運動による血流改善効果が完全置マウスでは，血管新生ではなく血管の成熟が有意に促に消失することを明らかにした。以上の結果は，運動に進し，これにより末梢血流障害が改善された。この現象

よる虚血後の血流改善効果に TRPC6 の抑制が関与する

は非選択的カチオンチャネルである TRPC6 の欠損マウことを強く示唆しており，TRPC6 を標的とした運動を模

スに下肢虚血モデルを適用した際に観察された結果と倣した創薬の可能性が考えられた。

同様であった。骨格筋に由来する血管成熟促進因子の383

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（29）プリン作動性受容体 P2Y6R の機能多様性とその病態生理学的意義○下田翔 1,2，西村明幸 1，Caroline Sunggip1，冨田拓郎 1，西田基宏 1,3,4（1 岡崎統合バイオサイエンスセンター（生理学研究所）心循環シグナル研究部門，
2 九州大学薬学部創薬科学科，3 九州大学大学院薬学研究院

創薬育薬研究施設統括室，4 JST さきがけ「疾患代謝」）

P2Y6 受容体（P2Y6R）は細胞外ヌクレオチドをリガン

P2Y6R は発生に伴い発現上昇すること，そして加齢に伴ドとする G 蛋白質共役型受容体（GPCR）である。今回，

い AT1R-P2Y6R 複合体数が増加することで Ang II 刺激に

我々は P2Y6R 欠損マウスを用いて，心血管リモデリング

対する細胞応答が β アレスチン依存的な増殖から G 蛋白

における P2Y6R の役割について解析を行った。

質依存的な肥大に変化することが明らかとなった。

昇圧ペプチドであるアンジオテンシン II (Ang II) は，血一方，P2Y6R 欠損マウスの心機能は圧負荷により著し

管恒常性の維持に重要な役割を担うが，高血圧を誘導するく低下した。また，P2Y6R は機械的負荷によりリガンドという負の一面も有している。P2Y6R 欠損マウスでは野非依存的に活性化されることを明らかにした。以上の結果

生型マウスで観察される Ang II 誘発性の血圧上昇や血管は，P2Y6 受容体が，従来のヌクレオチドリガンドに依存

中膜の肥厚が有意に抑制された。P2Y6R は細胞膜上でしたシグナル伝達ではなく，細胞膜タンパク質間相互作用

AT1R と複合体を形成し，この複合体形成は P2Y6R 阻害（ヘテロ二量体化や機械受容応答）を介して心血管リモデ剤処置により抑制された。マウス血管平滑筋細胞において，リングに寄与することを示唆している。

（30）心筋梗塞時におけるプロトン感知性 GPCR (TDAG8) の役割解析○小野達貴 1，長坂明臣 1，西俊英 1，仲矢道雄 1，岡島史和 2，黒瀬等1

（1 九大院薬 薬効安全性学分野，2 群馬大 生調研 シグナル伝達分野）

心筋梗塞は，動脈硬化や血栓により冠動脈が閉塞し，するため，野生型マウスと TDAG8 欠損型マウスの心筋

虚血によって心筋細胞が壊死する虚血性心疾患の 1 つで梗塞後の病態比較を詳細に行った。その結果，TDAG8 欠ある。虚血部位では pH の低下が生じることが知られて損型マウス虚血部位では，細胞死と線維化が有意に亢進いるが，この pH の低下が心筋梗塞後の心臓にどのようし，その原因分子と考えられる IL-17A の発現量とそのな生理的影響を及ぼすかは解明されていない。そこで私産生細胞である γδT 細胞の浸潤量が顕著に増加しているは，pH の低下により活性化するプロトン感知性 GPCR のことを見出した。さらに，γδT 細胞の浸潤を促進する

1 つである TDAG8 に着目し解析を行い，pH 低下の生理

CCL20 の発現量も有意に増加していることが分かった。

的意義を見出すことを目的とした。

以上の結果より，TDAG8 は心筋梗塞時に pH の低下を感

まず，私は TDAG8 欠損型マウスにおける心筋梗塞処

知して CCL20 の産生を抑制し，IL-17A の産生細胞であ置後の生存率と心機能が，野性型マウスと比べて有意にる γδT 細胞の浸潤を抑制することで，心保護的な作用を低下することから，TDAG8 が心保護的に働くことを見示していると考えられる。

出した。次に，私は TDAG8 の心保護メカニズムを解明

384

研究会報告（31）FGF23 による TGF-β を介した心臓線維化促進効果
久我和寛，○草刈洋一郎，南沢享（東京慈恵会医科大学 細胞生理学講座）<背景> Fibroblast growth factor（FGF）23 は Klotho と FGF

TGF-β を添加して線維芽細胞を培養し，α-smooth muscle受容体（FGFR）1 の複合体に作用して腎尿細管におけるactin（α-SMA）の mRNA 発現量を測定した。

リン排泄を調節することで知られている。一方で心臓に<結果及び考察> 心筋細胞と線維芽細胞を比較すると，おいて FGF23 は左室肥大を引き起こすという報告があ心筋細胞では FGF23 の mRNA 量が高く，線維芽細胞でり(Faul C et al., 2011)，心疾患との関連が注目されている。

は FGFR1 が高かった。FGF23 単独添加では，線維芽細

これまで我々は，線維化心臓において FGF23 の mRNA胞の α-SMA 発現量に変化はなかったが，FGF23 と TGF-

レベルが上昇することを報告してきた。本研究では正常

β を同時に添加すると α-SMA 発現量は上昇した。このこ

ラット心臓から初代細胞を抽出し，FGF23 が心臓線維化とから，FGF23 は心筋細胞から分泌され，線維芽細胞のに及ぼす影響について検討した。

FGFR1 を介し，TGF-β と共存することで筋線維芽細胞へ<方法> SD ラット(♂，8-13 週令)の心臓をコラゲナーゼの誘導が促進されることが示唆された。

法にて心筋細胞と線維芽細胞に分離した。FGF23 及び（32）小児四肢疼痛発作症モデルマウスを用いた行動学的，電気生理学的解析○奥田裕子 1,2，野口篤子 3，原田浩二 2，小林果 2，近藤大喜 3，高橋

勉 3，小泉昭夫 2（１福岡大学医学部薬理学講座，２京都大学医学研究科環境衛生学分野，
３

秋田大学大学院医学研究科 小児科講座）

我々は，乳児期より思春期に掛け四肢の大関節の痛み

マウスから疼痛伝達経路である後根神経核（DRG）を来す遺伝性慢性疼痛発症（小児四肢疼痛発作症）の 6

ニューロンを単離，初代培養を行い，電気生理学的手法

家系において網羅的遺伝子解析を行い，疼痛に関わるナにより活動電位の特性を解析した。その結果，変異型マトリウムチャネル（Nav1.9）の変異（R222S,H）を同定しウスでは活動電位の振幅が有意に大きく，後脱分極が過た。本研究では，NaV1.9 変異型（R222S）knock-in マウ

分極側にシフトしていることが判明した。また，発火頻

スモデルを作製し，行動学的・電気生理学的な解析を行度においても変異型マウスは有意に増大していた。以上

うことで疼痛を呈するメカニズムの解明を行うことをのことから，NaV1.9 の R222S 変異により DRG ニューロ目的とした。まず，熱刺激及び機械刺激による疼痛行動

ンが過剰に興奮することで疼痛発生に関与することが解析を行った結果，変異型マウスでは正常マウスに比べ示唆された。

有意に疼痛行動を示すことを見いだした。次に，変異型

385

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（33）脈絡膜血管新生における AGS8 の機能○林

寿来１，Mamun Abudulla Al１，佐喜眞未帆１,3，武山正行 2，
雑喉正泰 2，矢ヶ崎莉菜 4，中原

努 4，佐藤元彦１（1 愛知医科大学 医学部 生理学講座，2 愛知医科大学 医学部 眼科学講座，
3 修文大学

健康栄養学部，4 北里大学 薬学部 分子薬理学講座）

近年，受容体とは独立して G 蛋白の活性調節を行うＧ

新生を誘導した。その結果，血管新生に伴う AGS8 mRNA

蛋白活性調節因子（activator of G-protein signaling, AGS）の発現上昇と，新生血管部位特異的な AGS8 蛋白の発現の存在が明らかとなり，我々はなかでも Gβγ 結合蛋白で誘導が認められた。そこで，硝子体に siRNA の投与を行ある AGS8 を同定し機能解析を行っている。最近，AGS8

い AGS8 の knockdown を行ったところ，脈絡膜での AGS8は血管内皮細胞増殖因子（VEGF）２型受容体と複合体を分子の発現が抑制され，これに符合するように新生血管形成し VEGF シグナルおよび血管新生を制御することをの退縮が確認された。以上の実験結果から，AGS8 は脈報告した（Hayashi et al., JCS 2016）。本研究では，脈絡絡膜血管新生を制御することが示唆された。

膜血管新生に着目して研究を進めた。動物モデルとして野生型マウス眼球にレーザー凝固を行い，脈絡膜に血管（34）肺気腫病態評価における自動計測フェレ径の有用性に関する検討
中嶋竜之介 1，亀井竣輔 1,2，野原寛文 1,2，藤川春花 1,2，丸田かすみ 1，川上太聖 1，
江藤結花 1，メリーアンスイコ 1，甲斐広文 1，○首藤剛1（1 熊本大学大学院薬学教育部 遺伝子機能応用学分野，2 熊本大学博士課程教育リーディングプログラム「グローカルな健康生命科学パイオニア養成プログラム HIGO」）
肺気腫は，肺胞壁の破壊などにより，終末細気管支より径（単一の肺胞領域に外接する長方形の縦および横の長さ）

も末梢における気腔が拡大した状態を呈する疾患であり，に着目し，その値とマニュアルカウントした MLI 値の相

慢性閉塞性肺疾患（COPD）における重要な病態の一つで関性について検討した。その結果，2 種類の異なる肺気腫ある。一般に，実験動物における肺気腫は，平均肺胞径

モデルマウス（エラスターゼ誘発肺気腫モデルマウスおよ（MLI : Mean linear intercept）を指標として評価されてきび気道上皮特異的上皮型 Na+チャネル β サブユニット過たが，本法は，1) 測定に時間を要すること，2) 実験者の剰発現マウス）におけるフェレ径は，MLI と有意な相関を違いによる計測誤差が生じること，3) 撮像画像が，肺の認めることが示された。今後，他の肺気腫モデルマウスを一部の肺胞領域に限定的であり，個体全体の肺気腫の程度用いた検討や，計測モジュールで計測可能な他のパラメーを評価するには不向きであること，などが問題であった。

ターを用いた検討なども必要ではあるが，本研究は，MLI

本研究では，KEYENCE 社の BZ-X700 に内蔵した計測モとの高い相関性を示し，迅速性かつ客観性を有するフェレジュールで自動測定できるパラメーターの中から，フェレ

径が，肺気腫解析に有用であることを示した。

386

研究会報告15．生体の応答多様性に関わる TRP チャネルからのメッセージ「TRPs and SOCs ～脂質シグナルのアクセプター～」
2016 年 6 月 2 日－6 月 3 日
代表・世話人：森誠之（京都大学）
所内対応者：西田基宏（生理学研究所）（１）PKD2L1 チャネルの膜電位依存性ゲーティングの分子基盤
沼田朋大（福岡大学 医・生理学）（２）神経栄養効果を示す新規 DAG 感受性 TRPC チャネル活性化剤の同定
澤村晴志朗（京都大院・工）（３）心筋細胞における TRPC3 チャネルを介した伸展誘発遅発性カルシウム応答の制御機構
山口陽平（岡山大学大学院 医歯薬学総合研究科 システム生理学）（４）皮膚と免疫組織の生体イメージング
岡田峰陽（理化学研究所 統合生命医科学研究センター）（５）TRP チャネルに焦点を当てた鎮痒薬クロタミトンの標的分子探索橘高裕貴（岡崎統合バイオサイエンスセンター）（６）human TRPM3 isoform に対する diclofenac の薬理効果
村木克彦（愛知学院大学 薬学部 薬効解析学講座）（７）Structural basis for TRPA1 inhibition by HC-030031 utilizing species-specific differences
Rupali Gupta（Division of Cell Signaling，Okazaki Institute for Integrative Bioscience）（８）捕食者回避には TRPA1 が必要である
桑木共之（鹿児島大学大学院 医歯学総合研究科 統合分子生理学）（９）リポクオリティから解き明かす生命現象
有田誠（理化学研究所 統合生命医科学研究センター）（10）シグナル複合体プラットフォームとしての TRPC3 の役割
冨田（沼賀）拓郎（岡崎統合バイオサイエンスセンター）（11）TRP イオンチャネル機構の動的構造基盤
三尾和弘（産業技術総合研究所 創薬分子プロファイリング／バイオメディカル）（12）Characterization and functional role of zebrafish transient receptor potential melastatin 2（zTRPm2）
Tran Nam Ha（Graduate School of Global Environmental Studies, Kyoto University）（13）プロリン水酸化による TRPA1 チャネルの冷感受性制御機構
三宅崇仁（京都大学 薬学研究科 生体機能解析）（14）味覚，消化管炎症における TRPV4 チャネルの機能
松本健次郎（京都薬科大学 薬物治療学分野）（15）網膜剥離後の視細胞死にはミュラーグリアの TRPV4 活性化が関与する
柴崎貢志（群馬大 医 分子細胞）（P1）メカノセンサーTRPV2 活性化に伴い軸索伸長が促される分子基盤
杉尾翔太（群馬大学大学院 医学系研究科 分子細胞生物学）（P2）TRPA1 チャネルを選択的に活性化できるトランスニトロシル化化合物とその他の物性
大和田智彦（東京大学大学院 薬学系研究科 薬化学教室）387

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（P3）末梢循環障害における TRPC6 チャネルの役割
島内

司（自然科学研究機構 岡崎統合バイオサイエンスセンター･心循環シグナル研究部門 /九州大学大学院薬学研究院）（P4）鳥類知覚ニューロンにおける冷感知機構-TRPM8 依存性及び非依存性機構の存在山本

茜（鳥取大学 農学部 獣医薬理）（P5）OGU1 タンパク質を介した TRPC チャネルの輸送経路の解析
大野知幸（東京工業大学 生命理工学研究科 分子生命科学専攻）（P6）ウシ毛様体筋における M3 ムスカリン受容体作動性 Ca2+ 透過イオンチャネルの分子候補としての TRPC と Orai1
宮津基（旭川医科大学 生理学講座 自律機能分野）（P7）アトピー性皮膚炎の慢性掻痒における末梢神経構造と機能解析
髙橋苑子（理化学研究所統合生命医科学研究センター組織動態研究チーム，
横浜市立大学大学院生命医科学研究科）（P8）肺高血圧病態における TRPM7 を介した血管内皮リモデリングの検討
倉原琳（福岡大学 医学部 生理学）

（P9）スフィンゴシン-1-リン酸誘発アストロサイト細胞応答における TRPC6 の関与
白川久（京都大学 薬学研究科 生体機能解析学分野）【参加者名】
柴崎貢志（群馬大学大学院），杉尾翔太（群馬大学大学

健史（京都大学大学院），富永真琴（生理学研究所），

院），大和田智彦（東京大学），西田基宏（生理学研究

鈴木喜郎（生理学研究所），内田邦敏（生理学研究所），所），冨田拓郎（生理学研究所），西村明幸（生理学研齋藤茂（生理学研究所），高山靖規（生理学研究所），究所），伊藤智哉（生理学研究所），島内

Derouiche Sandra（生理学研究所），橘髙裕貴（生理学研

司（生理学武平（生理学研究所），Kurganov Erkin（生研究所），桑木共之（鹿児島大学），浅野周一（名古屋究所），孫

大学医学系研究科），渡邊泰秀（浜松医科大学），高井理学研究所），山野井章（旭川医科大学），白川久志（京都大学），金子周司（生理学研究所），藤山雄一（生理学研究所），梶岡俊（京都大学），三宅崇仁（京都大学），樋口拓哉（京都一（九州大学大学院医学研究院），李 賢（九州大学大大学），大橋佳奈（京都大学），抱将史（京都大学），

学院医学研究院），三尾和弘（産業技術総合研究所），

戸谷秀太郎（小諸厚生総合病院），有田 誠（理化学研

岡田泰昌（独立行政法人国立病院機構村山医療セン究所），森ター），宮津泰生（京都大学），森誠之（京都大学），遊（生理学研究所），李基（旭川医科大学），岡田峰陽（理化学

黒川竜紀（京都大学），澤村晴志朗（新潟大学），Onur研究所），髙橋苑子（理化学研究所），石田

Polat（京都大学），Tran Nam Ha（京都大学），内山

学研究所），川津

誠

天邦

梓（理化

猛（日産化学工業㈱），山口陽平（岡瞭子（京都大学），石津健一郎（ア山大学），成瀬恵治（岡山大学），長谷直樹（帝人ファー

ステラス製薬），太田利男（鳥取大学），長澤雅裕（群マ㈱），加藤賢太（帝人ファーマ㈱），熊谷渉平（帝人馬大学），城戸瑞穂（佐賀大学），篠原祐平（日本たばファーマ㈱），倉原

こ産業㈱），藤田隆二郎（日本たばこ産業㈱），Rupali

研究開発法人産業技術総合研究所），小田紗矢香（生理Gupta （総研大），吉本怜子（九州大学大学院），松本学研究所），下田健次郎（京都薬科大学），村木克彦（愛知学院大学），岡大学），小林泰良（豊田中央研究所），石橋正祥（昭波多野紀行（愛知学院大学），鈴木裕可（愛知学院大学），

和大学），佐藤幸治（ＯＩＩＢ），野中茂紀（基生研），

大野知幸（東京工業大学），長澤隆介（小野薬品工業㈱），谷口篤史（基生研），宍戸祐二（ラクオリア創薬），渡笹村崇（小野薬品工業㈱），金治敏也（小野薬品工業

邉修造（ラクオリア創薬），白石拓也（京都大学），檜㈱），角出実千昭（小野薬品工業㈱），上村雄一郎（小山武史（基生研），野村憲吾（基生研），岡本浩明（小野薬品工業㈱），桑原宏一郎（京都大学大学院），森内

林製薬㈱），高橋光太（名古屋大学）（京都大学），南388

琳（福岡大学），佐藤主税（国立翔（生理学研究所），沼田朋大（福研究会報告【概要】
TRP タンパク質はカチオン透過型イオンチャネルであいて最新のデータと共に講演して頂いた。参加者にとってり，これまで 30 種以上の類縁分子が発見されている。そ異なるフィールドとの関連性を勉強する貴重な機会での機能は，多様な内外界からの刺激（光，熱，圧，化学物

あった。その他の発表では温度変化や，心臓，神経に対す質）に対するセンサー等，様々な生命における重要性に注る物理的刺激や行動と絡めた生理的刺激に応答する上で目が集まっている。近年新たにイノシトールリン脂質，アTRP 分子群の幅広い重要な機能的知見が得られつつある

ラキドン酸，リノール酸等，脂質性リガンドのターゲット

状況が報告された。更に薬理作用，分子構造学的観点に立として TRP チャネルが着目されつつあることを踏まえ，脚した深遠な方向性における確実な進歩も見られていた。

脂質シグナルに着目した TRP 研究会を開催した。口頭発

一方，混沌とした状況から踏み出すには，個々の優れた研表 15 題，ポスター発表 9 題，および 91 名もの国内外から究に立脚した共同研究を積極的に進めるサポートが必要の参加者があった。製薬，食品等企業からの参加者も多数であるとの声を頂いた。幸い懇親会においてもシニア，学あり，多様な人材の交流の場を提供した。特別に理化学研

生，企業からの多数の参加者を得て賑やかなうちに交流が究所有田誠氏，岡田峰陽氏を講師としてお呼びし，それぞ成され，無事に研究会を終了することが出来た。

れ脂質シグナルの多様性，免疫系細胞のダイナミクスにつ（1）PKD2L1 チャネルの膜電位依存性ゲーティングの分子基盤
沼田朋大１，井上隆司１，森泰生 2（１福岡大学医学部生理学，２京都大学大学院工学研究科 合成･生物化学）

PKD2L1 チャネルは，心臓，腎臓など広範囲に発現し，

PKD2L1 の正確な物理化学的性質についてパッチクラン

pH やカルシウムイオン濃度変化によって活性化する非プ法による詳細な解析を行った。また，変異体を用いた選択的カチオンチャネルである。近年，PKD2L1 は，電実験的解析とシミュレーションを用いた解析より，典型位依存性を持つことが報告されているが，膜電位依存性

的な電位依存性ゲーティングやそれでは説明のつかな

ゲーティングの分子基盤については，不明のままである。

い電位依存性制御機構について考察した。

そこで，我々は HEK 細胞も用いた発現系において，（2）神経栄養効果を示す新規 DAG 感受性 TRPC チャネル活性化剤の同定
澤村晴志朗 1，波多野雅彦 1，高田宜則 1,2，日野恭介 2，川村哲也 2，谷川中川拓士 2，長谷英治 1，中尾章人 1，平野
清中茂樹 1，森誠之 1，西田基宏 3，胡潤 2，

満 1，Rachapun Rotrattanadumrong1，

耀鵬 4，井上隆司 4，永田

龍 2，森

泰生 1

（1 京都大院・工，2 大日本住友製薬，3 岡崎統合バイオサイエンスセンター，4 福岡大・医）我々は，化合物ライブラリーから，DAG 感受性の小脳顆粒細胞において TRPC 様の電流を活性化すること

TRPC3/TRPC6/TRPC7 に対して活性化効果を持つピペラを見出した。更に，PPZ1, PPZ2 は小脳顆粒細胞および海ジン骨格を有する化合物群（PPZ 化合物）を同定した。そ馬神経細胞において神経突起伸展促進および神経保護作の中でも，PPZ1 および PPZ2 化合物は，TRPC チャネル群

用を示した。この効果は TRPC3/TRPC6/TRPC7 の阻害にの中で，TRPC3/TRPC6/TRPC7 を選択的に活性化することよって抑えられたことから，PPZ 化合物は TRPC3/TRPC6/を見出した。また，PPZ2 が，門脈血管平滑筋細胞およびTRPC7 を活性化して神経栄養効果を示すことが示唆され

389

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

た。また，神経突起伸展の促進効果は，CaMK など Ca2+ 依

合物は，TRPC3/TRPC6/TRPC7 の活性化を介して Ca2+ シ

存的シグナル分子の阻害によって減弱したこと，PPZ2 のグナリングを誘導することで，神経栄養効果を発揮するこ

処置によって CREB の活性が増強したことから，PPZ 化とが示唆された。

（3）心筋細胞における TRPC3 チャネルを介した伸展誘発遅発性カルシウム応答の制御機構
山口陽平，入部玄太郎，成瀬恵治（岡山大学大学院 医歯薬学総合研究科 システム生理学）
心筋に数分間の伸展刺激を加えると細胞内 Ca2+ 濃度

胞の持続伸展刺激による緩徐な[Ca2+]i 上昇は AT1R 阻害（[Ca2+]i）上昇により収縮力が緩徐に増加する現象が観察

剤と PLC 阻害剤，
TRPC3 阻害剤で抑制され，さらに TRPC3される。この現象は slow force response to stretch （SFR）

欠損マウスでも観察されなかった。AII による AT1R 活性として知られる。SFR は伸展誘発性アンギオテンシンⅡ化を介した緩徐な[Ca2+]i 上昇も PLC 阻害剤・TRPC3 阻害（AII）放出により細胞内 Na+ 濃度を増加させ Na+/Ca2+交剤で抑制された。また，SFR 発生に関わる TRPC3 の細胞換輸送体を介して[Ca2+]i を増加させる。しかし，SFR にお内局在を免疫染色法と TRPC3 様チャネルモデルを組み込ける陽イオン（Na+，Ca2+）流入経路は未解明である。本研

んだ心筋細胞数理モデルにより検討したところ，TRPC3

究では AII１型受容体（AT1R）/TRPC3 系の SFR への関与

は形質膜上にも存在し，伸展刺激により活性化した形質膜と SFR に関連する可能性が高い TRPC3 の心筋細胞内局在上の AT1R/TRPC3 チャネル系が SFR の陽イオン（Na+，について検討した。Fura-4F を負荷したマウス単離心筋細Ca2+）流入に関与していることが強く示唆された。

（4）特別講演１「皮膚と免疫組織の生体イメージング」
岡田峰陽（理化学研究所 統合生命医科学研究センター 組織動態研究チーム）

大学院生時代に TRPC ファミリーの研究に携わり，そ話しさせて頂くとともに，最近開始した皮膚炎と末梢神経の後，縁あってイメージングを用いた免疫・炎症研究をの研究についても紹介させて頂きたいと思います。TRP

行っています。この１５年間，リンパ球や樹状細胞などのファミリーは，様々な末梢神経においても重要な役割を免疫細胞のどのような振る舞いによって，リンパ節や脾臓持っていると考えられています。私たちの研究ではまだといった免疫組織における免疫応答が成り立っているの

TRP それ自体を扱っていませんが，健常な皮膚や掻痒をか，そしてケモカインや脂質メディエーターはそれをどの伴う皮膚炎における感覚神経線維の構造や振る舞いにつように制御しているかについて，二光子顕微鏡を用いて解いて，イメージングを主体とした新しいデータをもとに議析してきました。今回は，これらの研究について簡単にお論したいと思います。

（5）TRP チャネルに焦点を当てた鎮痒薬クロタミトンの標的分子探索橘高裕貴 1，富永真琴 1,2（1 岡崎統合バイオサイエンスセンター 2 生理学研究所）

ヒスタミン薬，ステロイド薬，局所麻酔薬および抗炎のままであった。クロタミトンについて調べてみると抗症薬などと共に鎮痒外用薬成分として 1950 年代から使ヒスタミン作用，ステロイド作用，局所麻酔作用および用されてきた。それにもかかわらずその作用標的は不明

抗炎症作用などの報告は無かった。そこで我々は末梢神

390

研究会報告経および皮膚に発現する TRP (transient receptor potential)

パッチクランプ法で検討した。その結果，クロタミトン

チャネルがクロタミトンの標的分子であると仮定しは TRPV4 を最も強く抑制することを見出した。本研究

TRPV (vanilloid) 1，TRPV2， TRPV3， TRPV4， TRPA

会ではさらにクロタミトンの TRPV4 抑制に関する詳細(ankyrin) 1 および TRPM (melastatin) 8 についてクロタミ

な機能解析について報告した。

トンの活性化・抑制作用について強制発現系を用いて（6）human TRPM3 isoform に対する diclofenac の薬理効果
鈴木裕可，佐々木英至，中川亜友美，児玉尭駿，村木由起子，波多野紀行，○村木克彦（愛知学院大学 薬学部 薬効解析学講座）

The pharmacological effects of an acetic acid derivative-type(aceclofenac) had little effects on PregS-induced TRPM3

non-steroidal anti-inflammatory drug, diclofenac (Dic), were

responses. Constitutive channel activity of TRPM3-S without

examined on the function of transient receptor potential (TRP)

PregS was also inhibited by Dic, excluding the possibility ofmelastatin (TRPM) 3 (TRPM3) in HEK293 cells withinteraction of Dic against PregS to the channel binding sites.

recombinant human TRPM3 isoforms (TRPM1325, TRPM3-3,

Moreover, Dic reversibly inhibited TRPM3 single channel activity

TRPM3-9, and TRPM3-S) and in a neuroblastoma cell line IMR-

recorded in excised outside-out patches without affecting the

32. TRPM3 responses evoked by pregnenolone sulfate (PregS)

channel conductance. In differentiated neuronal IMR-32 cells with

were substantially inhibited by Dic in a concentration-dependent

endogenous TRPM3, Dic inhibited PregS-evoked Ca2+ responses

manner in Ca2+ measurement and electrophysiological assays. The

with an apparent IC50 of 17 μM. Taken together, these results

apparent IC50 for PregS-induced Ca2+ response of TRPM31325,

demonstrate that clinically used Dic is a putative inhibitor of

TRPM3-3, and TRPM3-9 was calculated to be 19, 43, and 7 μM,

TRPM3.

respectively. In contrast, an acetoxymethyl analogue of Dic（7）Structural basis for TRPA1 inhibition by HC-030031 utilizing species-specific differences
Rupali Gupta1,2 , Shigeru Saito1,2 , Yoshiharu Mori3,4, Satoru Itoh3,4, Hisashi Okumura3,4, Makoto Tominaga1,2（1Division of Cell Signaling, Okazaki Institute for Integrative Bioscience, 2Department of Physiological Sciences,
3Research Center for Computational Science, Institute for Molecular Science,
4Department of Structural Molecular Science, SOKENDAI）

Pain is a harmful sensation that usually arises from noxious

have been utilized to identify the structural basis of activation

stimuli. Transient receptor potential ankyrin 1 (TRPA1) is one

and inhibition mechanisms.

HC-030031 (HC), a TRPA1

target for studying pain mechanisms. TRPA1 is known to beantagonist, failed to inhibit frog TRPA1 (fTRPA1) activity byactivated by various stimuli such as noxious cold, environmental

CA, but did inhibit CA-evoked currents in human TRPA1

irritants, and pungent natural products like cinnamaldehyde(hTRPA1) in a heterologous expression system using Xenopus(CA). Since TRPA1 is an attractive target for pain therapy, many

oocytes. Chimeric studies between fTRPA1 and hTRPA1, as

TRPA1 antagonists have been developed and some function as

well as analyses using channel point mutations, revealed that aanalgesic agents. The responses of TRPA1 to agonists andsingle amino acid residue located in the linker region of the 4th

antagonists vary among species and these species differences

and 5th transmembrane domains in hTRPA1 significantly391

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）contributed to the inhibitory activity of HC. Molecular dynamics

relationship of TRPA1 and could lead to the development ofsimulation suggested that HC stably binds to this amino acid.

more effective analgesics targeted to TRPA1.

These findings provide novel insights into the structure-function（8）捕食者回避には TRPA1 が必要である
桑木共之，赤星里佳，片山由璃子，山口蘭，米満

亨，Jordan Pauli，柏谷英樹（鹿児島大学 大学院医歯学総合研究科 統合分子生理学）

鼻腔内の TRPA1 は吸気中のホルマリンやワサビ成分

で WT の血中 ACTH 濃度は有意に増加したが，TRPA1-などの刺激性危険物を検出して回避行動をとらせる為

KO および OB では変化しなかった。4）鼻腔内においての最前線のセンサーである事を既に報告した。今回は広TRPA1 は嗅上皮層には少なく，三叉神経の分布域であるい意味での危険物である捕食者の匂い・刺激検出にも呼吸上皮層に主として存在した。

TRPA1 が関与しているのではないかとの仮説を立て，以上の結果から，キツネの糞ならびにその臭気成分の検出には三叉神経に存在する TRPA1 と嗅神経の双方がこれを検証した。
1）TRPA1-KO および OB はキツネの糞ならびにその必要であり，一方が欠失しただけで危険回避が不可能に成分である TMT を回避しなかった。2）TRPA1-KO は床なることが明らかになった。双方からの情報は脳内で統敷きの下に埋めた餌を WT と同様に発見することができ合されてから危険シグナルとして危機回避行動や内分

たが，OB は発見時間が有意に延長した。3）TMT の刺激

泌反応をトリガーするものと考えられた。

（9）特別講演 2「リポクオリティから解き明かす生命現象」
有田誠（1 理化学研究所 統合生命医科学研究センター メタボローム研究チーム，
2 横浜市立大学

大学院生命医科学研究科）

生体内には多様な脂質分子種が存在し，その質の違い

脂肪酸代謝の質的変化が関与する可能性を見いだしてや代謝バランスの変化が，膜タンパク質の機能制御や生きた。さらに我々は，特定の脂質分子種を選択的に測定

理活性脂質による情報伝達など様々な生体制御に関わする従来型のターゲット解析（LC-tripleQ MS）に加え，ることが示唆されている。脂質の構造的な特質を「リポ分子種を特定しないノンターゲット解析（LC-QTOF MS）

クオリティ」と捉え，リポクオリティの多様性がもつ生を組み合わせることで，先入観のない探索範囲の拡大お物学的意義について考える必要がある。そのためには，

よび解析データの質の向上を目指している。これにより，リポクオリティを網羅的かつ明確に区別する解析技術

各種脂質の合成・代謝酵素の遺伝子改変動物，あるいはを研ぎ澄まし，またリポクオリティを制御・識別する分

栄養要因によって体内の脂質代謝バランスが変化した

子機構の生理的役割やその破綻に起因する病態を理解状況において，リポクオリティの違いを機能的に反映すすることが重要である。

る脂質代謝系および活性代謝物の同定を目指している。

近年の質量分析技術の進歩は，各々の脂質分子種の代本講演では，さらに進化しつつあるリピドミクス新技謝，分布，動態を詳細に捉えることを可能にした。この術の有用性と今後のリポクオリティ研究の発展性につような背景のもと我々は，生体内の脂肪酸代謝物を包括いて議論したい。

的に捉えるための測定系を確立し，炎症の制御において392

研究会報告（10）シグナル複合体プラットフォームとしての TRPC3 の役割
冨田（沼賀）拓郎 1，北島直幸 2，西村明幸 1，森泰生 3，西田基宏 1,2（1 岡崎統合バイオサイエンスセンター（生理学研究所）心循環シグナル研究部門，
2 九州大学大学院薬学研究院，3 京都大学大学院工学研究科）

TRPC チャネルファミリーの内 TRPC3/C6/C7 は受容体ている。心臓の機械的ストレス適応についての研究から，刺激の下流において PLC による PIP2 の代謝産物である心筋細胞において TRPC3 が PKC および NADPH oxidase

ジアシルグリセロール（DAG）により活性化される。我々

2 と複合体を形成し，機械的伸展を活性酸素シグナルにはこれまでに，B 細胞受容体シグナルにおいて，TRPC3

転換する働きを有することを明らかにした。即ち，が PLCγ2・Protein kinase Cβ の形質膜への膜移行を制御す

TRPC3 は従来の体液性シグナルだけではなく機械的シることにより，Ca2+ および DAG シグナルの増幅に寄与

グナルの伝達においても重要な役割を果たしていた。以することを明らかにした。この TRPC3 を中心としたシ

上から，TRPC3 はシグナル伝達複合体のプラットフォー

グナル分子の集合は TRPC3 近傍での Ca2+・DAG の集約

ムとして多様な細胞刺激を統合しシグナル伝達の時空による効率的なシグナル伝達に重要と考えられた。近年，間制御を担うと考えられた。

細胞に対する細胞周辺の微小環境の重要性が注目され（11）TRP イオンチャネル機構の動的構造基盤
三尾和弘 1，池崎圭吾 2，関口博史 3，佐々木裕次 2，清中茂樹 4，森泰生 4，佐藤主税 1（1 産業技術総合研究所 創薬分子プロファイリング／バイオメディカル
2 東京大学大学院新領域創成科学研究科
3Spring-8，4 京都大学工学研究科

物質系専攻，

合成・生物化学専攻）

我々は動物細胞培養系で発現させた TRP チャネルをがどのように行われているのか？それを理解するため

高純度で精製し，大量の電子顕微鏡画像データから統計に，我々は X 線 1 分子追跡法（DXT）で分子運動解析を学的計算で元の 3 次元構造を導き出す，「単粒子解析法」

開始した。DXT は数十 nm 程度の微小金ナノ結晶を観察の技術開発とそれを用いた構造解析を行ってきた。そのタンパク質分子に化学的に付加し，分子の内部運動に連

中には細胞内カルシウム濃度を感知してチャネル開閉

動した標識ナノ結晶の動きを X 線・ラウエ斑点の動きとを行う TRPC3，酸化ストレスに応答する TRPM2，マス

してマイクロ秒時分割追跡する手法である。本技術はタードなどに含まれるアリルイソチオシアネートやプ

個々の分子運動を高速（100 マイクロ秒の時分解能）か

ロスタグランジン J2，分子状酸素などを感知する TRPA1

つ高精度（ピコメートル）解析が可能であり，KcsA やアが含まれる。共通する基本構造は持つものの，得られた

セチルコリン受容体（nAChR）などの分子運動解明が報

立体構造からはそれぞれの TRP チャネルの機能に応じ告されている。更に異なる大きさの金ナノ粒子を用いたた特徴が見出されている。また本技術はタンパク質の結結果の比較からは，分子運動の強度に関する情報も導き晶化が不要であり，不安定な複合体や反応中間体の解析出すことが可能である。TRP のリガンド活性化や温度感にも応用が可能である。一方，TRP チャネルの機能制御

受機構の解明を目指している。

393

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（12）Characterization and Functional Role of Zebrafish TRPM2
Tran Nam Ha a; Tomohiro Numata d; Masayuki X. Mori c; Shingo Maegawa b;
Hiroshi Hosokawa b; Shingo Tanaka e and Yasuo Mori a,c（a Grad. Sch. of Global Environmental Studies, Kyoto Univ.; b Grad. Sch. of Informatics, Kyoto Univ.;c Grad. Sch. of Engineering, Kyoto Univ.; d Fukuoka Univ. Sch. of Med;e Graduate School of Biostudies Kyoto Univ.）

In this research, we characterize the function of zebrafish

zebrafish. Interestingly, the functional analysis using calcium

TRPM2 (zTRPM2) heterologuosly expressed in HEK293T cell

imaging revealed that zTRPM2 is activated by pollutants suchand role of zTRPM2 in the fish immune system. The result

as hydrogen peroxide (H2O2) (EC50 = 104 µM), nitrite (NO2-)

showed that cDNA of zTRPM2 has an open reading frame(EC50 = 22.5 mM) and NO (SNAP EC50 = 70 µM).

encoding a protein of 1470 amino acids which shows a

Furthermore, the activation of zTRPM2 was inhibited bysimilarity of 64.73 % to the human TRPM2 protein, 64.99 %mammalian TRPM2 inhibitor econazole (IC50 = 0.5 µM) andto the mouse TRPM2 protein, and 63.95 % to the rat TRPM2

clotrimazole (IC50 = 10 µM). The results suggest a functional

protein. The expression of recombinant zTRPM2 in HEK293T

role of TRPM2 in the detection of oxidants that are known asthat has molecular mass of 168 kDa, it located on the cell

pollutants and zTRPM2 inhibitors may assists in protecting

membrane and expressed in immune cells like macrophage andfish from the polluted environments.

neutrophil, in immune organs such as spleen and liver in（13）プロリン水酸化による TRPA1 チャネルの冷感受性制御機構
三宅崇仁 1，中村彩希 1，趙萌 1，宗可奈子 1，井上圭亮 2，沼田朋大 3，高橋重成 2，白川久志 1，
森

泰生 2，中川貴之 1,4，金子周司 1（1京都大学 薬学研究科 生体機能解析，2京都大学 工学研究科 合成生物化学
3福岡大学

医学部 生理，4京大病院 薬剤部）

TRPA1 は当初，侵害的冷刺激受容器として報告されたて活性化されることを電気生理学的に見出した。さらに

ものの，その生理学的意義については未だに論争が繰りCa2+ imaging において，PHD の阻害薬である DMOG を前広げられている。そこで我々は TRPA1 依存的な冷刺激処置することにより野生型 hTRPA1･mTRPA1 両方の冷過敏行動を引き起こすとされるオキサリプラチンの分

刺激感受性が増強されること，それが ROS スカベン

解産物であるシュウ酸がオキサロ酢酸と類似構造を持ジャーにより抑制されることがわかった。マウスにつこと，オキサロ酢酸が hTRPA1 の Pro394 残基を水酸化

DMOG を前投与すると冷刺激過敏応答が惹起され，それするプロリン水酸化酵素（PHD）の活性制御に関わるこが HC030031 や ROS スカベンジャーによって抑制されとに着目し検討を開始した。すると過酸化水素（0.1 µM）

た。以上より TRPA1 の冷感受性の新たな制御機構が示存在下において，hTRPA1-P394A 変異体が冷刺激によっ

唆された。

394

研究会報告（14）味覚，消化管炎症における TRPV4 チャネルの機能
松本健次郎 1，山崎華歩 1，成川麻衣 1，天ヶ瀬紀久子 1，富永真琴 2，加藤伸一 1（１京都薬科大学 薬物治療学分野，2自然科学研究機構 生理学研究所 細胞器官・細胞生理）

本研究ではマウス舌における TRPV4 の局在と味感受性，

スでは WT マウスと比較して有意に軽度であった。
TRPV4

そして DSS 誘起炎症性腸疾患モデルにおける TRPV4 のは正常マウスでは上皮細胞のみに発現が確認されたが，局在変化と病態への関与について検討を行った。

DSS 処置に伴い，結腸粘膜および粘膜下の血管において正常マウスの舌，食道，胃，小腸，大腸において TRPV4

顕著に増加した。2 重免疫染色から TRPV4 は血管内皮細は舌に最も多く発現し，舌の基底細胞上に局在しているこ胞に局在していることが明らかとなった。さらにエバンスとが明らかとなった。さらに WT と TRPV4KO マウスを

ブルーを用いた血管透過性の検討から，TRPV4 は炎症時用いて，2 瓶選択嗜好性試験を行ったところ，TRPV4 は酸の血管透過性の亢進を介して，大腸炎を悪化させているこ

味と塩味の感知に関与していることが示唆された。
DSS 投とが示唆された。

与による顕著な体重減少と下痢・下血は，TPRV4KO マウ（15）網膜剥離後の視細胞死にはミュラーグリアの TRPV4 活性化が関与する
松本英孝 1，杉尾翔太 2，池中一裕 3，石崎泰樹 2，岸章治 1，柴崎貢志 2（1群馬大学 医学部 眼科，2群馬大学大学院 医学系研究科 分子細胞，3生理研 分子神経生理）

今回我々は，
マウスにおける網膜剥離モデルを作製する

脳アストロサイトと性質が類似した網膜内における唯一ことに成功し，この有用なシステムを用いて，網膜剥離後のグリア細胞である。これらの点より，網膜剥離時に生じに視細胞死がどのような分子メカニズムで進行していく

る機械刺激や PLA2 活性化に伴うアラキドン酸（TRPV4のかを TRPV4 に着目して調べた。まず，TRPV4 の網膜内リガンド）産生によりミュラーグリアの TRPV4 が活性化

hybridization 法，IHC 法，Ca2+-イメージン

し，大量の ATP 放出が生じ，これが視細胞を細胞死へとグ法で調べた結果，報告されているようにミュラーグリア

導くのではないかと仮説を立て，その検証を行った。さらに発現していることを確認出来た。

に，WT と TRPV4KO マウスに網膜剥離を引き起こしたと発現を in situ

以前に我々は，脳において，TRPV4 陽性アストロサイ

ころ，WT と比較し，TRPV4KO マウスでは細胞死は半数

トは約 20％程度のマイナーなサブタイプを構成し，以下にまで抑制された。これらの結果より，網膜剥離の病

TRPV4 の活性化に伴い，ATP などのグリオトランスミッ

態悪化にはミュラーグリアの TRPV4 が深く関与する可能

ターが遊離し，興奮を伝播していくことを突き止めている性を見いだした。

(柴崎ら，JBC 2014)。網膜内に存在するミュラーグリアは，（P1）メカノセンサーTRPV2 活性化に伴い軸索伸長が促される分子基盤
杉尾翔太，小島至，石崎泰樹，柴崎貢志（群馬大学大学院，医学系研究科，分子細胞生物学）

我々はこれまでに TRPV2 が膜伸展刺激よって活性化

今回，我々は機械刺激による TRPV2 活性化と軸索伸長し，発生期の脊髄運動神経や感覚神経の軸索伸長を促進を促す分子基盤について神経分化モデル細胞(PC12 細させることを明らかにしている(柴崎ら，J Neurosci 2010)。

胞)を用いて検討した。

395

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

PC12 細胞には内在性の TRPV2 が発現していなかった。

長円錐に記録電極を指入し，機械刺激を負荷した際に生そこで，TRPV2 過剰発現 PC12 細胞を作製し，コントロー

じる TRPV2 活性化電流を測定したところ，アクチン重ル細胞との比較を行ったところ，TRPV2 過剰発現により，合阻害剤の投与によって優位な減少が認められた。以上

軸索伸長が有意に促進し，この効果は，機械刺激を付加の結果から，機械刺激依存的な TRPV2 活性化には細胞した環境下でより増強された。続いて，機械刺激がどの骨格と TRPV2 の相互作用が重要で，成長円錐の自発的ようなメカニズムを介して TRPV2 を活性化するのかを運動や外界からの機械刺激などによって生じる細胞骨

免疫細胞化学法，パッチクランプ法，免疫沈降法を用い格の変動が TRPV2 活性化を惹起し，細胞骨格の再編成て解析した。TRPV2 は PC12 細胞の成長円錐に集積して(運動性)が亢進することで，軸索伸長効果を発揮する可おり，細胞骨格であるアクチンと相互作用していた。成能性を見いだした。

（P2）TRPA1 チャネルを選択的に活性化できるトランスニトロシル化化合物とその他の物性
大和田智彦（東京大学大学院 薬学系研究科 薬化学教室）

タンパク質のシステイン残基の酸化修飾（S-ニトロシル化能を有する小分子を見いだし，TRPA1 チャネルのみル化）は重要なシグナル伝達機構である。複数の transient

を選択的に S-ニトロシル化し活性化することを発見した。

receptor potential（TRP）チャネルが S-ニトロシル化によ

本化合物の光刺激 NO 放出についても言及する。本研究り活性化されることが報告された。本研究では，NO をは（京大院工・地球環境）森泰生グループとの共同研究

遊離せず特定のタンパク質に対してトランスニトロシ

である。

（P3）末梢循環障害における TRPC6 チャネルの役割
島内

司 1,2，冨田拓郎 1，西村明幸 1, 西田基宏 1,2（1 自然科学研究機構岡崎統合バイオサイエンスセンター（生理学研究所）･心循環シグナル研究部門，
2 九州大学）

動脈硬化症等による末梢循環障害に対して，微小毛細いた。血流回復の促進は血管新生ではなく血管成熟の亢

血管の動脈化促進が治療法として有効である。近年，末進を伴っていた。下肢虚血後の末梢血管における TRPC6

梢循環の修復には血管新生よりむしろその後の血管成は一過的にリン酸化されており，その後時間経過に伴っ熟が重要と考えられつつある。しかし未だ血管成熟を制てリン酸化レベルは低下した。末梢循環障害改善薬であ御する分子メカニズムは明らかでない。我々は，血管のるシロスタゾールは TRPC6 リン酸化レベルの増加と相筋原性緊張に必須の非選択的カチオンチャネル TRPC6

関して血管成熟および血流回復を促進させた。以上の結が末梢循環のリモデリングを負に制御する因子である果から，末梢血管における TRPC6 のリン酸化による抑ことを本研究にて明らかにした。TRPC6 欠損マウスにお制が下肢虚血後の血流回復度の決定因子であることをいて下肢虚血後の血流回復が WT よりも有意に促進して明らかにした。

396

研究会報告（P4）鳥類知覚ニューロンにおける冷感知機構-TRPM8 依存性及び非依存性機構の存在山本

茜 1，高橋賢次 1，齋藤 茂 2，富永真琴 2，太田利男 1（１鳥取大学 農学部 獣医薬理，2岡崎統合バイオ 細胞生理）

近年，温度感受性 TRP には著明な種間多様性があるこ

受性で活性化温度が低い冷反応性神経も多数存在した。

とが見出され，我々もこれまで哺乳類（齧歯目）におい

この細胞における冷刺激による[Ca2+]i 増加反応は細胞外て冷感受性である TRPA1 が，鳥類では熱感受性を示す

Ca2+ 除去や PLC-IP3 経路の阻害薬によって抑制されず，ことを明らかにしている。本研究では，哺乳類において

SERCA 阻害薬によって消失した。TRPA1 欠損マウス由

清涼物質や冷刺激により活性化される TRPM8 の鳥類ホ来知覚神経ではｃDRG とは異なり，menthol 非感受性のモログに対する薬物反応性や鳥類における冷感知機構

冷反応性神経は殆ど存在しなかった。以上の成績より，について検討した。ニワトリ TRPM8 発現細胞は menthol

鳥類 TRPM8 は哺乳類と同様に冷感受性チャネルとして及びその誘導体（WS-12）により活性化したが，icilin で機能すること，更に TRPM8 には薬物感受性に種間差がは活性化しなかった。ニワトリ知覚神経（ｃDRG）に対あることが分かった。また，鳥類知覚神経には TRPM8 非は[Ca2+]i 増加を引き起こし，その反応は依存性の冷反応性神経が多数存在し，このニューロンに

TRPA1 阻害薬で抑制された。ニワトリ TRPM8 は哺乳類

おける冷刺激による[Ca2+]i 増加は細胞内ストア依存性でと同様，冷刺激により活性化した。cDRG においても，あり，この機構は鳥類に特有である可能性が示された。

して，icilin

menthol 感受性神経は冷反応性を示したが，menthol 非感（P5）OGU1 タンパク質による TRPC チャネル輸送機構の解析
大野知幸 1，相澤康則 1,2（ 東京工業大学 生命理工学研究科 分子生命科学専攻， 東京工業大学 バイオ研究基盤支援総合センター）１

2

OGU1 タンパク質は，TRPC3，6，7 に対する新規の活

OGU1 や TRPC の各種変異体を用いて，OGU1 依存的な性化因子であり，その活性化には，TRPC チャネルの新

TRPC 輸送機構をより詳細に理解するための解析を進めしい細胞内輸送機構が関わっている可能性が示唆された。本発表では，これら実験の最新データを紹介し，細ている。そこで私たちは，小胞体からゴルジ体を経由す

胞内輸送制御による TRPC チャネル活性化機構に関するる Conventional な輸送経路を抑制する各種阻害剤や，議論をしたい。

（P6）ウシ毛様体筋における M3 ムスカリン受容体作動性 Ca2+透過イオンチャネルの分子候補としてのTRPC と Orai1
宮津基，竹谷浩介，金子智之，高井章（旭川医科大学 生理学講座 自律機能分野）

我々は，化合物ライブラリーから，DAG 感受性の毛様膜電位依存性 Ca2+ チャネルは発現しておらず，主な Ca2+

体筋は M3 型ムスカリン受容体(M3R)刺激に伴い平滑筋と流入経路として機能するのは単位コンダクタンスの大きしては非常に速やかに収縮し(初期相)，その後刺激の続く

く異なる 2 種類の非選択性陽イオンチャネル[NSCCL (35

限り一定の張力を保持し続ける(持続相)という特性があpS)と NSCCS (100 fS)]である。これまで NSCCS は，筋小り，それが迅速で安定な焦点調節を可能にしている。収縮胞体(SR)の Ca2+ 貯蔵の枯渇を介して活性化されるイオン

持続相は細胞外からの持続的 Ca2+ 流入を必要とするが，チャネルである可能性が示唆された。SR の Ca2+ センサー397

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）の分子本体として注目される STIM1，および Ca2+ 枯渇活

NSCCL の本体候補である TRPC は 4 種類(TRPC1, 3, 4 &性化チャネルのポア構成サブユニットである Orai1 はい6)の発現が確認された。まだ検討すべき点は多いが，ずれも毛様体筋に発現していることを確認した。
STIM1 は

NSCCS は，STIM1/Orai1 をその構成サブユニットとして組織あるいは単離して間もない毛様体筋には強く発現し保持し Ca2+ 貯蔵の枯渇に伴って活性化される可能性が示ていたが，3 日間の培養で著しく減少した。短期培養した唆された。

毛様体筋では NSCCL 電流のみの応答がよく観察された。

（P7）アトピー性皮膚炎の慢性掻痒における末梢神経構造と機能解析
髙橋苑子，石田梓，岡田峰陽（理化学研究所統合生命医科学研究センター組織動態研究チーム 横浜市立大学大学院生命医科学研究科）

痒みを担う神経は末梢の無髄神経である C 線維である

出するという，正常皮膚では見られない現象が観察されと考えられており，痒みを引き起こす物質の受容体を発た。また，生体における表皮神経繊維のダイナミクスを現する神経の存在などが，近年徐々に明らかになってき解析するために，感覚神経特異的に蛍光タンパク質を発た。しかしながら，アトピー性皮膚炎の慢性掻痒状態に現するレポーターマウスを二光子レーザー顕微鏡観察

おいて，感覚神経にどのような変化が起こっているのかしたところ，表皮の感覚神経繊維は活発に伸縮したり，は不明である。本研究では，アトピー性皮膚炎モデルマ

Ca2+ 濃度上昇とともに神経繊維の一部が消失したりす

ウスにおける感覚神経の構造変化や遺伝子発現変化をることが明らかとなった。このことは，常に内から外へ明らかにするための解析を行った。アトピー性皮膚炎をとケラチノサイトのターンオーバーが起こる中で，神経自然発症するモデルマウスを使用し，皮膚組織の三次元繊維が表皮バリアの外側に突出しないための機構に寄免疫組織染色によって末梢神経の構造を観察した。その与しているのではないか考えられる。今回明らかとなっ結果，症状の進んだ皮膚では，真皮の神経繊維の束がほた皮膚神経の構造変化や遺伝子発現変化が，アトピー性

どけるなど，劇的な構造変化が起こっていた。一方，表皮膚炎における掻痒の惹起や慢性化に関与している可皮においては症状が進行する前から，神経繊維が表皮バ能性が考えられた。

リア機能を担うタイトジャンクションよりも外側に突（P8）肺高血圧病態における TRPM7 を介した血管内皮リモデリングの検討

倉原琳，平石敬三，井上隆司 (福岡大学 医学部 生理学)

血管リモデリングには，炎症による内皮細胞の間葉系

リン肺高血圧モデルラットにおける冬虫夏草の治療・予細胞への移行過程(内皮 間 葉転換;EndMT)が深くかか

防効果について検討を行った。TGF-β2 で HUVEC を刺激わっている。本研究では，EndMT の分子機序におけるすると，ストレスファイバーの形成やその他の EndMT に

TRPM7 の潜在的役割および TRPM7 チャネルを抑制する

特徴的な変化が観察できた。この時，TRPM7 拮抗薬 FTY-

生薬「冬虫夏草」を用いた肺高血圧治療の可能性につい720 （1 μM）や siRNA の処置によって TRPM7 チャネルて検討を行った。ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)を用い，の発現や機能を抑制すると，ストレスファイバーの形成

TGF-β2 誘導によるストレスファイバーの発現を蛍光免や EndMT に伴う形態変化が抑制された。このことから

疫染色法で観察し，EndMT マーカーの変化についてウェ

TRPM7 は EndMT を促進することが推察された。FTY-

スタンブロット法を用いて評価した。また，モノクロタ

720 は冬虫夏草由来成分に基づいて合成された新規化合398

研究会報告物であるが，冬虫夏草のエタノール抽出成分にも FTY-

室内圧・右室肥大・肺動脈中膜肥厚・心筋線維化に対し720 と同様の効果が観察された。肺高血圧モデルラットて有意な抑制効果が観察された。以上の結果は，EndＭＴ

では肺動脈内膜・中膜に TRPM7 の発現が観察され，モにおける新たなシグナル伝達経路 TRPM７の存在を示唆

デル動物に冬虫夏草を１０日間（0.75g/kg BW/day）経口している。今後，これを手掛かりに，肺高血圧症の病態投与した結果，肺高血圧モデルで見られた体重減少・右の理解や治療法の開発が進むことが期待される。

（P9）スフィンゴシン-1-リン酸誘発アストロサイト細胞応答における TRPC6 の関与
白川久志 1，勝本るみ 1，永安一樹 1，中川貴之 2，金子周司 1（ 京都大学 薬学研究科 生体機能解析学分野，2 京都大学附属病院 薬剤部）
１

スフィンゴシン-1-リン酸 (S1P)は血中に豊富に存在し，持続的な細胞内 Ca2+ 濃度上昇が Ca2+ イメージング法にかつ脳内で局所産生も行われる生理活性脂質であり，特より観察され，その応答は S1P2 受容体阻害薬 JTE013，

異的な GPCR を介して標的細胞の増殖，生存，遊走など

S1P3 受容体阻害薬 CAY10444，非選択的 TRPC チャネル

多様な細胞機能を制御する。S1P により活性化されるシ阻害薬 Pyr2 で抑制された。さらに，多面的な作用を有す

グナル経路の一つに Ca2+ 動員があるが，脳内に最も豊富

るケモカイン CXCL1 の遊離が S1P 投与により惹起され，に存在するグリア細胞であるアストロサイトにおける

それは JTE013，CAY10444，Pyr2，MAPK 阻害薬，TRPC6

Ca2+ 応答の詳しい機序は明らかにされていな

ノックダウン等により有意に抑制された。S1P はアストい。そこで本研究では S1P 誘発 Ca2+ 応答とそれに続く

ロサイトにおいて Gq 型 GPCR である S1P2，S1P3 を活性アストロサイト活性化における TRPC チャネルの関与に化させ，TRPC6 を介して流入した Ca2+ による細胞内シついて検討した。S1P (1 µM) をラット大脳皮質由来培養

グナルが CXCL1 の産生・遊離を促進すると考えられた。

S1P 誘発アストロサイトに投与したところ，一過性とそれに続く399

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

16．オルガネラネットワークの制御機構とその生理的意義
2016 年 7 月 28 日－7 月 29 日
代表・世話人：富澤一仁（熊本大学大学院生命科学研究部･分子生理学分野）
所内対応者：西田基宏（岡崎統合バイオサイエンスセンター（生理学研究所）
心循環シグナル研究部門）（１）【特別講演】環境変化に伴うオルガネラ機能分化－ペルオキシソームの機能転換と動態を中心として－○西村幹夫（基礎生物学研究所･研究力強化戦略室）（２）がん細胞と免疫細胞におけるミトコンドリア代謝と細胞機能○康

東天（九州大学大学院医学研究院･臨床検査学）（３）温度変化―熱産生は細胞内局所ナノメートル空間で観察できるか？
○森

泰生（京都大学 工学研究科･合成生物化学専攻）（４）Taurino-modification of mitochondrial tRNAs governs cellular proteostasis that contributes to thedevelopment of mitochondrial disease○魏范研，富澤一仁（熊本大学大学院生命科学研究部･分子生理学分野）（５）新しい Cysteine Persulfide Synthase の発見とそのミトコンドリア機能制御○赤池孝章（東北大学大学院医学系研究科･環境保健医学分野）（６）レシオ型 pH 蛍光プローブ開発とオルガネラの pH 定量への応用○花岡健二郎（東京大学大学院薬学系研究科･薬品代謝化学教室）（７）自然免疫分子 STING はゴルジ体でのパルミトイル化で活性化する○田口友彦，新井洋由（東京大学大学院薬学系研究科･衛生化学教室）（８）オルガネラ分解の自在制御に向けて○有本博一（東北大学大学院生命科学研究科･分子情報化学）（９）MITOL によるミトコンドリアと小胞体の接着制御と生理機能○長島駿，武田啓佑，柳茂（東京薬科大学生命科学部･分子生化学研究室）（10）小胞体機能に対する酸化ストレスの影響○上原孝（岡山大学医歯薬学総合研究科･薬効解析学）（11）Hippo/YAP シグナル経路におけるリサイクリングエンドソームの役割○新井洋由（東京大学大学院薬学系研究科･衛生化学教室）（12）環境中に存在する親電子物質および電子受容体で活性イオウ分子の役割を探る○熊谷嘉人（筑波大学医学医療系･環境生物学研究室）（13）オルガネラ形態ダイナミクスの物理モデリング○立川正志，望月敦史（理化学研究所･望月理論生物学研究室）（14）柔らかい分子集合体で創る人工細胞○栗原顕輔（岡崎統合バイオサイエンスセンター（分子科学研究所）生体分子機能研究門）（15）カルモジュリンキナーゼ群のレドックス感受性の相違とその意義○渡邊泰男（昭和薬科大学･薬理学研究室）（16）カドミウムの肝毒性に対する活性イオウ分子の防御的役割○新開泰弘，秋山雅博，鵜木隆光，熊谷嘉人（筑波大学医学医療系･環境生物学研究室）

400

研究会報告（17）Drp1－細胞骨格の相互作用による心筋ミトコンドリア品質管理○島内

司 1,2，西村明幸 1，冨田（沼賀）拓郎 1，西田基宏 1,2,3（1 自然科学研究機構生理学研究所･心循環シグナル研究部門，
2 九州大学大学院薬学研究院･創薬育薬研究施設統括室，3JST さきがけ「疾患代謝」）（18）細胞膜 TRPC3-NOX2 相互作用による心臓の硬さ制御○冨田（沼賀）拓郎 1，北島直幸 2，西村明幸 1，森泰生 4，西田基宏 1,2,3（1 自然科学研究機構生理学研究所･心循環シグナル研究部門，
2 九州大学大学院薬学研究院･創薬育薬研究施設統括室，3JST さきがけ「疾患代謝」，
4 京都大学大学院工学研究科・合成生物化学専攻）（19）活性イオウによる H-Ras パルミトイル化の調節機構○西村明幸 1，冨田（沼賀）拓郎 1，西田基宏 1,2,3（1 自然科学研究機構生理学研究所･心循環シグナル研究部門，
2 九州大学大学院薬学研究院･創薬育薬研究施設統括室，3JST さきがけ「疾患代謝」）（20）ヒトミトコンドリアマトリクスに局在するプロテアーゼ Lon の特異的基質の探索○松島雄一，高橋和也，瀬戸山大樹，康東天（九州大学大学院医学研究院･臨床検査医学）（21）ミトコンドリア局在型可視光制御 NO 放出剤によるミトコンドリア断裂誘導
喜多村佳委，川口充康，家田直弥，○中川秀彦（名古屋市立大学大学院薬学研究科･薬化学分野）（22）血清アルブミンの S-ホモシステイン化修飾○柴田貴広 1,2，中島史恵 1，内田浩二 1（1 名古屋大学大学院生命農学研究科･食品機能化学研究分野，2JST さきがけ）（23）8-nitro-cGMP による膜融合調節タンパク質の機能制御○岸本祐典 1，赤池孝章 2，居原秀1

（1 大阪府立大学理学系研究科･生物科学専攻，
2 東北大学大学院医学系研究科･環境保健医学分野）（24）血管平滑筋細胞において筋小胞体とカベオラの近接化により Ca2+マイクロドメインを形成する
ジャンクトフィリン 2 機能の解明○佐伯尚紀 1，鈴木良明 1，山村寿男 1，竹島浩 2，今泉祐治 1（1 名古屋市立大学大学院薬学研究科･細胞分子薬効解析学分野，
2 京都大学大学院薬学研究科･生体機分子認識学分野）（25）Mitofusin によるミトコンドリア酸素・カルシウム制御機構の解明○川崎桂輔，稲垣奏，鈴木良明，山村寿男，今泉祐治（名古屋市立大学大学院薬学研究科･細胞分子薬効解析学）（26）NLRP3 インフラマソーム活性化のレドックス制御機構○張

田力 1，津々木博康 1，小野勝彦 1，赤池孝章 2，澤智裕 1（1 熊本大学大学院生命科学研究部･微生物学分野，
2 東北大学大学院医学系研究科･環境保健医学分野）（27）樹状突起スパインにおける local translation 機構と疾患～tRNA 修飾欠損による X 染色体連鎖性精神遅滞発症メカニズム～
○永芳

友，魏

范研，富澤一仁（熊本大学大学院生命科学研究部･分子生理学分野）（28）tRNA イオウ化修飾と活性イオウシグナル
○高橋

望 1，魏

范研 1，澤智裕 2，赤池孝章 3，富澤一仁 1401

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（1 熊本大学大学院生命科学研究部･分子生理学分野，
2 熊本大学大学院生命科学研究部･微生物学分野，
3 東北大学大学院医学系研究科･環境保健医学分野）（29）システイン tRNA 合成酵素欠損細胞株を用いたシステインパースルフィド合成酵素の探索○守田匡伸，井田智章，松永哲郎，笠松真吾，西村明，藤井重元，赤池孝章（東北大学大学院医学系研究科･環境保健医学分野）（30）システイン tRNA 合成酵素によるミトコンドリア機能制御○松永哲郎 1，井田智章 1，魏西村

范研 2，笠松真吾 1，西村明幸 3，守田匡伸 1，

明 1，藤井重元 1，西田基宏 3,4，富澤一仁 2，赤池孝章 1（1 東北大学大学院医学系研究科・環境保健医学分野，
2

熊本大学大学院生命科学研究部・分子生理学分野，

3 自然科学研究機構岡崎統合バイオサイエンスセンター（生理学研究所）･心循環シグナル研究部門，
4 九州大学大学院薬学研究院･創薬育薬研究施設統括室）（31）酵母をモデル生物としたシステインパースルフィドの生理機能の解明○西村

明 1，那須野亮 2，松永哲郎 1，井田智章 1，笠松真吾 1，

守田匡伸 1，藤井重元 1，高木博史 2，赤池孝章 1（1 東北大学大学院医学系研究科･環境保健医学分野,
2 奈良先端科学技術大学院大学バイオサイエンス研究科）（32）アミノアシル tRNA 合成酵素によるシステインパースルフィド合成とタンパク質ポリサルファ化○井田智章 1，魏研范 2，居原

秀 3，守田匡伸 1，笠松真吾 1，松永哲郎 1，

富澤一仁 2，澤智裕 4，本橋ほづみ 5，赤池孝章 1（1 東北大学大学院医学系研究科･環境保健医学，
2 熊本大学大学院生命科学研究部（医）分子生理学，
3 大阪府立大学大学院理学部生物科学，
4 熊本大学大学院生命科学研究部（医）・微生物学，
5 東北大学加齢医学研究所加齢制御研究部門･遺伝子発現制御）【参加者名】
赤池孝章（東北大学），新井洋由（東京大学），有本博

統合バイオサイエンスセンター），澤一（東北大学），井田智章（東北大学），伊藤智哉（岡柴田貴宏（名古屋大学），島内

崎統合バイオサイエンスセンター），稲垣

イエンスセンター），下田

市立大学），居原奏（名古屋秀（大阪府立大学），今泉祐治（名智裕（熊本大学），司（岡崎統合バイオサ

翔（岡崎統合バイオサイエ

ンスセンター），新開泰弘（筑波大学），鈴木良明（名孝（岡古屋市立大学），田口友彦（東京大学），武田啓佑（東山大学），内田邦敏（福岡歯科大学），内田浩二（名古京薬科大学），立川正志（理化学研究所），徳山剛士（東屋大学），大野伸彦（生理学研究所），小田紗矢香（岡京薬科大学），富澤一仁（熊本大学），冨田拓郎（岡崎崎統合バイオサイエンスセンター），片山香織（基礎生

統合バイオサイエンスセンター），中川秀彦（名古屋市

物学研究所），川口充康（名古屋市立大学），川崎桂輔

立大学），長島（名古屋市立大学），康東天（九州大学），岸本裕典大学），鍋倉淳一（生理学研究所），西田基宏（岡崎統（大阪府立大学），橘髙裕貴（岡崎統合バイオサイエン

合バイオサイエンスセンター），西村明幸（岡崎統合バスセンター），朽津和幸（東京理科大学），熊谷嘉人（筑イオサイエンスセンター），西村

波大学），栗原顕輔（岡崎統合バイオサイエンスセン

村幹夫（基礎生物学研究所），野中茂紀（基礎生物学研ター），佐伯尚紀（名古屋市立大学），佐藤幸治（岡崎究所），花岡健二郎（東京大学），東島眞一（岡崎統合

古屋市立大学），魏402

范研（熊本大学），上原駿（東京薬科大学），永芳友（熊本

明（東北大学），西研究会報告バイオサイエンスセンター），前田和輝（名古屋市立大大槻（名古屋市立大学），山田啓史（名古屋市立大学），

学），松木克仁（名古屋市立大学），松島雄一（九州大山村寿男（名古屋市立大学），山村英斗（名古屋市立大学），松永哲郎（東北大学），本橋ほづみ（東北大学），

学），山本翔一（慶應義塾大学病院），渡邊泰男（昭和

守田匡伸（東北大学），森

薬科大学）

泰生（京都大学），柳茂（東京薬科大学），山方基寛（名古屋市立大学），山越【概要】
細胞小器官（オルガネラ）は，細胞内部で特に分化しラ制御タンパク質の機能修飾の分子機構とその生理的た形態や機能をもつ構造の総称であり，その高度に発達意義について各論的な研究成果を紹介した。こうした基した機能によって，生命の素因子である細胞の恒常性が礎情報を基に，化学物質によって仲介されるネットワー

維持されている。核，ミトコンドリア，小胞体，ゴルジク（オルガネラネットワーク）とその生理学的意義の可体，エンドソーム，リソソーム，ペルオキシソームなど

能性について議論を行った。また，環境親電子物質によ多くのオルガネラは生体膜で囲まれた構造体を有してるオルガネラ恒常性の撹乱というユニークな観点から，おり，膜系オルガネラが内構造を区画することにより，環境因子と病態形成の関係についても議論を行った。さ様々な化学環境下での生反応を並行することを可能に

らには，上記のシグナル伝達を可視化・定量する最先端している。本研究会では，国内で独自のオルガネラ研究

技術を共有することで，生理学の視点からオルガネラ研

またはオルガネラネットワークを媒介する化学物質の究の発展を促した。若手研究者には自身の最新の成果を生理的研究を推進している研究者が岡崎に集い，オルガ

ポスター発表してもらい，本研究領域の若手研究者育成

ネラ内外を行き来する様々な化学物質によるオルガネを図った。

（1）環境変化に伴うオルガネラ機能分化－ペルオキシソームの機能転換と動態を中心として－○西村幹夫 1，後藤志野 2，及川和聡 3，真野昌二 4（1 基礎生物学研究所･研究力強化戦略室，2 Jagiellonian University, Poland，
3 新潟大学･農学部，4 基礎生物学研究所･多様性生物学研究室）

移動することができない植物は環境変化をシグナル

Shibata, M. et al. Plant Cell 25: 4967-4983 (2013)

として，その生活環を営んでいる。私達は植物の環境適

2) Chaperone and protease functions of LON protease 2

応の基盤となるオルガネラの機能分化の可逆性やそのmodulate the peroxisomal transition and degradation with

動態の解明に取り組んできた。本講演では，長年不明の

autophagy.

まま残されていた，植物ペルオキシソームの照射による

Goto-Yamada, S. et al. Plant Cell Physiol. 55(3): 482-496

機能転換（グリオキシソームから緑葉ペルオキシソーム）(2014)の分子機構に関する研究を紹介するとともに，生体内可3) Dynamics of the light dependent transition of plant

視化技術を用いて明らかになったペルオキシソームと

peroxisomes.

葉緑体の物理的相互作用について得られたオルガネラ

Goto-Yamada, S. et al. Plant Cell Physiol. 56(7): 1264-の動態を取り上げることにより，オルガネラの局所的接1271(2015)

着現象の重要性を示した。

4) Physical interaction between peroxisomes and chloroplasts＜文献＞

elucidated by in situ laser analysis

1) Highly oxidized peroxisomes are selectively degraded via

Oikawa K. et al. Nature Plants. 1: 15057 (2015)

autophagy in Arabidopsis.

403

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（2）がん細胞と免疫細胞におけるミトコンドリア代謝と細胞機能
Regulation of functions by mitochondrial metabolisms in cancer and dendric cells○康

東天（九州大学大学院医学研究院･臨床検査医学分野）

多くの固形がんではその内部にある細胞は多かれ少なされた。我々は C1QBP/p32（以後 p32）はほとんどがミト

かれ低栄養的な環境下にある。その環境を模倣するためにコンドリアに局在し，酸化的リン酸化に重要であることを

oncogenic HRas 遺伝子導入野生型 MEF 細胞を低血清環境

見出していた。さらに p32 ノックアウト MEF 細胞の解析下で培養したところ，呼吸能が回復し，Oct4 and Aldh1a1

から，p32 はミトコンドリア内で RNA シャペロン，タンの発現や抗がん剤抵抗性などがん幹細胞に類似した表現

パク質シャペロンとして効率的な翻訳に必須分子である型を示した。低血清は ER ストレスレスポンスを誘導し，こと示した。樹状細胞での p32 の欠損はその遊走能には影NO 産生を増加させた。NO 産生阻害剤の SEITU はがん幹響を与えないが，抗原提示能を強く低下させた。代謝産物

細胞遺伝子の発現を抑制した。これらの結果から，がん細解析から，その低下はミトコンドリアでの脂肪酸の代謝の胞は栄養環境の悪化に対する生存適応反応としてがん幹変化の結果もたらされたものであった。これらの結果は，細胞様の変化を起こしていること，そしてその変化は ER

樹状細胞の活性化ひいては免疫反応の制御にミトコンド

ストレスレスポンスと NO 産生を介していることが示唆

リア代謝が非常に重要であることを示している。

（3）温度変化―熱産生は細胞内局所ナノメートル空間で観察できるか？
○森

泰生（京都大学大学院･工学研究科）

温度は生体内化学反応の重要な決定因子の一つであれた。最近，この観察を熱力学的原理に基づく計算による。私たちは，生体適応における内温性とその対比としり否定する論証がなされ，測定できる温度変化は 10-5℃ての外温性に着目し，GFP の蛍光特性を利用した遺伝子未満であるとの報告がなされた。しかし，細胞の熱伝導コード化型温度センサーである tsGFP を開発した。tsGFP性等に関する前提条件上の誤り，及び基盤とする熱力学を細胞内の特定部位・小器官に局在化させることにより，方程式の適用限界等の問題点に依拠し，本論証は容易に

そこでの温度変化（熱産生）の可視化を試みたところ，反論することができた。

同一細胞の同一部位・小器官においても不均一性が見ら（4）ミトコンドリアを中心とするオルガネラトキシコロジーの分子機構○魏范研，富澤一仁（熊本大学大学院生命科学研究部･分子生理学分野）

ミトコンドリア病は心筋，骨格筋及び神経の機能低下

tRNA のタウリン修飾が消失することを見出した。タウを伴う重篤な遺伝疾患である。多くの患者においてミトリン修飾欠損マウスを作製し検討したところ，欠損マウコンドリア DNA の点変異が認められ，先天的なミトコ

スではミトコンドリアタンパク質翻訳並び好気的呼吸

ンドリア機能不全がエネルギー代謝障害を介してミトが劇的に低下していた。興味深いことに，ミトコンドリ

コンドリア病の発症を誘発と考えられているが，その分ア機能低下は小胞体ストレスを誘発し，細胞質側のタン

子基盤の全体像はまだ不明である。我々は，ミトコンド

パク質翻訳及び機能を低下させていた。さらに，小胞体

リア DNA の点変異を有する患者ではミトコンドリア

ストレスを抑制すると，ミトコンドリアの機能が顕著に

404

研究会報告改善した。これらの結果から，細胞内オルガネラ同士はした。ミトコンドリアを発端とするオルガネラネット

機能的に密に連携していることが明らかになった。一方ワークの多発的な障害がミトコンドリア病の原因であのオルガネラ（ミトコンドリア）の機能不全が他のオルると推測された。

ガネラ（小胞体）に波及し，深刻な細胞機能不全を誘発（5）新しい Cysteine Persulfide Synthase の発見とそのミトコンドリア機能制御○赤池孝章（東北大学大学院医学系研究科）

我々は，従来から知られているチオール化合物よりも用して，ポリスルフィドタンパク質のビオチン−ポリエ

反応性が高く，より強い抗酸化機能を持つ含硫分子と定チレングリコール誘導体化と組み合わせたポリアクリ

義される活性イオウ分子種という概念を提唱した。活性ルアミド電気泳動およびウエスタンブロッティングのイオウ分子種として，我々はシステインやグルタチオン，手法（PEG-maleimide-labeling gel shift assay, PMSA）を用

タンパク質のチオール（R-SH）にイオウ原子が過剰に付いることで，種々のタンパク質のシステイン残基が，高加した，パースルフィド [R-S-(S)n-SH，R-S-(S)n-S-R] が，

い頻度と高いレベルで，パースルフィド化されているこS 原子をひとつ含む R-SH や硫化水素と比較し反応性がとを明らかにした。そのメカニズムとして，翻訳時にシ極めて高いことを明らかにした。我々は，化学合成したステイニル-tRNA 合成酵素（CARS）が，新規 CPERS と多数の安定同位体含有合成標品を内部標準として，液体してシステインパースルフィドを生合成し，それが新生クロマトグラフィー質量分析法によるパースルフィド

ペプチド・タンパク質活性に取り込まれることで形成さの検出・定量法を確立した。この方法を用いて，生体内れることを証明した。興味あることに，ミトコンドリアにパースルフィドが多量に生成しており，また，高い抗型 CARS が，そのパースルフィド生成を介してミトコン

酸化活性，親電子物質の代謝活性を持つことを見出した。

ドリア電子伝達系や解糖系の促進因子として機能する

さらに，タンパク質パースルフィドの検出も行った。

ことも明らかになった。

種々の親電子物質とパースルフィドとの反応特性を利（6）レシオ型 pH 蛍光プローブ開発とオルガネラの pH 定量への応用○花岡健二郎 1，鏡味

優 1，浦野泰照 1,2,3（1 東京大学大学院薬学系研究科，2 東京大学大学院医学系研究科，3AMED CREST）
我々は近年，pH 変化に応じて高い蛍光性を保ったまま性オルガネラにプローブを送達できることが必要で

約 80 nm もの大きな吸収波長変化を示すローダミン系蛍あったため，ピペラジン環アミノ基上に電子求引性置換

光色素の開発することに成功した。本分子はローダミン基を有する種々の誘導体を合成した結果，条件を満たすの特徴である高い光褪色耐性を持つ有用な pH 感受性プ

pH プローブの開発に成功した。さらに，本プローブを特ローブとなる。さらに，異なる二波長で励起した際の蛍定のオルガネラに局在する高分子であるデキストラン

光強度比(レシオ)の変化を測定することで細胞内の酸性(Dex)または鉄輸送タンパク質トランスフェリン(Tfn)に

pH を定量的に測定できる二波長励起一波長測光用のレ

標識し，オルガネラのライブ pH イメージングを行った

シオ型 pH プローブであった。酸性オルガネラの pH 測

結果，リソソーム，初期エンドソーム，リサイクルエン

定を行うための蛍光プローブとしては，pH 5～7 の範囲

ドソーム等の pH を定量的に測定することに成功した。

でレシオが大きく変化する pKa を有すること，特定の酸

また，本プローブは近赤外蛍光性であるため，GFP や YFP

405

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

といった汎用される緑色から黄色蛍光タンパク質と同象の解明に貢献することが期待される。

時に用いることが可能であり，今後 pH に関わる生命現（7）自然免疫分子 STING はゴルジ体でのパルミトイル化で活性化する○田口友彦 1,2，新井洋由 1,2,3（1 東京大学大学院薬学系研究科疾患細胞生物学，2 東京大学大学院薬学系研究科衛生化学，3AMED-CREST）
炎症の初期過程において自然免疫応答は重要な役割

いて STING の細胞内輸送経路を解析したところ，STINGを担っている。最近，細胞質に露出した DNA を感知し，は刺激に応じて速やかに小胞体を脱出し，ゴルジ体，リI 型インターフェロン応答を惹起する分子 STING が同定

サイクリングエンドソーム，リソソームと逐次的に移行され，そのノックアウトマウスの解析から自然免疫応答することを見出した。さらに，STING がゴルジ体に局在における重要性が明らかとなった。STING は小胞体局在している時間で下流分子 TBK1/IRF3 を活性化しているの４回膜貫通タンパク質であり，刺激に応じ核近傍のオこと，STING のゴルジ体でのパルミトイル修飾が活性にルガネラに輸送されることが分かっていたが，その局在必須であることが明らかとなった。スフィンゴ脂質の脂変化の意義は全く不明であった。

肪酸組成を変化させると STING 経路の活性化が抑制さ

私たちは細胞内オルガネラの空間分布が観察しやす
い COS1 細胞を用いて EGFP-mSTING 安定発現細胞を樹れたことから，ゴルジ体で形成される脂質ラフト環境がSTING の活性化に重要である可能性が示された。

立し，その細胞に膜透過性のマウス特異的 STING アゴニ
ストを添加することで EGFP-mSTING の同調した輸送とMukai et al., Nat Commun (2016) Vol7, 11932

シグナルの活性化を評価する系を構築した。この系を用（8）オルガネラ分解の自在制御に向けて○有本博一，高橋大輝（東北大学大学院生命科学研究科･分子情報化学分野）

オートファジーは，細胞外由来物質の分解「ヘテロソームから細胞質に脱出するが，その後オートファジー

ファジー」に対して命名された。細胞質に内在する物質に捕捉されて分解される。オートファゴソームに隔離さの主要分解経路である。分解対象選択性がないと当初考れた細菌の S-グアニル化修飾率は，細胞質の細菌に比べえられていたが，分解対象を選ぶ選択的オートファジーて目立って高く，「排除の目印」として S-グアニル化がが発見されて，大きく注目されている。

使われているという着想を得た。詳しく検討すると S-グ

細胞内に侵入した細菌の排除は，本来ヘテロファジー

アニル化は，引き続くユビキチン化と連動しており，S-の範疇に入るが，エンドソームから細胞質へ抜け出すと，グアニル化を抑制する処理は，GAS のオートファジー排

オートファジー分解を受ける。私たちは A 群連鎖球菌

除を遅延させた。目印としての S-グアニル化には多彩な(GAS, JRS-4 株)の排除過程を研究するなかで，タンパク応用が期待できる。

質 S-グアニル化と選択的オートファジーの関係に興味をもった。S-グアニル化は，内因性小分子 8-ニトロ cGMP

1) Ito and Saito et al., Mol. Cell 52, 794 (2013).

とシステイン残基の間で進行する修飾反応である 2)。

2) Sawa et al., Nat. Chem. Biol. 3, 727 (2007).

GAS は，ストレプトリジン O (SLO) を分泌し，エンド406

研究会報告（9）MITOL によるミトコンドリアと小胞体の接着制御と生理機能○長島駿，○武田啓佑，柳茂（東京薬科大学生命科学部･分子生化学研究室）

ミトコンドリアはエネルギー産生を担う重要な細胞

MAM の減少やミトコンドリア特異的な脂質であるカル

小器官である。近年の研究においてミトコンドリアと小ジオリピンの減少，mitochondrial supercomplex の減少や胞体の接着がミトコンドリアの機能維持に重要である

神経細胞死を示し，MAM がミトコンドリアの正常な機ことが明らかになりつつある。しかしながら，ミトコン

能を維持するために重要な働きを担うことが示唆されドリアと小胞体の接着点の形成機構は未だに不明な点た。本講演ではこれらの MITOL 欠損マウスの解析によっが多い。本研究では，ミトコンドリアに局在し，ミトコて得られた知見やミクロトーム組み込み型走査電子顕

ンドリアダイナミクスやミトコンドリアと小胞体であ

微鏡 (SBF-SEM) を用いた MAM の新たな三次元解析方

る mitochondria associated ER membrane (MAM) の形成を法について紹介した。さらに，MITOL は MAM の形成を制御するユビキチンリガーゼ MITOL に着目し，脳特異制御するだけでなく，MAM を介して ER ストレスのセ的な MITOL 欠損マ ウスを 用いて 神経細 胞におけるンサーを制御することも見出した。

MAM の機能の解明を試みた。MITOL 欠損神経細胞は（10）小胞体機能に対する酸化ストレスの影響○上原孝（岡山大学大学院医歯薬学総合研究科･薬効解析学）

分泌性あるいは細胞膜局在性のタンパク質は，翻訳後，ルフィド結合形成・再構成に重要な酵素である PDI の活

小胞体内腔でシステイン（Cys）ジスルフィド結合が構築

性中心に存在する Cys 残基を酸化修飾することを発見しされ，正しく折りたたまれる。その後，ゴルジ体に輸送た。この修飾は酵素活性の抑制をもたらすことで新生タされて，複雑な糖鎖修飾を受けることで成熟化する。こンパク質の成熟を阻害する結果，小胞体ストレスを介しの過程に何らかの異常がある際，未成熟な変性タンパクて細胞死が惹起されることを証明した。さらに最近，小質として蓄積し，小胞体ストレスを惹起する。通常，変胞体ストレスセンサー分子である IRE1α のヌクレアーゼ

性タンパク質は速やかに小胞体関連分解（ERAD）によっ

ドメイン中の Cys 残基も NO によって修飾されることをて排除されるか，あるいは，小胞体膜に存在するセン明らかにした。このことは，NO がタンパク質成熟機構

サー分子が関知して unfolded protein response (UPR) と呼を破綻させるだけでなく，細胞の危機的状態を回避する

ばれるシグナル伝達経路を活性化させる。一酸化窒素

重要なシグナル伝達である IRE1-XBP1 経路も阻害する（NO）をはじめとする親電子性を有した化合物は，ジス

ことで，さらに細胞死を促進していることが示唆された。

（11）Hippo/YAP シグナル経路におけるリサイクリングエンドソームの役割○新井洋由 1,2,3（1 東京大学大学院薬学系研究科･疾患細胞生物学，2 東京大学大学院薬学系研究科衛生化学，3AMED-CREST）
近年の研究から，細胞膜に加えて，各種エンドソーム

おける Toll-like receptor や NOD2 を介した先天炎症応答が細胞内シグナル伝達の起点と成りうることが明らか

シグナル，リソソームにおける mTORC を介した細胞内になってきた。初期エンドソーム／後期エンドソームに栄養応答シグナルなどである。リサイクリングエンド

407生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

ソームは，細胞膜からエンドサイトーシスで取り込んだ

ところ，全く予想外なことに，細胞増殖／細胞増殖停止

物質を細胞膜へリサイクルするのに必要なエンドソー

シグナルに重要な Hippo/YAP 経路に関与する分子が，ムである。しかしながら，今までリサイクリングエンド

YAP を含めて複数同定されてきた。さらに，リサイクリ

ソームを起点とする細胞内シグナルに関してはほとん

ングエンドソームの細胞質側 PS の濃縮に重要である PS

ど明らかにされていない。

フリッパーゼ ATP8A12 をノックダウンすると，YAP 依

私たちは，リサイクリングエンドソームの細胞質側脂存性の細胞増殖が著しく抑制された。このことから，リ質層にリン脂質 phosphatidylserine (PS) が豊富に存在す

サイクリングエンドソーム／PS を起点とする細胞増殖

ることを見出し 1，この PS が起点となるシグナル伝達の制御機構の存在が示唆された。

可能性を考えた。我々が開発した PS 選択的かつ高親和性プローブ（evectin-2 の PH ドメインをタンデムに結合したもの）に BirA* (活性化ビオチンを放出するビオチン転移酵素）を結合し，PS 近傍分子を細胞内でビオチン化

1. Y. Uchida et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U S A 108, 1584615851 (2011).
2. S. Lee et al., EMBO J. 34, 669-688 (2015).

した。ビオチン化タンパク質を質量分析により同定した（12）環境中に存在する親電子物質および電子受容体で活性イオウ分子の役割を探る○熊谷嘉人（筑波大学医学医療系･環境生物学分野）

環境中には多種多様な化学物質が存在して，それらが生体内に取り込まれて有害な作用を生じることが危惧“アンカプラー”となり，本酵素活性を阻害して NO 由
来血管弛緩の低下および血圧上昇を引き起こした。

さているが，そのリスク増加に関わる分子メカニズムはところで，活性イオウ分子（RSS）は高い求核性およ詳しく理解されていない。我々はこれまで，環境化学物

び抗酸化性を有することから，生体のレドックスホメオ

質の中でもタンパク質のチオール基に共有結合するアスタシスの鍵分子として注目されている。興味深い点は，ルキル化剤（親電子物質）および活性酸素種（ROS）の

MeHg は RSS からイオウ原子を捕獲して(MeHg)2S を生

触媒的産生を引き起こす電子受容体の生体影響，生体応

成し，9,10-PQ は RSS を 1 電子酸化して RSS ラジカル体

答機構等を検討してきた。たとえば，メチル水銀（MeHg）

を産生することが示されたことである。本講演では，RSS

は，低濃度ではタンパク質のシステイン残基の化学修飾のレドックスホメオスタシスの役割と，当該環境物質曝を介したレドックスシグナル伝達を活性化し，高濃度で露による RSS の動的平衡の破綻で生じるリスク増加には当該シグナル伝達の破綻および毒性を生じた。一方，ついて議論した。

9.10-フェナントラキノン（9,10-PQ）は，NO 合成酵素の（13）オルガネラ形態ダイナミクスの物理モデリング○立川正志（理化学研究所･望月理論生物学研究室）

真核細胞の複雑なシステムが安定・恒常的に維持され真核細胞を理解する上で重要であると考えられる。本研

る背景には，オルガネラによって担われている高度に分

究では，この問題のうち膜系オルガネラが作り出す三次業化された生化学反応がある。この分業を遂行するため

元構造の理解に，物理モデリングを用いて迫ることを試に，オルガネラは，進化を経て複雑な三次元構造を作りみた。膜系オルガネラの三次元形態は，脂質膜が折りた

上げた。この二つの複雑性を包括的に理解することが，たまれる事によりその基本構造が作られている。我々は408

研究会報告脂質膜の物理的性質に基づいた物理モデルシミュレー

出されることを意味している。次に，これらパーツがどションを構成し，膜系オルガネラの形態が再現できるかのように配置され三次元構造を作り出していくかを見調べた。結果，単純な脂質膜ではその形態多様性を説明るために，細胞分裂期のゴルジ体再集合過程をモデリンできないが，膜に屈曲を与える分子（タンパク質）を１

グによる再現を試みた。その結果，膜融合が膜形態と相種類導入することで，扁平嚢やチューブなど，オルガネ

関しながら進むことにより，ベシクルの集合からゴルジラを構成する形態要素が再現されることを見出した。こ様形態が再現良く自己組織化的に構築されることを見のことは，個々のパーツがシンプルな物理的過程で作り出した。

（14）柔らかい分子集合体で創る人工細胞○栗原顕輔 1,2,3（1 自然科学研究機構岡崎統合バイオサイエンスセンター 生命動秩序形成研究領域･構成生物学研究部門，
2 自然科学研究機構分子科学研究所

生命錯体分子科学研究領域･生体分子機能研究部門，
3 東京大学複雑系生命システム研究センター）

近年，生命の基本的性質を定義したモデルを構成し，する系が誕生した。さらにこの系を拡張し，自己増殖する

それらが創発する現象から生命の普遍的性質を考察す

油滴システムを足場に，油滴を消費しながら自己増殖するる「構成的生物学アプローチ」が注目を集めている。こベシクルシステムも構築した。

のアプローチに基づき，本研究室では中空状の脂質膜であるベシクル（リポソーム）を擬似細胞膜とし，有機化学的な手法を用いてベシクル型人工細胞の構築を目指している。
我々が構築した系として，生命に必須な要素である境界と代謝のための触媒を，同一のベシクル内部で合成させた系を述べる（図 1）。本系は，まずベシクルが触媒分子前駆体を取り込み，デシルアニリンと反応させて触媒を内部で合成し，次いで生成した触媒分子がベシクルの膜分子合成を促進する。膜分子増殖に伴い，ベシクルが肥大・分裂するダイナミクスを，微分干渉顕微鏡を用いてリアルタイム[1] J. W. Szostak et al., Nature 409, 387-390 (2001).

観察した。触媒と膜分子が同じイミン結合を持つ一本鎖型[2] L. Sheng & K. Kurihara, Chem. Lett. 45, 598-600 (2016).

両親媒性分子とし，デシルアニリンという共通の“養分”[3] L. Sheng & K. Kurihara, Chem. Commun. 52, 7786-7789

から生成する設計を施すことで，触媒生産と膜生産が連動(2016).

（15）カルモジュリンキナーゼ群のレドックス感受性の相違とその意義○渡邊泰男（昭和薬科大学･薬理学研究室）

細胞機能調節に関わる細胞内情報伝達は様々なタンパ

されるリン酸化酵素，CaM キナーゼ群は，GTPase である

ク質リン酸化酵素が関与することが知られている。中でも，DRP1(dynamin-related protein 1)のリン酸化を介してミトコ

カルシウム/カルモデュリン（Ca2+/CaM）によって活性化

ンドリアダイナミクスを制御している。

409

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

一方，タンパク質のリン酸化・脱リン酸化に依存せず，つ相互作用していることが想定される。

タンパク質の構成アミノ酸の特定のシステインチオー

私共は，これまで CaM キナーゼ群の Cys-SH のレドッ

ル基（Cys-SH）の化学修飾（酸化，S-ニトロシル化，S-

クス制御を見いだしてきた。本発表では，その修飾でタ

グルタチオン化，スルフヒドリル化：ヒドロパースル

ンパク質の機能性が障害されるサクシニル化を含んだフィド化）は，そのタンパク質機能制御に関わっている。

CaM キナーゼ群のレドックス応答性をミトコンドリア

このように，細胞におけるシグナル伝達には，上記の機能における意義について討論を行った。

種々のタンパク質修飾による機能制御が調和を持ちつ（16）カドミウムの肝毒性に対する活性イオウ分子の防御的役割○新開泰弘，秋山雅博，鵜隆光，熊谷嘉人（筑波大学医学医療系･環境生物学研究室）

カドミウムは親電子性を有し，タンパク質のシステインとの同時投与によりカドミウムの肝毒性は抑制された。ま

残基を修飾することによってその機能障害を引き起こし，た，マウス初代肝細胞を用いたところ，細胞内外の活性イ

それが毒性発現の一因となると考えられている。本研究でオウ分子の量は CSE 欠損によって低下し，これと一致しては，パースルフィドやポリスルフィドなどの活性イオウ分

カドミウムの曝露によって生じる細胞毒性はCSE の欠損に子が高い求核性を有することに着目し，カドミウムの肝毒より増強した。一方，Na2S4 の処理によって細胞内外の活性に対する活性イオウ分子の防御的役割を明らかにするこ

性イオウ分子の量は増加し，これと一致してカドミウムのとを目的とした。その結果，カドミウムの曝露で生じる肝細胞毒性は Na2S4 の処理によって軽減された。以上より，障害は，野生型マウスと比較して活性イオウ分子産生酵素

活性イオウ分子はカドミウムを不活性化することにより，の１つである cystathionine γ-lyase (CSE) の欠損により増強

肝毒性の防御において重要な役割を担っていることが示唆した。一方，ポリスルフィドのモデル化合物である Na2S4された。

（17）Drp1－細胞骨格の相互作用による心筋ミトコンドリア品質管理○島内

司 1,2，西村明幸 1，冨田（沼賀）拓郎 1，西田基宏 1,2,3（1 自然科学研究機構生理学研究所･心循環シグナル研究部門，
2 九州大学大学院薬学研究院･創薬育薬研究施設統括室，3JST さきがけ「疾患代謝」）

ミトコンドリア代謝異常は様々な疾患の原因として

ルニジピンは Drp1 活性化を抑制し，心不全を改善した。

注目されている。我々は，心筋梗塞後の梗塞周辺領域のまた，低酸素下で活性化した Drp1 は細胞骨格タンパク

マウス心臓において，心筋細胞の早期老化が起こる前段質 Filamin と相互作用していること，この相互作用はシ

階にミトコンドリア分裂が起こることを見出した。この

ルニジピンによって抑制されることを見出した。Filamin

過程において，低酸素シグナルとミトコンドリア分裂促

欠損細胞に Filamin を発現させることで Drp1 は活性化

進 GTP 結合タンパク質 dynamin-related protein 1 (Drp1)

し，その活性はシルニジピンによって抑制された。以上が活性化していた。ミトコンドリア分裂を指標に既承認の結果は Filamin は Drp1 活性化に必要であり，Filamin-

薬のスクリーニングを行い，L/N 型 Ca2+チャネル阻害薬

Drp1 相互作用の制御がミトコンドリア品質管理に重要

シルニジピンがミトコンドリア分裂と心筋老化を抑制である事が示唆された。

することを見出した。マウス心筋梗塞モデルにおいてシ

410

研究会報告（18）細胞膜 TRPC3-NOX2 相互作用による心臓の硬さ制御○冨田（沼賀）拓郎 1，北島直幸 2，西村明幸 1，森泰生 4，西田基宏 1,2,3（1 自然科学研究機構生理学研究所･心循環シグナル研究部門，
2 九州大学大学院薬学研究院･創薬育薬研究施設統括室，3JST さきがけ「疾患代謝」，
4 京都大学大学院工学研究科･合成生物化学専攻）

心臓の拡張期の機械的伸展に惹起される細胞内シグ

た。TRPC3 の特異的阻害剤 Pyr3 および siRNA 処置は，

ナル伝達は心臓の生理的あるいは病的なストレス適応

単離心筋細胞において，機械伸展刺激に惹起される Nox2応答に重要である。最近の研究により，拡張期の心筋にの活性化を有意に抑制した。さらに TRPC3 は Nox2 と複対する伸展刺激は，NADPH oxidase 2 (Nox2) 依存的に局合体を形成することにより Nox2 の安定化にも重要で所的な活性酸素種（ROS）産生を誘導し，心筋の収縮にあった。TRPC3 を欠損したマウスを用いて，圧負荷によおける Ca2+シグナルの調節に関わることが明らかにされる心臓リモデリングを検討した結果，TRPC3 欠損マウスた。しかしながら，その詳細な分子メカニズムは未だ明では心臓の線維化（硬化）が有意に抑制されていた。一らかにされていなかった。本研究において，我々は，非方で，心臓の肥大には大きな変化は観察されなかった。

選 択 的 カ チ オ ン チ ャ ネ ル で あ る canonical transient

以上のことから TRPC3-Nox2 の物理的・機能的連関は心receptor potential3 (TRPC3) が機械的伸展刺激に惹起され臓の機械的負荷に対して，心臓の硬度変化を利用したス

る Nox2 依存的 ROS 産生に寄与することを明らかにし

トレス代償機構に重要であることが示唆された。

（19）活性イオウによる H-Ras パルミトイル化の調節機構○西村明幸 1，冨田（沼賀）拓郎 1，西田基宏 1,2,3（1 自然科学研究機構生理学研究所･心循環シグナル研究部門，
2 九州大学大学院薬学研究院･創薬育薬研究施設統括室，3JST さきがけ「疾患代謝」）

GTP 結合蛋白質（G 蛋白質）は細胞内シグナル伝達をミトイル化修飾の変動を調べたところ，H-Ras の親電子

仲介する分子スイッチとして機能する。これまでに H-

修飾が心肥大の進行に伴い上昇するのに対して，パルミ

Ras を含むいくつかの G 蛋白質が活性酸素感受性であり，トイル化修飾は減少することが明らかとなった。興味深心不全の進行に関与することが報告されている。我々はいことに，H-Ras は活性イオウによりシステイン残基がこれまでに活性酸素存在下において cGMP と NO から親ポリ硫黄化されており，還元処置によりパルミトイル基

電子物質 8-nitro-cGMP が産生されること，8-nitro-cGMPが解離することが明らかとなった。さらにメチル水銀には H-Ras のシステイン 184 番をグアニル化修飾すること

より活性イオウを枯渇させると H-Ras の脱パルミトイル

で心筋老化を誘導することを報告してきた。一方，H-Ras

化が抑制されることが明らかとなった。即ち，活性イオのシステイン 184 番はパルミトイル化修飾部位としてもウによる H-Ras のポリ硫黄化がパルミトイル化修飾の可報告されている。そこで心肥大の進行に伴う H-Ras パル

逆性に関与することが明らかとなった。

（20）ヒトミトコンドリアマトリクスに局在するプロテアーゼ Lon の特異的基質の探索○松島雄一，高橋和也，瀬戸山大樹，康ミトコンドリアマトリクスには Lon，ClpXP，m-AAA の東天（九州大学大学院医学研究院･臨床検査医学）

3 種のプロテアーゼが存在し，これらはバクテリアからヒ411

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

トまで広く保存されている。これら 3 種のプロテアーゼ

網羅的特異的基質探索の結果，Lon をノックダウンしたはタンパク質の異常な蓄積などを防ぎ，ミトコンドリア機

HeLa 細胞では多くのミトコンドリアリボソームタンパク能を正常に保っていると考えられている。一部のタンパク質が数多く蓄積することが明らかになった。またこれらミ質は特定のプロテアーゼによって特異的に分解されるこ

トコンドリアリボソームタンパク質が特異的に分解されとが報告されているが，その例は未だ少ない。また近年こる条件下において Lon をノックダウンするとこの分解がれらプロテアーゼの遺伝子変異がそれぞれ異なる疾患を阻害されること，
さらに ClpXP のプロテアーゼサブユニッ

引き起こすことも明らかになってきた。

トである ClpP のノックダウンではその分解が阻害されな

我々は Lon が特異的に分解している新たなタンパク質を探索するため，siRNA により Lon をノックダウンしたいことから，ミトコンドリアリボソームタンパク質は Lon
により特異的に分解されていることが示唆された。

HeLa 細胞を用いて実験を行った。質量分析装置を用いた（21）ミトコンドリア局在型可視光制御 NO 放出剤によるミトコンドリア断裂誘導
喜多村佳委，川口充康，家田直弥，○中川秀彦（名古屋市立大学大学院薬学研究科･薬化学分野）

一酸化窒素（NO）は，情報伝達物質として様々な生理

ドリア局在型 NO ドナーとして Rol-DNB-pyr を設計合成

機能に関与するが，反応性の高いガス状物質である事かした。Rol-DNB-pyr は黄緑色光照射により NO を放出す

ら，研究には一酸化窒素供与剤（NO ドナー）が汎用さる事が確認された。また，細胞内でミトコンドリアに局れてきた。特に光制御 NO ドナーは，NO 投与の時空間在することがミトコンドリア染色試薬との共染色に的な制御を実現できる事から注目されるが，従来の光制

よって確認された。バキュロウイルスベクターを用いて御 NO ドナーの多くは，生体障害性の大きい紫外線を要ミトコンドリアに GFP を発現させた HEK293 細胞に対するため，その生体応用が大きく制限されてきた。本研

し，Rol-DNB-pyr を投与し，可視光照射によって NO を

究では，ジメチルニトロベンゼンが光異性化反応による発生させたところ，光照射依存的なミトコンドリア断裂

NO 放出を起こすことに着目した上で，生体応用可能なが観察された。この分裂誘起は Drp1 選択的阻害剤であ

可視光作動性 NO ドナーを目指した。可視光吸収を示す

る Mdivi-1 投与で抑制され，Drp1 を介するミトコンドリ

蛍光団としてローダミンに着目し，可視光制御ミトコン

ア動態変化と考えられた。

（22）血清アルブミンの S-ホモシステイン化修飾○柴田貴広 1,2，中島史恵 1，内田浩二 1（1 名古屋大学大学院生命農学研究科･食品機能化学研究分野，2JST さきがけ）
血中の主要なタンパク質である血清アルブミンは，浸透

モシステイン修飾されていることを確認した。このホモシ

圧維持や脂肪酸，ホルモン等の保持・搬送など生体の恒常ステイン化血清アルブミンの機能について解析を行った

性維持に関与している重要なタンパク質である。演者らは，ところ，ホモシステイン化により疎水性領域が増大すると

ヒト高脂血症患者血清について HPLC による解析を行っともにコレステロールなどの脂溶性分子との相互作用がたところ，健常者と比較して酸化型アルブミンが増加して増加することを見出した。さらに，マクロファージ様細胞いることを見出した。さらに血清アルブミンの酸化状態にである RAW264.7 に対し，シクロオキシゲナーゼ 2 (COX-

ついて解析を行ったところ，血清アルブミン中のシステイ

2) の発現を誘導することが明らかとなった。これらの結ン残基がその酸化のターゲットであることを明らかにし果から，ホモシステイン化血清アルブミンは内因性の炎症た。また質量分析を用いた解析から，血清アルブミンがホ誘導分子として作用する可能性が示された。

412

研究会報告（23）8-nitro-cGMP による膜融合調節タンパク質の機能制御○岸本祐典 1，赤池孝章 2，居原秀1

（1 大阪府立大学理学系研究科･生物科学専攻，2 東北大学大学院医学系研究科･環境保健医学分野）

輸送小胞は，出芽と融合の繰り返しによって，小胞体，した。また，8-nitro-cGMP を処理したシナプトソーム中ゴルジ体，エンドソームなどのオルガネラ間，または細の SNARE 複合体を検出したところ，8-nitro-cGMP 濃度

胞外と物質のやり取りを行っている。輸送小胞の標的膜依存的に SNARE 複合体量が増加していた。リコンビナとの選択的膜融合は，様々なタンパク質によって仲介さントタンパク質を用いた実験の結果，SNAP-25 の 90 番

れ，精密に制御されている。SNARE タンパク質ファミ

目のシステイン残基が S-guanyl 化の標的になることが明

リーは，小胞膜と標的膜との相互作用に重要な機能をらかになった。SNARE 複合体と相互作用することが知持ったタンパク質であり，安定な複合体を形成することられている complexin で Pull down assay した結果，8-nitro-

によって膜融合を促進させる。

cGMP の処理によって，complexin で回収される SNARE

我々は，シナプス小胞とシナプス前膜が融合する際に複合体量が減少した。SNARE 複合体と complexin は，シ機能する SNARE タンパク質のひとつである SNAP25 が，ナプス小胞とシナプス前膜が膜融合する際に重要な役

レドックスシグナル二次メッセンジャーである 8-nitro-

割を果たす構造体であり，以上の結果から，8-nitro-cGMP

cGMP によって修飾（S-グアニル化）されることを見出が膜融合調節に関与していることが示唆された。

（24）血管平滑筋細胞において筋小胞体とカベオラの近接化により Ca2+マイクロドメインを形成するジャンクトフィリン 2 機能の解明○佐伯尚紀 1，鈴木良明 1，山村寿男 1，竹島浩 2，今泉祐治 1（1 名古屋市立大学大学院薬学研究科･細胞分子薬効解析学分野，
2 京都大学大学院薬学研究科･生体機分子認識学分野）

筋小胞体（SR）は，細胞内で Ca2+ を貯蔵するオルガネ
ラとして知られる。血管平滑筋細胞（VSMCs）では，SR

JP2 がカベオラと SR 膜間を架橋すると仮定し，その機能の解明を目指した。

2+ 放

まず，共免疫沈降法により VSMCs での JP2 と cav1（カ出（Ca2+ スパーク）が，近傍の PM 上の BKCa チャネル

ベオラ構成因子，カベオリン 1）の分子間相互作用が示2+ マされた。次に，JP2，cav1 の蛍光タンパク標識体発現部位

イクロドメインで効率的に機能し，我々はシグナル分子と Ca2+ スパーク発生部位を全反射蛍光顕微鏡で解析しが集積する脂質ラフトの一種のカベオラが，その中心的た結果，Ca2+ スパークは蛍光から約 400nm 以内に多く局な構造だと見出した。本研究では，平滑筋での機能的意在した。さらに，JP2 のノックダウンにより，cav1-RyR

義が未解明な構造タンパク質・ジャンクトフィリン（JP，の共局在率は有意に低下した。以上より，VSMCs で JP2筋発現型；JP2）に着目した。横紋筋で JP2 は，PM（T 管）はカベオラと SR 上の RyR を結び付け，Ca2+ マイクロドと SR 膜間を架橋した近接構造（結合膜構造）を形成す

メインを形成することが示された。

膜上のリアノジン受容体（RyR）を介した自発的 Caを活性化させて膜電位を制御する。この機構は，Caる。そこで本研究では，T 管が存在しない VSMCs では，413

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（25）Mitofusin によるミトコンドリア酸素・カルシウム制御機構の解明○川崎桂輔，稲垣奏，鈴木良明，山村寿男，今泉祐治（名古屋市立大学大学院薬学研究科･細胞分子薬効解析学）【背景】ミトコンドリアは Ca2+ の一時的な貯蔵部位とし【結果】ラット大動脈平滑筋由来細胞（A10）を酸化ストて機能する。小胞体から遊離した Ca2+がミトコンドリア

レスに曝露したところ，Mfn1,2 の発現が顕著に増加した。

に取り込まれることで，細胞質の Ca2+ 濃度変化の緩衝や，

Mfn2 ノックダウンにより，バソプレシン誘発性 Ca2+遊離

エネルギー産生の亢進が生じる。このようにミトコンドリ

に対する，ミトコンドリアの Ca2+ 取り込みが減少した。

アと小胞体は Ca2+ を介した機能連関を形成しており，

一方，SR から遊離した Ca2+ の総量は変化しなかった。さCa2+ 恒常性を維持する上で重要である。Mitofusin(Mfn1,2)

らに，Mfn2 のノックダウンは細胞増殖を抑制した。以上

はミトコンドリアと小胞体を近接させる分子として注目

より，VSMC において Mfn2 がミトコンドリアの Ca2+ 取されているが，ミトコンドリアの Ca2+ 取り込み機能へのり込みを促進し，細胞質の Ca2+ 濃度の緩衝を増強するこ

関与については不明な点が多い。本研究では血管平滑筋細とが示された。さらに，Mfn1,2 が酸化ストレスによって胞（VSMC）に着目し，Mfn によるミトコンドリア－筋小胞

増加し，VSMC の収縮・増殖を制御している可能性が示さ

体の Ca2+ シグナル制御機構を解明することを目的とした。

れた。

（26）NLRP3 インフラマソーム活性化のレドックス制御機構○張

田力１，津々木博康１，小野勝彦１，赤池孝章２，澤智裕１（１熊本大学大学院生命科学研究部微生物学分野，２東北大学大学院医学系研究科環境保健医学分野）

NLRP3 インフラマソームは，NLRP3，ASC および pro-

この ATP 刺激の際，細胞内で生成する活性酸素が重要で

caspase-1 を主要な構成タンパク質とするタンパク質複合あることが示されているが，その分子機構についてはよく体で，不活性型の pro-caspase-1 を活性型の caspase-1 に変分かっていない。我々は細胞内のレドックスバランスの調換し，最終的に炎症性サイトカインであるインターロイキ節に密接に関わる分子であるシステインのチオール基にン 1β の放出に関わる。これまでの研究から，NLRP3 イン

過剰なイオウ原子が付加したパースルフィドが，NLRP3

フラマソームは多段階の活性化過程を経ることがわかっ

インフラマソームの活性調節に関わることを見出した。本ている。最もよく研究されているものとして，グラム陰性

ポスターセッションでは，NLRP3 インフラマソームの活菌の外膜成分であるリポ多糖（LPS）の刺激が上記タンパ性化過程におけるパースルフィドの細胞内レベルの変動

ク質成分の発現を誘導する，
いわゆる priming 過程であり，と，その NLRP3 インフラマソーム複合体へ与える影響に引き続き細胞外 ATP 刺激による複合体形成過程である。

ついて議論した。

（27）樹状突起スパインにおける local translation 機構と疾患〜tRNA 修飾欠損による X 染色体連鎖性精神遅滞発症メカニズム〜
○永芳

友，魏

范研，富澤一仁（熊本大学大学院生命科学研究部･分子生理学分野）

X 染色体連鎖性精神遅滞（以下 XLMR）は X 染色体上こす精神疾患である。近年の家系調査により，このの遺伝子変異により，知能低下・適応機能不全を引き起XLMR の新規原因遺伝子として X 染色体上に存在する

414

研究会報告Ftsj1 欠損マウスの樹状突起スパインの形態学的な検Ftsj1 遺伝子が同定された。
我々は Ftsj1 が，哺乳動物において細胞質に存在する討を行った結果，同マウスでは未熟な樹状突起スパイン

tRNA をメチル化（2`-O-methyl）修飾する酵素であることの形成が認められた。また，シナプス可塑性について電を見出した。大腸菌や酵母を用いた研究により，tRNA 修

気生理学的検討を行った結果，NMDA 依存性長期増強

飾は翻訳の正確性維持に必須であることが知られてい（LTP）が，野生型マウスと比較し低下していた。またる。パルスチェイス法を用いて Ftsj1 欠損マウスから作行動生理学的検討では，空間記憶・学習の障害が認めら成した MEF 細胞と Ftsj1 欠損マウスの海馬における翻訳れた。以上の結果より tRNA 修飾酵素 Ftsj1 の欠損は，樹量の検討を行ったところ，Ftsj1 欠損マウスにおいて翻訳状突起スパインにおける局所翻訳の低下を招き，その結量が低下していた。またシナプス可塑性にとって重要な

果シナプスに形態学的ならびに電気生理学的変化を引

CaMKIIα や NMDA 型グルタミン酸受容体の各サブユ

き起こし，最終的に記憶学習能力の低下に繋がることがニットが Ftsj1 欠損マウスのシナプトソーム分画で減少推察された。

していた。

（28）tRNA イオウ化修飾と活性イオウシグナル
○高橋

望 1，魏

范研 1，澤智裕 2，赤池孝章 3，富澤一仁 1（1 熊本大学大学院生命科学研究部･分子生理学分野，
2 熊本大学大学院生命科学研究部･微生物学分野，
3 東北大学大学院医学系研究科･環境保健医学分野）

細胞質ならびにミトコンドリア tRNA は，複雑な化学

オウがどのような機構で転移されるのか不明である。本

修飾を受けその機能が制御されている。特にアンチコド

研究では，細胞質ならびにミトコンドリア tRNA のいず

ン近傍の 37 位のアデノシンのチオメチル化（ms2）修飾

れのチオメチル化修飾においても，システイン・パース

は，誤翻訳や翻訳時のフレームシフトを防止する役割をルフィド（CysSSH）からイオウが供与されることを明ら担っている。最近，この修飾異常が様々な疾患の発症にかにした。また，膵 β 細胞ならびに２型糖尿病マウスに繋がることが明らかになってきた。細胞質の ms2 修飾のおける CysSSH の産生を抑制すると，膵 β 細胞内の細胞低下は２型糖尿病を引き起こし，また，ミトコンドリア

質 tRNA の ms2 修飾が低下し，インスリン分泌が抑制さの ms2 修飾の低下は，ミトコンドリア病の病態と関連すれた。本研究により，CysSSH が tRNA のイオウ修飾の供ることが分かった。ms2 修飾のメチル基は，S-アデノシ

与体を担っていること，また活性イオウシグナルが細胞

ルメチオニン（SAM）から供与されるが，チオールのイ機能を制御していることが明らかになった。

（29）システイン tRNA 合成酵素欠損細胞株を用いたシステインパースルフィド合成酵素の探索○守田匡伸，井田智章，松永哲郎，笠松真吾，西村明，藤井重元，赤池孝章（東北大学大学院医学系研究科･環境保健医学分野）

タンパク質のポリサルファ化は重要なシグナル伝達/

成酵素の一つであり，ミトコンドリアで働くことが知らエフェクター分子の一つであるがその生成メカニズムれている。近年我々は CARS2 の新しい機能としてタン

および生体内での詳細な機能は不明である。CARS2 はシ

パク質ポリサルファ化を触媒する酵素であることを発

ステインを tRNA に結合させるアミノアシル化 tRNA 合見した。この CARS2 の新規機能の細胞内での働きを解415

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

析するために CRISPR/Cas システムを用いて HEK293T 細

KO/CARS1 KD 細胞株においてもシステインパースル

胞での CARS2 KO 細胞株を作製した。細胞内で産生されフィド活性化を有した。このことは他のアミノアシル化

るタンパク質のポリサルファ化およびミトコンドリア

tRNA 合成酵素もシステインパースルフィド活性化能をについて解析したところ，CARS2 は細胞内でのタンパクもつことを示唆した。CARS1/2 と他のアミノアシル化

質の十分なポリサルファ化およびミトコンドリア生合tRNA 合成酵素とのアミノ酸類似性を比較し，システイ成に必須であることが明らかになった。しかしながらンパースルフィド活性化能をもつアミノアシル化 tRNACARS2 KO 細胞株においてもシステインパースルフィ合成酵素としての共通 motif を検討した。

ド活性化は残存し，siRNA を用いて作製した CARS2（30）システイン tRNA 合成酵素によるミトコンドリア機能制御○松永哲郎 1，井田智章 1，魏范研 2，笠松真吾 1，西村明幸 3，守田匡伸 1，西村明 1，藤井重元 1，西田基宏 3,4，富澤一仁 2，赤池孝章 1（1 東北大学大学院医学系研究科･環境保健医学分野，
2 熊本大学大学院生命科学研究部･分子生理学分野，
3 自然科学研究機構岡崎統合バイオサイエンスセンター（生理学研究所）･心循環シグナル研究部門，
4 九州大学大学院薬学研究院･創薬育薬研究施設統括室）【目的】我々は最近，システインパースルフィド（CysSSH）の著しい減少が観察された。一方 CARS2 欠損細胞に，に代表される活性イオウ分子種が，生体内の主要な抗酸

翻 訳 活 性 は 保 持 し CysSSH 生 成 活 性 が 低 下 し た

化・レドックスシグナル制御因子であることを明らかに

K124/127A および K317/320A 変異体をノックインするとした。しかし，その生成機構や機能については不明な点

それらの機能回復は見られなかった。さらに，ミトコンが多く残されている。本研究では，ごく最近明らかとドリアの分裂に関与する Drp1 タンパク質は CARS2 欠損なった哺乳類細胞のミトコンドリア型システイン tRNA

によって活性化し，タンパク質ポリサルファ化レベルが合成酵素 CARS2 による CysSSH 生成とミトコンドリア

著しく減少した。

機能制御の関与について解析を行ったので報告する。

【考察】システイン tRNA 合成酵素による CysSSH 生成【方法・結果】ミトコンドリア機能を MitoTracker 染色おは，ミトコンドリア機能（形態形成や生体エネルギー形

よび電子顕微鏡観察，JC-1 染色，フラックスアナライ成など）を制御して，酸化ストレスによる生体防御機構

ザーにより解析した結果，CARS2 欠損細胞ではミトコン

において重要な役割を果たす可能性が示された。

ドリアが丸く断片化した形態異常や膜電位・酸素消費量（31）酵母をモデル生物としたシステインパースルフィドの生理機能の解明○西村

明 1，那須野亮 2，松永哲郎 1，井田智章 1，笠松真吾 1，

守田匡伸 1，藤井重元 1，高木博史 2，赤池孝章 1（1 東北大学大学院医学系研究科･環境保健医学分野，
2 奈良先端科学技術大学院大学バイオサイエンス研究科）

当研究室では，ヒト細胞内において活性イオウ分子

CysSSH）がシステインより高い抗酸化機能を持つことを

種：システインパースルフィド（cysteine hydropersulfide;報告した。さらに，CysSSH は翻訳関連酵素であるシス

416

研究会報告テイン tRNA 合成酵素(CysRS)により生合成され，ミトコした。また，ヘテロ破壊株の酸化ストレス感受性を解析

ンドリア機能を調節していることも発見した。本研究でした結果，野生株に比べて過酸化水素処理後の生存率がは，ミトコンドリア解析に優れた出芽酵母をモデル生物

若干低下することも見出した。以上より，出芽酵母におとして，CysSSH によるミトコンドリア機能制御の分子

いても哺乳類と同様に CysRS による CysSSH 合成経路がメカニズムの解析を行った。まず，酵母 CysRS である

存在することを示しており，CysRS による CysSSH 合成

YNL247W のヘテロ破壊株の細胞内 CysSSH を定量した

経路が種横断的なシステムであると考えられた。

結果，野生株に比べて CysSSH 量が減少することを見出（32）アミノアシル tRNA 合成酵素によるシステインパースルフィド合成とタンパク質ポリサルファ化○井田智章 1，魏研范 2，居原

秀 3，守田匡伸 1，笠松真吾 1，松永哲郎 1，富澤一仁 2，
澤智裕 4，本橋ほづみ 5，赤池孝章 1（1 東北大学大学院医学系研究科･環境保健医学，2 熊本大学大学院生命科学研究部（医）分子生理学，
3 大阪府立大学大学院理学部生物科学，4 熊本大学大学院生命科学研究部（医）･微生物学，
5 東北大学加齢医学研究所加齢制御研究部門遺伝子発現制御）

我々は，システインパースルフィド（CysSSH）などのを解析した結果，高い割合でポリサルファ化されていた。

活性イオウ分子種が生体内で多量合成され，強力な抗酸

そこで，その酵素反応機構を解析した結果，EcCARS が，化活性を発揮していることを明らかにした。さらに本研

システインを基質に CysSSH を生合成すること，すなわ

究において，タンパク質システインのパースルフィド生

ち，全く新しいシステインパースルフィド合成酵素

成機構を解析するなかで，翻訳のマスター酵素であるシ（cysteine persulfide synthase, CPERS）であることを発見

ステイン tRNA 合成酵素が，実際は，CysSSH 合成酵素でした。つまり，タンパク質ポリサルファ化は翻訳に共役あり，翻訳に共役してポリサルファ化タンパク質を合成しながらタンパク質のペプチド新生レベルで生合成さすることを見出した。

れていることが示された。また，哺乳類細胞の CysRS ホ

大腸菌由来のシステイン tRNA 合成酵素（EcCARS）のモログである CARS1/2 にも CPERS 活性を同定した。さCysSSH 合成活性を LC-MS/MS にて解析したところ，本らに，CARS1, 2 ノックダウン・アウト HEK293T 細胞に酵素が，システインを基質に CysSSH-tRNA を合成する

おける活性イオウレベルを LC-MS/MS にて定量した結ことが分かった。実際，biotin 標識 puromycin を用いて，果，CARS が細胞の CysSSH のほとんどの供給源である

リボゾームにおける新生鎖ペプチドのポリサルファ化

ことが示された。

417

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）17．温熱生理研究会
2016 年 8 月 29 日－8 月 30 日
代表・世話人：永島計（早稲田大学 人間科学研究科 体温・体液研究室）

所内対応者：富永真琴（岡崎統合バイオサイエンスセンター 細胞生理）（１）エストラジオール欠乏が暗期暑熱中の体温調節に与える影響
丸井朱里，永島計（早稲田大学 人間科学研究科 体温・体液研究室）（２）高体温時の認知機能低下に対する頭部冷却および全身冷却による効果
大城

岬，中田大貴, 芝﨑 学（奈良女子大学 生活環境学部）（３）暑熱負荷時の総頸動脈血管コンプライアンス
岡村さくら，永冨和音，芝﨑学（奈良女子大学 生活環境学部）（４）顔・手・足部位のヒト温熱認知処理過程の特性
坂本貴和子 1，中田大貴 2，柿木隆介 1（1 生理学研究所 統合生理研究部門，2 奈良女子大学 研究院生活環境科学系）（５）暑熱環境下におけるヒト体性感覚認知処理過程の特性
中田大貴 1，大城

岬 2，難波真里 2，芝﨑学1

（1 奈良女子大学 研究院生活環境科学系，2 奈良女子大学 人間文化研究科）（６）高温培養による組織工学的ヒトiPS心筋組織内残存未分化iPS細胞除去手法開発
松浦勝久 1,2（1 東京女子医科大学 先端生命医科学研究所，2 東京女子医科大学 循環器内科）（７）温度応答的な新規寿命制御因子コシャペロンdaf-41/p23の分子機能堀川

誠 1,2，瀬藤光利 1,3，Adam Antebi2（1 浜松医科大学 医学部 細胞分子解剖学講座，2 Max-Planck Institute Biology of Aging,
3 国際マスイメージングセンター）（８）新規な褐色脂肪化誘導因子・分泌糖タンパク質 CREG１
楠堂達也 1,2，橋本理尋 2，竹内

環 2，片岡直也 3，山下均2

（1 帝塚山学院大学 人間科学部, 2 中部大学 生命健康科学部,
3 名古屋大学大学院

医学研究科）（９）褐色脂肪細胞の活性化により核に集積するリン酸化タンパク質
水谷嶺，井上智博，森口剛介，松村潔（大阪工業大学 工学部 生命工学科 工学研究科 生体情報研究室）（10）社会心理ストレスによって活性化される腹側前頭前皮質—視床下部背内側部の神経投射は褐色脂肪熱産生と体温上昇を駆動する
片岡直也 1，中村和弘 1,2（1 名古屋大学大学院 医学系研究科 統合生理学，2JST さきがけ)（11）ニューロペプチドYは延髄網様体GABAニューロンを介して熱産生抑制を行なう
中村佳子 1，柳川右千夫 2，Shaun F. Morrison3, 中村和弘 1,4（1 名古屋大学大学院医学系研究科統合生理学, 2 群馬大学大学院医学系研究科遺伝発達行動学,
3Department of Neurological Surgery, Oregon Health & Science University, USA, 4 PRESTO, JST）

（12）Hypometabolism during Torpor in Mice is Dominated by Reduction in the Sensitivity of the Thermoregulatory System
休眠マウスの代謝低下は熱産生フィードバックのオープンループゲインの低下が主たる要因である

418

研究会報告砂川玄志郎，高橋政代（理化学研究所 多細胞システム形成研究センター 網膜再生医療研究開発プロジェクト）（13）Involvement of extracellular Ca2+ in the heat-evoked activation of green anole TRPA1
Erkin KURGANOV1,2, Makoto TOMINAGA 1,2,3（1Division of Cell Signaling, NIPS, 2The Graduate University for Advanced Studies, SOKENDAI,
3Okazaki Institute for Integrative Bioscience）（14）Characterization of malarial mosquitoes’ TRPA1
Tianbang LI1,2, Wuping SUN1,2, Makoto TOMINAGA1,2（1Department of Physiological Sciences, SOKENDAI,
2Division of Cell Signaling, Okazaki Institute for Integrative Bioscience）（15）生理的味覚性発汗神経路は温熱性発汗神経路と異なる：
味覚性半側発汗障害例の病態解析によるTRPV1刺激性発汗経路の推定
犬飼洋子，岩瀬敏（愛知医科大学 医学部生理学講座）（16）水循環ベストとプレクーリングの併用による暑熱負担の軽減効果
時澤

健，ソン

スヨン，岡

龍雄，安田彰典 (独立行政法人 労働安全衛生総合研究所)（17）頸髄損傷者と健常者における暑熱・寒冷負荷に対する皮膚血管応答の比較
上條義一郎 1，芝崎

学 2，Jan van der Scheer3，中田朋紀 1，木下利喜生 4，

児嶋大介 4，橋崎孝昌 4，川西 誠 4，大野千種 4，西村行秀 1，田島文博 1（1 和歌山県立医科大学 リハビリテーション医学, 2 奈良女子大学 生活環境学部,
3Loughborough Univ. Peter Harrison Centre for Disability Sport,
4 和歌山県立医科大学附属病院

リハビリテーション部）（18）皮内マイクロダイアリシスを用いたノルアドレナリンの測定
芝﨑

学 1，上條義一郎 2，中田朋紀 2，木下利喜生 2，橋﨑孝昌 2，大野千種 2，西村行秀 2，田島文博 2（1 島根大学医学部環境生理学，2 金沢大学医薬保健研究域医学系）【参加者名】
永島計・丸井朱里・小田嶋量・綱川みずき・津谷彰・郎（理化学研究所），吉岡哲（岡山大学），斎藤辰哉

加藤一聖・小幡千紗（早稲田大学），松浦勝久（東京女（川崎医療福祉大学），内田邦敏（福岡歯科大学），岡子医科大学），時澤

孝和・扇谷昌弘（九州大学），中村康平（トヨタ紡織株堀川健（労働安全衛生総合研究所），

誠（浜松医科大学），中村和弘・片岡直也・中村佳子・大屋愛実（名古屋大学），山下均（中部大学），式会社），小林泰良・澤井浩子・依田拓（㈱豊田中央研究所），森本祐子（花王㈱），坂本貴和子・江藤 圭

犬飼洋子（愛知医科大学），坂口怜子・安好悠太・東辻（生理学研究所），富永真琴・鈴木喜郎・齋藤

宏明・藤田 潤（京都大学），松村

山靖規･Derouiche Sandra・橘高裕貴・孫

潔・水谷

嶺（大

阪工業大学），楠堂達也（帝塚山学院大学），芝崎
中田大貴・大城学・

岬・岡村さくら・永冨和音（奈良女子大学），上條義一郎（和歌山県立医科大学），砂川玄志

Rupali･Kurganov Erkin・山野井 遊・李茂・高武平・Gupta

天邦・藤山雄一・

Feng Xiaona・佐藤幸治（岡崎統合バイオサイエンスセン
ター）

【概要】
Ｈ２８年度の温熱生理研究会（代表 早稲田大学・永島演題では１８題の最新研究成果が発表された。

計（以下敬称略））には温熱生理学の研究者が参集し，２

１日目は，丸井らがエストラジオールの体温調節のリズ

日間にわたって最新の研究成果発表と活発な討論が行わムに対する影響を紹介し，大城らは高体温時の認知機能低れた。

下を脳波事象関連電位から客観的に評価した結果を報告

419

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

した。岡村らは暑熱負荷時の動脈コンプライアンスの測定研究の方法論と新しい知見を紹介した。Kurganov らはについての報告を行い，坂本らは顔面や末梢皮膚での温度

green anole を用いたパッチクランプによる細胞外カルシ認知についての知見を報告，中田らは温熱環境の温度認知

ウムの熱に誘導される TRPA1 の活動メカニズムの研究をを処理についての知見を述べ，松浦らは培養細胞での温度紹介した。Li らは蚊の TRPA1 の研究から蚊の駆除方法のの重要性を報告，堀川らは温度依存的な新規寿命制御因子開発を目指した研究結果を報告した。犬養らは半側の味覚の特徴について紹介をおこなった。

性発汗障害の症例報告を行い，神経回路の考察にまでアプ

楠堂らは褐色細胞化誘導因子としての CREG1 の報告と，ローチした。時澤らは熱中症予防としての労働者のクーリ

その生理学的意味について報告，水谷らは褐色脂肪細胞のング方法の開発研究を紹介し，上條らは頸髄損傷患者の温活性化に伴うリン酸化タンパク質意義についての研究を

熱刺激による皮膚血管反応の特性を健常者と比較した研報告，片岡らは社会ストレスと発熱の神経回路の研究につ究報告をおこなった。芝崎らはマイクロダイアリシス法にいての紹介をした。中村らは NPY の熱産生機構への影響

よるヒトの皮膚のノルアドレナリンの新しい測定方法をを神経回路の解析から説明をし，砂川らはマウスの torpor

紹介した。

（1）エストラジオール欠乏が暗期暑熱中の体温調節に与える影響
丸井朱里，永島計（早稲田大学 人間科学研究科 体温・体液研究室）
エストラジオール（E2）欠乏は暗期における尾部皮膚

メトリ法により測定した。7 日間の回復期間後，恒温器温の増加と深部体温リズムの変調を引き起こす。E2 欠乏に飼育ケージを移動させた。術後 9 日目の午後 13 時半による体温調節機能の乱調が暑熱耐性低下を引き起こより，28℃ 1 時間，31℃ 1 時間，34℃ 1 時間の暑熱曝すと予想し，雌ラットを用いて暗期暑熱曝露中の深部体露を連続的に行った。深部体温，尾部皮膚温，酸素消費

温，尾部皮膚温，酸素消費量の測定を行った。

量は 1 分毎に測定した。

9-12 週齢の雌ラットを用い，環境温 25℃，12/12h の明深部体温は環境温 25℃下では群間に有意差は見られ

暗サイクル(11:00 am より暗期)，自由摂食飲水の条件下なかったが，環境温 28℃，31℃，34℃下では E2(-)群はで飼育した。イソフルラン麻酔下で後腹膜腔より両側卵E2(+)群よりも有意に高い値を示した。尾部皮膚温は E2(-)

巣摘出を行い，2 本のシリコンチューブ（E2(-)群），もし群が E2(+)群よりも有意に高い値を常に示した。酸素消費

くは E2 含有シリコンチューブ(E2(+)群)を皮下に留置し量は暑熱曝露時に E2(+)群が E2(-)群よりも有意に低い値た。深部体温，尾部皮膚温の測定には先端に 2 本のサーを示した。暗期暑熱曝露による E2 欠乏時の深部体温の増ミスタが付いたテレメトリーを使用し，腹腔内，尾部皮加は，熱放散能の減弱により熱産生量が増加した結果と下に各サーミスタを留置した。酸素消費量は間接カロリ

考えられた。

（2）高体温時の認知機能低下に対する頭部冷却および全身冷却による効果
大城

岬，中田大貴，芝﨑学（奈良女子大学 生活環境学部）
暑熱環境曝露による高体温状態は認知処理系の脳活が本研究室の実験結果より明らかになった。

動，脳の反応性を低下させる。また，高体温時には認知

前年度の発表結果に基づいて，高体温時の認知機能低機能が低下するだけではなく，脳血流量が低下すること

下に対する頭部冷却および全身冷却による回復効果を420

研究会報告検討した。また，本研究では Go/No-go 課題を用いること

より，暑熱負荷による脳血流量の低下は回復したが，で，運動遂行過程（Go 刺激時）だけでなく，運動抑制過P300 の振幅の減弱はいずれの過程においても回復しな

程（No-go 刺激時）についても検討した。脳波事象関連

かった。全身冷却では Go 刺激に対する P300 振幅はほぼ電位の評価には，体性感覚反応に関連する N140 および回復したが，No-go 刺激時のそれは低下したままであっ高次の認知処理系に関連する P300 のそれぞれのピーク

た。

までの潜時と振幅を用いた。さらに，認知機能と脳血流本研究により，高体温時の脳血流量低下と認知機能低の関係性について検討するため，血管エコーを用いて総下には関係性が低いことが示された。全身冷却による食頸動脈および内頸動脈の血流量を評価した。

道温の低下は運動遂行過程を回復させるが，運動抑制過暑熱負荷によって，食道温は 1.3±0.2℃上昇し，脳血流量を反映する内頸動脈血流量は低下した。頭部冷却に程を回復するには更に冷却が必要であることが示唆された。

（3）暑熱負荷時の総頸動脈血管コンプライアンス
岡村さくら，永冨和音，芝﨑学（奈良女子大学 生活環境学部）

暑熱負荷による体温の上昇に伴い心拍数が増加し，心外耳道温が 0.5℃，1.0℃および 1.5℃上昇時の総頸動脈血拍出量は増加する．暑熱負荷による血液温上昇は脈管系

管コンプライアンスを評価した。超音波診断装置（Vivid-の伸展性に影響を与えるように思われるが，動脈スティ

I; GE healthcare）により右総頸動脈の血管径および平均

フネスの指標として用いられる脈波伝播速度(PWV)は体血流速を測定した。総頸動脈血圧は，トノメトリー法

温上昇による影響はほとんどないようである。高体温に（SphygmoCor；AtCor Medical）により右総頸動脈で血管よる心拍出量の増加に伴い，頭部への血液供給量は増加

径計測時に同時測定した。

する（脳血流量は低下するが，頭皮などへの血液供給量

暑熱負荷中平均動脈圧は維持されたが，脈圧はやや上が増加するため）。本研究では総頸動脈の血管特性に注昇した。これまで用いられてきた総頸動脈血管伸展性の目し，血管径と血圧を同時測定し，一心周期の総頸動脈指標では収縮期と拡張期の圧差に対する血管径差の比

血管コンプライアンスを算出し，高体温の影響を検討すを用いていたため，体温上昇による影響は認められなることを試みた。

かったが，その関係が上方にシフトしていることが示さ

健康な若年女性 10 名を被験者とし，水循環服によっれた。

て受動的に体温を上昇させた。暑熱負荷前，暑熱負荷中，（4）顔・手・足部位のヒト温熱認知処理過程の特性
坂本貴和子 1，中田大貴 2，柿木隆介 1（１生理学研究所 統合生理研究部門，2 奈良女子大学 研究院生活環境科学系）
本研究では，温熱刺激誘発電位（Contact Heat-Evoked

一般成人とし，温熱刺激は Medoc 社製 PATHWAY を用

Potentials; CHEPs ） な ら び に 体 性 感 覚 誘 発 電 位

い，32℃から 51℃まで温度を上昇させた時点をトリガー（somatosensory-evoked potentials; SEPs）を用い，顔・手・として，加算平均を行った。刺激呈示部位は右側頬部，

足部位のヒト温熱認知処理過程と体性感覚認知処理過右側前腕，右側前脛骨筋とし，各々30 回刺激を繰り返し

程について検討した。被験者はそれぞれ 13 名，14 名の行った。体性感覚刺激は，フェルト電極を用い，同様の421

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）部位にそれぞれ 30 刺激呈示した。結果，刺激強度が一定

覚誘発電位の N2-P2 振幅は，顔・手・足で有意な違いはにも関わらず，温熱刺激誘発電位の N2-P2 振幅は，顔＞見られず，慣れの効果も認められなかった。体性感覚誘

手＞足の順と大きさとなった。N2・P2 潜時は顔＞手＞足

発電位の N2・P2 潜時は，顔・手＞足の順で速かったが，の順で速かった。刺激に対する慣れ（Habituation）の効果

慣れの効果は認められなかった。以上のことから，顔部を検討した結果，手・足刺激の際には後半において有意位の温熱認知処理は手・足部位とは異なり，またその特に N2-P2 振幅が低下したが，顔刺激の際にはそのような性は体性感覚認知処理とも異なり，特異的であることが振幅低下は認められなかった。また，顔刺激の際にのみ，示された。

後半において N2・P2 潜時が有意に遅くなった。体性感（5）暑熱環境下におけるヒト体性感覚認知処理過程の特性
中田大貴 1，大城

岬 2，難波真里 2，芝﨑学1

（１奈良女子大学 研究院生活環境科学系，2 奈良女子大学 人間文化研究科）

本研究では，暑熱環境下における体性感覚認知処理のション，暑熱負荷終了後を第 5 セッションとし，それぞ特性を明らかにするために，体性感覚誘発電位

れで体性感覚誘発電位を記録した。また，別日に実施し（somatosensory-evoked potentials; SEPs）を用いて検討したタイムコントロール条件として，暑熱負荷せずに暑熱た。被験者は 15 名の成人男性とし，実験条件を暑熱条

負荷条件と同じ時間間隔で，体性感覚誘発電位を記録し件，タイムコントロール条件として，別日に 2 回計測した。実験の結果，電極 C4’における P14 成分，N20 成分，

た。体性感覚誘発電位は左手の正中神経を 3 Hz で刺激すN60 成分，ならびに電極 Fz における P14 成分，N18 成

ることで記録し，電極 C4’で記録される P14 成分，N20

分，P22 成分の潜時は，体温の上昇とともに有意に短縮

成分，P25 成分，N35 成分，P45 成分，N60 成分の潜時とした。さらに，電極 C4’における P25 成分と N60 成分，

振幅，電極 Fz で記録される P14 成分，N18 成分，P22 成

電極 Fz における N30 成分の振幅は，体温の上昇ととも

分，N30 成分の潜時と振幅を解析対象とした。暑熱条件に有意に減少した。これらの結果から，体性感覚認知処

では，暑熱負荷前を第 1 セッション，暑熱負荷開始直後

理に関わる神経伝導は，体温の上昇とともに速まるが，を第 2 セッション，食道温が 1.0 °C 上昇した時点を第 3

その脳内神経活動は暑熱負荷によって影響を受けるこセッション，食道温が 2.0 °C 上昇した時点を第 4 セッとが示された。

（6）高温培養による組織工学的ヒト iPS 心筋組織内残存未分化 iPS 細胞除去手法開発
松浦勝久 1, 2（1 東京女子医科大学 先端生命医科学研究所，2 東京女子医科大学 循環器内科）

安全かつ効果的な iPS 細胞を用いた再生医療の実現に一方，iPS 細胞のアポトーシスを誘導し，特に iPS 細胞

は，移植組織内の未分化 iPS 細胞除去による腫瘍リスク

単培養ではほぼすべての細胞が細胞死に至った。さらに軽減が不可欠である。本研究では，42℃培養におけるヒ42℃培養後に作成された心筋シートをヌードラット皮ト iPS 細胞由来組織工学的心筋組織内残存未分化 iPS 細下に移植すると，心筋の生着は観察された一方で，腫瘍胞除去の可能性について検討した。2 日間の 42℃培養は，形成は認めなかった。iPS 細胞と心筋細胞では，42℃培

iPS 細胞由来心筋細胞の細胞数の減少や細胞死を誘導せ

養後時間依存的に TRPV-1 の発現が上昇したが，iPS 細ず，また心筋関連遺伝子発現および自律拍動も維持する胞における TRPV-1 の発現は心筋細胞に比して有意に高422

研究会報告く，また siRNA により TRPV-1 をノックダウンすると胞への影響少なく iPS 細胞死を誘導できることも明らか

42℃培養による iPS 細胞死が抑制されたことから，iPS 細となった。以上より，高温培養は，iPS 心筋組織内残存未胞は心筋細胞より TRPV-1 の発現が高いことで，42℃培

分化 iPS 細胞を簡便に除去する手法として有用であると養による細胞毒性が早期に出現する可能性が示唆され考えられた。

た。また TRPV-1 活性化薬である OLDA もまた，心筋細（7）温度応答的な新規寿命制御因子コシャペロン daf-41/p23 の分子機能堀川

誠 1, 2，瀬藤光利 1, 3，Adam Antebi2（1 浜松医科大学 医学部 細胞分子解剖学講座,
2 Max-Planck Institute Biology of Aging [Germany]，
3 国際マスイメージングセンター）

無脊椎動物から脊椎動物に至る幅広い変温動物におい線虫の標準的な飼育環境(20°C)では野生株と同等の寿命て，環境温度は個体寿命の重要な決定因子であり，個体寿であった。さらに，遺伝学的解析により，高温環境(25℃)

命と環境温度は逆相関を示す事が知られている。しかしなでは daf-41 がインスリンシグナルおよび熱ストレス応答

がら，温度による寿命制御の分子メカニズムは殆ど明らか機構を介して寿命制御を行っている事を明らかにした。低になっていない。

温環境(15℃)では，daf-41 とステロイド受容体 daf-12/LXR

私は，線虫（Caenorhabditis elegans）を用いた環境応答
的な寿命制御遺伝子のスクリーニングにおいて，温度応答
的に寿命制御を行う新規遺伝子としてコシャペロン p23が相互作用する事により寿命制御を行っている事を明らかにした。
研究会では，
低温環境における寿命制御メカニズムの新の線虫ホモログ daf-41 を同定した。
この daf-41 変異体は，

規発見を中心に発表を行いたいと考えている。

高温環境(25℃)で野生株より約 40％長寿となり，逆に低温(参考文献: MHorikawa et al. 2015 PLos Genet.）

環境(15℃では野生株より寿命が約 30%減少した。また，（8）新規な褐色脂肪化誘導因子・分泌糖タンパク質 CREG１
楠堂達也 1,2，橋本理尋 2，竹内

環 2，片岡直也 3，山下

均2

（１帝塚山学院大学 人間科学部，2 中部大学 生命健康科学部，3 名古屋大学大学院 医学研究科）
褐色脂肪細胞はエネルギーを熱に変えて消費する細胞と褐色脂肪マーカーである UCP1 の発現が上昇し，CREG1であり，小動物では寒冷時の体温維持やストレス時の発熱の発現を抑止すると UCP1 の発現は抑制された。マウス個などに重要な役割を果たしている。近年，褐色脂肪細胞が体においても鼠蹊部脂肪組織に CREG1 を発現させると組ヒトにおいても存在するだけでなく，メタボリックシンド

織中の UCP1 の発現が有意に上昇し，褐色脂肪様の細胞がロームの発症とも関係していることが示され，褐色脂肪組

観察された。また，浸透圧ポンプを用いて CREG1 タンパ織の活性化や増量がメタボ対策の１つとして注目されてク質を持続投与した所，体重増加が抑制された。以上の結いる。我々は褐色脂肪化に伴って発現量が上昇する遺伝子

果，CREG1 は抗肥満に有効な新規な褐色脂肪化因子であの１つとして Cellular Repressor of E1A-stimulated genes 1

ることが明らかになった。今回の発表では，CREG1 の褐(CREG1)を同定し，褐色脂肪化に対する作用を検討し以下

色脂肪化作用に関するこれまでの我々の研究成果についの結果を得た。培養細胞系において CREG1 を発現させるて報告する。

423

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（9）褐色脂肪細胞の活性化により核に集積するリン酸化タンパク質
水谷嶺，井上智博，森口剛介，松村潔（大阪工業大学 工学部 生命工学科 工学研究科 生体情報研究室）
討した。

背景と目的
褐色脂肪組織(BAT)は燃える脂肪とも呼ばれ，新生児や冬眠動物に豊富に存在し，熱産生にかかわっている。
BAT は最近の研究で一部の成人にも確認され，その機能結果
マウス個体での実験では寒冷暴露群の BAT 核分画で65kD 付近のバンドが検出された。

を高めることが生活習慣病の予防に繋がると期待され

ラット BAT 初代培養細胞の核分画ではベータ受容体ている。これまでの私たちのグループの実験で，マウス

アゴニスト（Isoproterenol）刺激により 45kDa 付近でバンを寒冷曝露すると BAT においてリン酸化 Nuclear Factor

ドが検出された。

Kappa-B (NFkB) p65 に対する抗体で認識されるタンパク考察

質が核に集積することが明らかとなった。しかしこのタ

マウス個体ではこの抗体がリン酸化 NFkBp65 を検出

ンパク質が本当にリン酸化 NFkB p65 なのか，そしてそしている可能性が高い．ラット BAT 初代培養細胞で，異の機能は何か不明である。本研究ではマウス個体 BAT と，なる分子量のタンパク質が検出された理由は不明であラット初代培養細胞 BAT において，活性化により核にる。

集積し，上記抗体で認識されるタンパク質の分子量を検（10）社会心理ストレスによって活性化される腹側前頭前皮質—視床下部背内側部の神経投射は褐色脂肪熱産生と体温上昇を駆動する
片岡直也 1，中村和弘 1, 2
（1 名古屋大学大学院 医学系研究科 統合生理学，2 JST さきがけ）
心理ストレスは視床下部背内側部(DMH)から吻側延

生と体温上昇が大きく減弱した。そこで，vmPFC から

髄縫線核(rMR)への直接の神経投射を活性化し，褐色脂DMH への直接の神経投射が褐色脂肪熱産生出力に機能

肪組織熱産生や血圧・脈拍の上昇を引き起こす。しかしするか検証を行った。光駆動性カチオンチャネル，ChIEFながら，ストレス信号が交感神経性ストレス反応を駆動をウイルスを用いて vmPFC ニューロンに発現させると，している DMH ニューロンを活性化するメカニズムは明

ChIEF を含むその軸索終末が DMH に分布していた。こらかになっていない。そこで，我々は DMH へストレスの軸索終末へ光照射を行うと，褐色脂肪交感神経活動と信号を入力する脳領域の探索を行った。

褐色脂肪組織温度が上昇した。以上の結果から，心理ス

社会的敗北ストレスをラットに与えると，腹側前頭トレスは，vmPFC から DMH への興奮性神経伝達を活性前皮質(vmPFC)から DMH へ投射するニューロンが神経化することにより，DMH から rMR への交感神経遠心路の活性化マーカーである Fos を発現することが明らかとを活性化させ，ストレス性の褐色脂肪熱産生を惹起するなった。さらに，vmPFC へ神経抑制剤を微量注入すると，とともに，その熱産生によって体温上昇を引き起こすも社会的敗北ストレスによって惹起される褐色脂肪熱産のと考えられた。

424

研究会報告（11）ニューロペプチド Y は延髄網様体 GABA ニューロンを介して熱産生抑制を行なう
中村佳子 1，柳川右千夫 2，Shaun F. Morrison３, 中村和弘 1,4（１名古屋大学大学院医学系研究科統合生理学，2 群馬大学大学院医学系研究科遺伝発達行動学，3Departmentof Neurological Surgery, Oregon Health & Science University, USA，４PRESTO, JST）
ニューロペプチド Y (NPY)は，飢餓の情報が胃などの胞性網様核のニューロンは，褐色脂肪熱産生の抑制に関末梢臓器から脳へ伝わると視床下部弓状核のニューロ

わることが示唆された。さらに，NPY を視床下部室傍核ンから放出されるペプチドであり，視床下部室傍核へとに作用させることによって引き起こされる熱産生抑制

放出されると，摂食量が増し，代謝抑制として熱産生がが，延髄中間網様核と延髄小細胞性網様核のニューロン抑制される。しかしながら，この飢餓反応の発現に関わの活動を抑制すると起こらなくなったことから，視床下る中枢神経回路メカニズムはほとんど明らかになって部の NPY による熱産生の抑制にこれらの延髄網様体

いない。そこで，私たちは，神経解剖学，in vivo 電気生

ニューロンが関わっていることが示唆された。また，unit

理学などの方法を用いてその中枢経路を探索した。神経recording や juxta-cellular labeling の手法を用いて延髄中

トレーサー解析によって，交感神経プレモーターニュー

間網様核と延髄小細胞性網様核の単一の GABA 作動性

ロンの存在する延髄縫線核に投射する多数の GABA 作

ニューロンの活動を記録することで，視床下部 NPY の

動性のニューロンを延髄中間網様核と延髄小細胞性網作用に由来する飢餓反応の神経信号伝達が，こうした延様核に発見した。この網様体領域に GABAA 受容体の拮

髄網様体の GABA 作動性ニューロンを活性化し，褐色脂抗薬であるビククリンを注入し，神経細胞を刺激したと

肪熱産生の交感神経プレモーターニューロンを抑制す

ころ，麻酔ラットの褐色脂肪組織の交感神経活動が抑制ることを示すデータを得た。

された。これらのことから，延髄中間網様核と延髄小細（12）Hypometabolism during Torpor in Mice is Dominated by Reduction in the Sensitivity of the
Thermoregulatory System
休眠マウスの代謝低下は熱産生フィードバックのオープンループゲインの低下が主たる要因である
砂川玄志郎，高橋政代（理化学研究所 多細胞システム形成研究センター 網膜再生医療研究開発プロジェクト）
再生医療を普及させるためには，組織・臓器のストッすると，冬眠動物の温度制御は熱産生系の理論的リファ

ク技術及び安全な輸送技術の確立はきわめて重要であ

レンス温度（TR ）及びネガティブフィードバックの開る。組織・臓器の長期保存には組織の代謝を落とすこと

ループゲイン（H）の両者の低下によるものであることが有効であるが，現在は冷やすことで代謝を抑制していがわかっている。一方で，休眠マウスの体温制御がどのる。マウスを含む一部の哺乳類は冬期や飢餓時に能動的ようなメカニズムで起きているか明らかではない。そこに基礎代謝を低下させる種が存在する。季節単位の低代で，マウス休眠を様々な環境温度で誘導し，休眠中の体謝を冬眠（hibernation），数時間単位の低代謝を休眠

温制御のパラメータを推定したところ，C57BL/6J マウス（torpor）と呼ぶが，いずれも基礎代謝が低下することででは TR が 3.8℃の低下に留まったのに対し，H は 88％の結果的に体温が低下する。そこで，我々はマウス休眠を低下がみられ，冬眠動物との差は小さかった。今後はさモデルとして，人間の組織・臓器を安全に低代謝状態にらなる条件検討を行い，マウスの系統間で休眠時の体温導く手法を検討している。哺乳類の体温制御を放熱系と制御メカニズムにどのような相違点があるか検討して熱産生系の２つのフィードバック・ループでモデリング

いきたい。

425

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（13）Involvement of extracellular Ca2+ in the heat-evoked activation of green anole TRPA1
Erkin Kurganov1,2, Makoto Tominaga1,2,3（1Division of Cell Signaling, NIPS，
2The Graduate University for Advanced Studies, SOKENDAI，
3Okazaki Institute for Integrative Bioscience）

Transient receptor potential, ankyrin 1 (TRPA1) is a

activation of green anole TRPA1 (gaTRPA1). In this study, we

nonselective cation channel consisting of four subunits, each of

focus on extracellular Ca2+-dependent heat sensitivity ofwhich contains six transmembrane segments handed by

gaTRPA1 by comparing gaTRPA1 with other heat-activatedcytoplasmic N and C termini. Although many TRP channel

TRPA1s from rat-snake and chicken. We found that, rat-snake

family members contain the range of 3-6 ankyrin repeats (AR)and chicken TRPA1s are activated by heat with small inward

within the N-terminal region, TRPA1 is distinguished by having

currents in the absence of extracellular Ca2+. We identified

an unusually large number of such repeats (16-17 ARs). A

negatively charged amino acid residues in gaTRPA1, chTRPA1

number of studies have shown that intracellular Ca2+ is a key

and rsTRPA1 near outer pore for activation by heat in theregulator of many TRP channels, including TRPA1. In thepresence of extracellular Ca2+. These results suggest that TRPA1

previous study, we found that extracellular Ca2+, but notfrom green anole, chicken and rat-snake need extracellular Ca2+

intracellular Ca2+ plays an important role in heat-evokedfor heat-evoked full activation.

（14）Characterization of malarial mosquitoes’ TRPA1
Tianbang LI1,2, Wuping SUN1,2, Makoto TOMINAGA1,2（1Department of Physiological Sciences, SOKENDAI，
2Division of Cell Signaling, Okazaki Institute for Integrative Bioscience (NIPS)）

Mosquito vectors have long been recognized as a crucial

TRPA1 channel genes of those mosquito species. It wasdeterminant for transmission of malaria and other epidemic

examined that AgTRPA1a/b are activated by both heat anddiseases in tropical and subtropical area. Transient receptor

several naturally produced aldehydes through calcium imaging

potential channel, subfamily A, member 1 (TRPA1) channel ofand whole-cell patch-clamp recording. Moreover, themosquito is a key transducer of various sensory stimulations,temperature

which plays an important role in nociception and its

AgTRPA1b and AaTRPA1b have been calculated to be quite

orthologues have been reported to be specific repellent targets.

similar values. By further laboratory assay of the behavior of

Nevertheless, the physiological characteristics of malaria

mosquitoes with the potential repellents, better understanding

mosquitoes’ TRPA1 channels are not completely unveiled. In

for TRPA1 functions of different mosquito species will bethis project, two TRPA1 isoforms of Anopheles gambiae (Ag),achieved and new control methods for mosquito could be

Anopheles Stephensi (As) and Aedes aegypti (Aa) mosquitoes,

developed.

TRPA1a and TRPA1b were investigated. Here we cloned

426

thresholdsforheat-evoked

activationof研究会報告（15）生理的味覚性発汗神経路は温熱性発汗神経路と異なる：
味覚性半側発汗障害例の病態解析による TRPV1 刺激性発汗経路の推定
犬飼洋子，岩瀬敏（愛知医科大学 医学部生理学講座）

生理的味覚性発汗は，主にカプサイシンを含む辛い物

激）やその他の味覚刺激物質を舌尖に塗布，2. 温熱発汗を食べたときに，口唇周辺部で反射性に対称性に起こる。

試験（室温 40℃）を施行し，発汗分布（Minor 法：ヨウ口 腔 内 の 三 叉 神 経 な ど の transient receptor potential

素デンプン反応）と皮膚温分布（サーモグラフィ）を観

vanilloid 1（TRPV1）が刺激され，興奮が三叉神経脊髄路

察した。舌 TRPV1 刺激で，発汗と皮膚紅潮は顔面左側で核から交感神経下行路を伝わり頸部交感神経から顔面減退，皮膚温は額左側で下がらなかった。舌 TRPA1，他

皮膚の汗腺へ至るためと推定されている。顔面の発汗神の味覚による味蕾刺激では，皮膚温に左右差はなかった。

経は三叉神経各枝に沿うとされているが，味覚性発汗経

暑熱負荷では，顔面の発汗と紅潮は対称性であった。脳路と温熱性発汗経路との異同は不明である。今回，味覚幹 MRI に異常なし。以上，口腔内 TRPV1 由来の発汗と性発汗が半側で障害され，温熱性発汗は左右差がない 1

皮膚紅潮（おそらく三叉神経─顔面神経反射）が顔面左例で，障害部位を検討し，味覚性発汗経路を推定した。

半側で減退し，温熱性発汗と紅潮（三叉神経経由）は対25 歳の男性。辛い物を食べると，顔面右側に多汗を自覚。

称性であったことから，病巣は左顔面神経と思われ，口味覚障害なし。発症時期は不明。Horner 症候群なし。1.

腔内 TRPV1 刺激性発汗神経は顔面神経を走行している

口腔内刺激発汗試験：中等温下でタバスコ®（TRPV1 刺可能性がある。

（16）水循環ベストとプレクーリングの併用による暑熱負担の軽減効果
時澤健，ソン スヨン，岡龍雄，安田彰典（独立行政法人 労働安全衛生総合研究所）

フィールドで実施可能なプレクーリング（Pre-Cooling）

深部体温（直腸温）の上昇は，CN が 0.8 ± 0.1℃であっの方法として，我々は手足の冷却と送風による効果を検証たのに対し，WV は 0.5 ± 0.1℃と有意に減少し（33%減），

し，暑熱下歩行中の深部体温の上昇を半減させることを報PC+WV は 0.2 ± 0.1℃とさらに減少した（73%減）。全身告した。本研究ではさらなる軽減効果を狙い，フィールド

平均皮膚温の上昇は，CN の 3.2 ± 0.3℃に対し，WV が 2.5用の水循環ベストを着用する影響を検証した。

± 0.3℃と有意に低く，PC+WV も同程度に低値を示した

健常成人男性を対象に，歩行中に水循環ベストを着用す（2.5 ± 0.3℃）。温度感覚および温熱的不快感は，CN と比る試行（WV），プレクーリングとして手足の冷却，顔へ較し WV および PC+WV で有意に低かったものの，WV との送風，および水循環ベストの着用を行い，歩行中に水循

PC+WV の間で差は認められなかった。

環ベストを着用し続ける試行（PC+WV），および身体冷

深部体温の上昇を抑制する効果として，
水循環ベストと却を行わないコントロール試行（CN）を行った。3.0 km/h

プレクーリングは併用することで加算的に作用する可能の歩行を，室温 33℃・相対湿度 60％の環境下で防護服を性がある。

着用し 1 時間行った。

427

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（17）頸髄損傷者と健常者における暑熱・寒冷負荷に対する皮膚血管応答の比較
上條義一郎 1，芝崎

学 2，Jan van der Scheer3，中田朋紀 1，木下利喜生 4，

児嶋大介 4，橋崎孝昌 4，川西

誠 4，大野千種 4，西村行秀 1，田島文博 1（１和歌山県立医科大学 リハビリテーション医学，2 奈良女子大学 生活環境学部
3Loughborough Univ. Peter Harrison Centre for Disability Sport
4 和歌山県立医科大学附属病院

リハビリテーション部）【目的】交感神経活動が障害されている頸髄損傷者(CSCI)

CVCthigh は両群で上昇した。

と健常者(AB)において暑熱・寒冷負荷時における皮膚血

寒冷負荷【方法 2】被験者に同スーツを着用させ，同様に

管反応を比較した。

10 分間の臥位安静データを測定後，寒冷負荷として 25℃

暑熱負荷【方法 1】被験者に水循環スーツ(上着・パンツ)の水に流し，Tsk を約 2℃まで低下させた。感覚残存領域を着用させ，
33℃の水を流して 30 分以上臥位安静とした。

（sens）および麻痺領域（insens）における皮膚血流速度を10 分間の安静データ測定後，暑熱負荷として上着・パンスーツで覆った場合（cover）と覆わなかった場合（uncover）

ツにそれぞれ 36℃，50℃を流し，食道温（Tes）を 1℃までで測定し，同様に皮膚血管コンダクタンス（CVCsens ・上昇させた。平均（Tsk）・大腿部皮膚温（Tleg），血圧をCVCinsens）を求めた。
【結果 2】
AB 群では両条件で CVCsens，

モニターしながら，胸・腹・大腿部の皮膚血流速度（レーCVCinsens ともに低下した。CSCI 群では uncover 条件で

ザー・ドップラー法）を測定し，それぞれ平均血圧で除し

CVCsens ，CVCinsens は低下しなかったが，cover 条件でて皮膚血管コンダクタンス（CVCchest・CVCabdo・CVCthigh）

CVCinsens が低下した。

を算出した。【結果 1】暑熱負荷により Tsk と Tleg は全群【結論】CSCI では全身性暑熱・寒冷刺激に対する皮膚血でそれぞれ約 3℃，
7℃上昇し，CVCchest は AB 群で上昇し，管応答は欠如しているが，局所刺激に対する同応答は機能

CSCI 群では上昇せず，CVCabdo も同様の傾向を認めたが，している。

（18）皮内マイクロダイアリシスを用いたノルアドレナリンの測定
芝﨑

学 1，上條義一郎 2，中田朋紀 2，木下利喜生 2，橋﨑孝昌 2，
大野千種 2，西村行秀 2，田島文博 2（１奈良女子大学 生活環境学部， 2 和歌山県立医科大学 リハビリテーション医学）

皮膚血管は，
ノルアドレナリンを放出するアドレナリン試みた。大腿部に皮内マイクロダイアリシスを留置し，90作動性血管収縮神経とアセチルコリンを放出するコリン

分以上の安静後，交感神経終末からノルアドレナリンの遊作動性血管拡張神経によって支配されている。前者からは離を促進するチラミンを投与した。チラミンは生理食塩水

ノルアドレナリンだけでなく，神経ペプチド Y も放出さを用いて 10-8, 10-5, 10-4, 10-3, 10-2M の５濃度を各 8 分間，れ，皮膚血管収縮反応に貢献していることが知られている。

毎分 4 間，の灌流速度で投与した。

しかし，これまでのヒトの皮膚血管に関する研究ではノル

個人差によるバラツキが大きかったものの，いずれのグアドレナリン受容体の作動薬や拮抗薬を用いた研究が主

ループにおいてもノルアドレナリンを検出することがで

で，ノルアドレナリンの実測の報告はみあたらない。

き，タキフィラシーによると思われる減弱が認められた。

本研究では，
交感神経活動が障害されている頸髄損傷者（CSCI）と健常者（AB）を被験者とし，マイクロダイア
リシスを用いて皮内におけるノルアドレナリンの実測を

428

また，本研究では皮内でドーパミンがチラミンの容量依存性に増加することが確認された。

研究会報告18．痛みの理解を目指した先端的アプローチ
2017 年 1 月 30 日－1 月 31 日
代表・世話人：津田誠（九州大学大学院薬学研究院 ライフイノベーション分野）

所内対応者：富永真琴（岡崎統合バイオサイエンスセンター 細胞生理部門）（１）細径線維侵害受容器終末の ASIC3 を介した遅発性筋痛の末梢神経機構
田口

徹 1,2, 松原崇紀 2, 林

功栄 2, 尾崎紀之 3, 西条寿夫 1, 山中章弘 2, 水村和枝 4（1 富山大学 医学薬学研究部 神経・整復学講座，2 名古屋大学 環境医学研究所 神経系分野 II
3 金沢大学

医薬保健研究域 医学系 機能解剖学分野）（２）Structural basis for TRPA1 inhibition by HC-030031 utilizing species-specific differences
Rupali Gupta1,2 , Shigeru Saito1,2 , Yoshiharu Mori3,4, Satoru Itoh3,4, Hisashi Okumura3,4, Makoto Tominaga1,2（1Division of Cell Signaling, Okazaki Institute for Integrative Bioscience (NIPS)，
2Department of Physiological Sciences, SOKENDAI，3Research Center for Computational Science, IMS，
4Department of Structural Molecular Science）（３）神経障害性疼痛におけるRNA編集異常
内田仁司 1，崎村建司 1，伊藤誠二 2（１新潟大学 脳研究所 細胞神経生物学分野, 2 関西医科大学 医化学講座)（４）炎症性疼痛におけるスフィンゴ糖脂質の機能渡辺俊，佐川眞美，森田元樹，田辺光男（北里大学薬学部薬理学教室）（５）骨神経免疫トライアングル理論を基盤とした真菌感染随伴疼痛の発生機構ならびにその生物学的意義に関する一考察丸山健太 1，高山靖規 2，富永真琴 2，審良静男 1，Mikael M Martino3，余川 隆 4（1 大阪大学免疫学フロンティア研究センター， 2 岡崎統合バイオサイエンスセンター細胞生理研究部門
3 モナコ大学オーストラリア再生医学研究所，4 バイオビュー生体機能イメージングセンター）（６）ストレス性機能性胃腸症の胃痛覚過敏に肥満細胞に発現する CRF2 が関与する
小酒井友 1，堀紀代美 1，Aye Aye Mon1，白石昌武 1，中村恒夫 1，奥田洋明 1，尾﨑紀之 1（１金沢大学 医薬保健研究域医学系 機能解剖学）（７）針穿刺の痛みの評価を目的としたフォンフライフィラメントによるラットの足底刺激に関する行動学的及び電気生理学的解析
青柳誠司 1，武田侑也 1，鈴木昌人 1，歌

大介 2，安東嗣修 2（１関西大学 システム理工学部，2 富山大学 医学薬学研究部）（８）オキサリプラチン誘発性冷刺激過敏応答におけるTRPA1の関与
三宅崇仁 1, 中村彩希 1, 趙萌 1, 宗可奈子 1, 井上圭亮 2, 沼田朋大 3, 高橋重成 2,
白川久志 1, 森

泰生 2, 中川貴之 1,4, 金子周司 1（1 京都大学大学院 薬学研究科 生体機能解析，2 京都大学大学院 工学研究科合成生物化学，
3 福岡大学医学部 生理，4 京都大学医学部附属病院 薬剤部）

（９）シュワン細胞に対するタキサン系および白金系抗がん剤の異なる影響：
抗がん剤誘発末梢神経障害の発症との関連
今井哲司，小柳円花，中里唯，松本真有奈，松原和夫，中川貴之（京都大学医学部附属病院 薬剤部）

429

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（10）Paclitaxel 誘起神経障害性疼痛へのマクロファージ由来 high mobility group box 1 の関与
堂本莉紗１，山岨大智１，山西広樹１，関口富美子１，坪田真帆１，西堀正洋 2，川畑篤史１（1 近畿大・薬・病態薬理，2 岡山大院・医・薬理）（11）抗がん薬オキサリプラチン誘起神経障害性疼痛へのCav3.2 T型Ca2+チャネルとHMGB1の関与について
坪田真帆 1，福田亮太郎 1，関口富美子 1，宮崎貴也 1，堂本莉紗 1，安井洋樹 1，
山下莉加 1，西田武司 1,2，石倉宏恭 2，西堀正洋 3，川畑篤史 1（1 近畿大学 薬学部 病態薬理，2 福岡大学 医学部 救命救急，3 岡山大学大学院

医歯薬学総合 薬理）（12）母子社会分離ストレスマウスの恐怖関連行動の解析－痛みの「恐怖回避モデル」解明を目指して
小山なつ，Kenny Daun，等 誠司（滋賀医科大学 生理学講座）（13）下肢アロディニア成立における扁桃体中心核の役割
杉本真理子，高橋由香里，加藤総夫（東京慈恵会医科大学 神経科学／痛み脳科学センター）（14）中枢機能障害性疼痛患者における脳部位間の機能的結合と背景要因・心理指標との関連：安静時 fMRI による検討
柴田政彦，寒 重之（大阪大学大学院 医学系研究科 疼痛医学寄附講座）（15）成熟ラット脊髄膠様質ニューロンの自発性興奮性シナプス伝達に及ぼすオレキシンAとオレキシンBの作用王翀，藤田亜美，鈴木里佳，馬郡信弥，平尾崚，熊本栄一（佐賀大学 医学部 生体構造機能学講座 神経生理学分野）（16）線維筋痛症モデルを用いた脊髄後角へのシグナル伝達機構解析
歌大介 1，宮原謙一郎 2，坪島功幸 2，安東嗣修 1，西条寿夫 2，水村和枝 3，田口徹2

（１富山大学 医学薬学研究部 応用薬理学教室，2 富山大学 医学薬学研究部 神経・整復学講座
3 中部大学

生命健康科学部 理学療法学科）（17）脊髄 high mobility group box-1 (HMGB1) を介した脳卒中後疼痛発症機序における脊髄 HMGB1 関連受容体とグリア細胞の関与
松浦

渉 1，原田慎一 1，劉括約 2，西堀正洋 2，徳山尚吾 1（１神戸学院大学 薬学部 臨床薬学研究室
2 岡山大学

大学院医歯薬総合研究科 薬理学研究室）（18）脳卒中後疼痛に対する dimethylarginine dimethylaminohydrolase 1 (DDAH1)の関与
原田慎一 1，松浦（1 神戸学院大学

薬学部

臨床薬学研究室， 2 神戸学院大学

渉 1，鷹野正興 2，徳山尚吾 1

薬学部

分子細胞生物学研究室）（19）脊髄痛覚伝達におけるL-乳酸の役割
大澤匡弘，宮本啓補，粂

和彦（名古屋市立大学 大学院薬学研究科 神経薬理学分野）（20）2 型糖尿病発症カニクイザルの脊髄後角におけるケモカイン発現変動
木口倫一 1,2，Huiping Ding2，雑賀史浩 1，松﨑伸介 1，岸岡史郎 1，Mei-Chuan Ko2（１和歌山県立医科大学医学部

薬理学,

2Dept. Physiol. Pharmacol., Wake Forest Univ. Sch. Med）

（21）慢性頭痛モデルの開発及び Photophobia 発症メカニズムの解明
田代晃正（防衛医科大学校 生理学講座）（22）Macrophage in trigeminal ganglion contributes to ectopic orofacial pain following inferior alveolar nerve injury
Dulguun Batbold1, Masamichi Shinoda2 Yamaguchi Satoshi1 and Koichi Iwata2（1Department of Maxillofacial Surgery, Tokyo Medical and Dental University，
2Department of Physiology, Nihon University School of Dentistry）

430

研究会報告（23）難治性疼痛治療を目指した PACAP 特異的受容体アンタゴニストの開発
髙﨑一朗 1，渡辺

藍 1，長島涼太 1，合田浩明 2，豊岡尚樹 1，宮田篤郎 3，栗原崇3

（１富山大学 大学院理工学研究部（工学），2 昭和大学 大学院薬学研究科，3 鹿児島大学

大学院医歯学総合研究科（医学））（24）慢性疼痛における一次体性感覚野興奮・抑制バランスの役割
江藤

圭 1，石川達也 1,2，鍋倉淳一 1（１生理学研究所 生体恒常性発達研究部門,2 福井大学 医学研究科）（25）自発運動による脳報酬系の活性化とExercise-induced hypoalgesia
勝也 1，仙波恵美子 1,2

上（１和歌山県立医科大学 リハビリテーション医学講座，2 大阪行岡医療大学 医療学部）（26）腹側被蓋野内モルヒネ活性化細胞の活動制御による神経障害性疼痛への影響
渡邉

萌 1，成田年 1,2（１星薬科大学 薬理学教室，2 星薬科大学 先端生命科学研究センター (L-StaR)）（27）脳内 GPR40/FFAR1 シグナル活性化は社会敗北ストレスによる痛みの回復遅延を抑制する
相澤風花，中本賀寿夫，徳山尚吾（神戸学院大学 薬学部 臨床薬学研究室）（28）GPR40/FFAR1 は内因性疼痛抑制機構に関与する
栗原

崇 1，千々和可怜 1，用皆正文 1，水沼亮太 1，神戸悠輝 1，
平澤

明 2，中本賀寿夫 3，徳山尚吾 3，宮田篤郎 1（1 鹿児島大院 生体情報薬理，2 京都大院 薬理ゲノミクス，3 神戸学院大 薬 臨床薬学）（29）脊髄後角における interleukin-31 による痒み情報伝達機構に関する解析
間越祐貴，歌

大介，安東嗣修（富山大学大学院 医学薬学研究部 応用薬理学研究室）（30）かゆみ止め成分クロタミトンの作用機序の解明
橘高裕貴 1，富永真琴 1,2,3（１岡崎統合バイオサイエンスセンター 細胞生理研究部門
2 総合研究大学院大学

生理科学専攻,3 順天堂大学 環境医学研究所）（31）慢性掻痒に関与するアストロサイトSTAT3活性化メカニズム
白鳥美穂，山口千春，豊永穂奈美，津田誠（九州大学大学院薬学研究院ライフイノベーション分野）（32）【特別講演】脊髄後角インターニューロンの多様性と局所神経回路における役割
八坂敏一（鹿児島大学 医歯学総合研究科 免疫学分野）【参加者名】
太田大樹（帝京大学），田代晃正（防衛医科大学校），加鈴木俊章（名古屋大学），大澤匡弘・杉浦健之・岩城杏奈

藤総夫・高橋由香里・杉本真理子・小野里 尊・南 高岳・（名古屋市立大学），小山なつ（滋賀医科大学），中川貴

稲葉 祐（東京慈恵会医科大学），田辺光男・渡辺 俊（北之・今井哲司・松本真有奈・三宅崇仁・勇 昂一・緋山 遥・里大学），岩田幸一・篠田雅路・久保亜抄子（日本大学），

矢野佑一・荻原孝史（京都大学），天谷文昌（京都府立医Batbold Dulguun（東京医科歯科大学），山口敬介（順天堂科大学），田中達英・寺田雄紀（奈良県立医科大学），木大学），渡邉 萌・濱田祐輔（星薬科大学），内田仁司（新口倫一・上 勝也（和歌山県立医科大学），仙波恵美子（大潟大学），髙﨑一朗・田口 徹・歌 大介・間越祐貴・菊阪行岡医療大学），柴田政彦・丸山健太（大阪大学），青川 孝（富山大学），奥田洋明・堀 紀代美・中川達貴・

柳誠司（関西大学），川畑篤史・坪田真帆・堂本莉紗（近小酒井 友（金沢大学），那須輝顕・内村佳子（中部大学），畿大学），徳山尚吾・原田慎一・松浦 渉・相澤風花・野431

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

崎裕大（神戸学院大学），宮地孝明・真鍋 星（岡山大学），

本 岳（東レ㈱），新庄勝浩（日本イーライリリー㈱），津田 誠・白鳥美穂・林 良憲・今利一寿（九州大学），

増井邦晴（丸石製薬㈱）小林淳一（キッセイ薬品工業㈱），熊本栄一・藤田亜美・馬郡信弥・鈴木里佳（佐賀大学），

御領憲治（日産化学工業㈱），柿木隆介・古江秀正・江藤八坂敏一・栗原 崇（鹿児島大学），石井律子（マルホ㈱），圭・堀内 浩（生理学研究所），富永真琴・鈴木喜郎・齋夫馬慎一郎（塩野義製薬㈱），佐々木 淳（田辺三菱製薬

藤㈱），佃 美雪・二ノ宮理恵（花王㈱），渡邉修造・佐久Gupta・Erkin Kurganov・山野井 遊・Feng Xiaona・Tuminaite

間絵光・宍戸祐二・大西由英子（ラクオリア創薬㈱），森Inga（岡崎統合バイオサイエンスセンター）

茂・高山靖規・Derouiche Sandra・橘高裕貴・Rupali【概要】
末梢神経，脊髄後角，そして脳における分子・細胞・研究者による最新研究成果の発表，および双方の踏み込

個体レベルの研究から，痛みの受容，伝達・処理，認知，んだ意見交換を行い，痛みの真の理解を目指した新しい

さらには負の情動など各プロセスにおける仕組みが考え方や研究の方向性などを議論し，今後の研究の発展

徐々に明らかになっている。しかし，臨床での慢性疼痛

に繋げることを目的とする。加えて，将来我が国の疼痛は非常に複雑で，基礎研究からのエビデンスでは説明が研究をリードする若手研究者の育成においても大きな

困難，また治療薬が奏功しない等の基礎と臨床間の役割も持つ。

ギャップがある。故に，近年飛躍的に痛みの理解は進ん研究会では，鹿児島大学 八坂敏一先生が脊髄後角イ

だものの，その全容解明に向けてはまだ道半ばであり，ンターニューロンの多様性と局所神経回路における役本質に迫るような画期的な分子細胞メカニズムの発見

割について特別講演を行った。さらに，計 31 演題の一般が求められている。一方で，最近のジェネティックテク

演題では，一次求心性神経，脊髄後角，脳，そしてそれノロジーの発展，さらにその技術と解剖学や電気生理学，

ぞれの相互連関に注目した，疼痛の生理・病態の最新の行動薬理学的手法と組み合わせることで，特定の細胞，研究成果が発表され，痛みの理解を大きく前進させる新領域，時間的な遺伝子発現や機能制御が可能となり，従しい考え方や研究の方向性などが活発に議論された。ま来の痛みの感覚的・情動的神経メカニズムを大きく進展，た，参加者も 100 名を超え，大学等の助教・ポスドク・あるいは一新させる成果が次々と出はじめている。そこ

大学院生などの若手研究者も多く参加し，将来我が国ので，痛みの基礎および臨床研究者が一堂に会する研究会

疼痛研究をリードする若手研究者の育成という目的にを開催して，従来の一般演題に加え，特別講演を企画し，対しても期待通りの成果があった。

先端技術によって疼痛研究を展開する基礎および臨床（1）細径線維侵害受容器終末の ASIC3 を介した遅発性筋痛の末梢神経機構
田口

徹 1,2，松原崇紀 2，林功栄 2，尾崎紀之 3，西条寿夫 1，山中章弘 2，水村和枝 4（1 富山大学 医学薬学研究部 神経・整復学講座，2 名古屋大学 環境医学研究所 神経系分野 II，
3 金沢大学

医薬保健研究域 医学系 機能解剖学分野）

遅発性筋痛 (DOMS)は運動後１～２日目にピークとな

うち，どのサブタイプが DOMS に関与するかは不明である骨格筋の機械痛覚過敏を特徴とする。これまでに我々はり，本研究ではこの 2 点を調べた。DOMS モデルを用い，DOMS に筋 C 線維侵害受容器の機械感受性増大が関わる

単一神経記録による電気生理学実験を行ったところ，C 線

こと，また，酸感受性イオンチャネル (ASICs)の非選択的維に加え，筋 Aδ 線維の有意な機械感受性増大がみられた。

阻害薬 (amiloride)が DOMS の機械痛覚過敏を抑制するこ

DOMS モデルの筋に ASIC3 の選択的阻害薬 (APETx2, 2.2とを報告している。しかし，これまでに，１）DOMS に筋µM)を投与すると，増大した C 線維および Aδ 線維侵害受Aδ 線維の機械反応増大が関与するか，また，２）ASICs の容器の機械感受性は有意に減弱した。行動実験において432

研究会報告DOMS モデルの筋に APETx2 (2.2 µM)を投与すると機械逃

DOMS に関与することが明らかになった。これらの知見

避閾値が有意に上昇した。以上より，１）DOMS に筋 Aδ

は遅発性筋痛の末梢神経機構の一端として重要であると線維の機械反応増大が関与すること，２）少なくとも筋細考えられる。

径線維侵害受容器(Aδ/C 線維)終末に発現する ASIC3 が（2）Structural basis for TRPA1 inhibition by HC-030031 utilizing species-specific differences
Rupali Gupta1,2 , Shigeru Saito1,2 , Yoshiharu Mori3,4, Satoru Itoh3,4, Hisashi Okumura3,4, Makoto Tominaga1,2（1Division of Cell Signaling, Okazaki Institute for Integrative Bioscience (NIPS),
2Department of Physiological Sciences, SOKENDAI,
3Research Center for Computational Science, IMS, 4Department of Structural Molecular Science）

Pain is a harmful sensation that usually arises from noxious

CA, but did inhibit CA-evoked currents in human TRPA1

stimuli. Transient receptor potential ankyrin 1 (TRPA1) is one(hTRPA1) in a heterologous expression system using Xenopus

target for studying pain mechanisms. TRPA1 is known to beoocytes. Chimeric studies between fTRPA1 and hTRPA1, asactivated by various stimuli such as noxious cold, environmental

well as analyses using channel point mutants, revealed that airritants, and pungent natural products like cinnamaldehyde

single amino acid residue located in the linker region of the 4th(CA). Since TRPA1 is an attractive target for pain therapy, manyand 5th transmembrane domains in hTRPA1 significantly

TRPA1 antagonists have been developed and some function as

contributed to the inhibitory activity of HC. Molecular dynamics

analgesic agents. The responses of TRPA1 to agonists andsimulation suggested that HC stably binds to this amino acid.

antagonists vary among species and these species differences

These findings provide novel insights into the structure-function

have been utilized to identify the structural basis of activation

relationship of TRPA1 and could lead to the development ofand inhibition mechanisms.

more effective analgesics targeted to TRPA1.

HC-030031 (HC), a TRPA1

antagonist, failed to inhibit frog TRPA1 (fTRPA1) activity by（3）神経障害性疼痛における RNA 編集異常
内田仁司 1，崎村建司 1，伊藤誠二 2（１新潟大学 脳研究所 細胞神経生物学分野，2 関西医科大学 医化学講座）

神経損傷に起因する慢性疼痛（神経障害性疼痛）においる「RNA 編集」が知られている。イノシンはシトシンと塩て，一次知覚神経の機能変調は重要な役割を果たしている。

基対合し，翻訳時にはグアノシンとして認識されることか

その分子基盤には，遺伝子転写調節および翻訳後修飾を介ら，RNA 編集はアミノ酸置換を引き起こす。興味深いこと

する，痛み関連分子の発現量またはその活性の異常が関与に，RNA 編集によりアミノ酸置換が生じる主な基質は，イすることが指摘されてきた。一方，神経障害性疼痛におけオンチャネルや神経伝達物質受容体であり，RNA 編集は神る転写後調節の病態学的役割については，未解明な部分が経細胞の興奮性や伝達機能の調節に重要な役割を果たして多く，重要な研究課題が残されている。代表的な転写後修いる。これらの研究背景に基づき，神経障害性疼痛におけ

飾には，RNA レベルで遺伝暗号を書き換える，具体的にはる RNA 編集の病態学的役割を解析した。本発表では，その二本鎖 RNA 領域の特定のアデノシンをイノシンに変換す

解析結果について紹介する。

433

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（4）炎症性疼痛におけるスフィンゴ糖脂質の機能渡辺俊，佐川眞美，森田元樹，田辺光男（北里大学薬学部薬理学教室）

脂質二重層は多様な両親媒性脂質から構成されてお症性疼痛における機械的アロディニアはシアル酸分解

り，その一種であるスフィンゴ糖脂質はセラミドから生酵素の投与により緩和され，反対に健常動物へのガング

合成され，親水基として複雑で多様な糖鎖を有している。

リオシド投与によりアロディニアが引き起こされた。さこれらのスフィンゴ糖脂質は神経軸索の維持やミエリらに，炎症時にシアル酸を含むスフィンゴ糖脂質が皮膚ンとの相互作用などにおいて重要な機能を果たしていに出現することが明らかとなった。一方，糖脂質は多様ることが知られている。我々の以前の研究から，痛みのな糖転移酵素により糖が付加されて生成されていくの発生においてもスフィンゴ糖脂質が関与していること

で，炎症性疼痛における糖転移酵素の mRNA 発現量を後が示唆された。すなわち，スフィンゴ糖脂質の一種であ

根神経節や脊髄を採取し解析したところ，いくつかの糖るガングリオシド（糖鎖にシアル酸を含む）をマウス足

転移酵素の発現量変化が認められた。以上から，疼痛の底に投与したところ，皮下におけるグルタミン酸放出を制御においてスフィンゴ糖脂質が関与していることが介して痛覚過敏を引き起こすことが明らかとなった。炎示唆された。

（5）骨神経免疫トライアングル理論を基盤とした真菌感染随伴疼痛の発生機構ならびにその生物学的意義に関する一考察
丸山健太 1，高山靖規 2，富永真琴 2，審良静男 1，Mikael M Martino3，余川 隆 4（1 大阪大学免疫学フロンティア研究センター，
2 岡崎統合バイオサイエンスセンター細胞生理研究部門，
3 モナコ大学オーストラリア再生医学研究所，4 バイオビュー生体機能イメージングセンター）

先天性無痛症は温痛覚消失を伴った常染色体劣性のを理解するためには自然免疫―感覚神経―破骨細胞系

遺伝病である。温痛覚を担う後根神経節は自由神経終末のクロストーク探求を基盤とする「骨神経免疫トライア

を抹消に投射しているが，先天性無痛症患者ではこれら

ングル系」の解明が不可欠である。我々は数年前より痛の神経繊維が選択的に欠損する。興味深いことに，先天覚神経を遺伝学的手法によって除去したマウスとカン性無痛症患者には重篤な四肢骨折，細菌/真菌性の関節炎，ジダやその構成成分を用いた真菌性骨髄炎モデルなら骨髄炎といった障害が多発する。こうした易感染性・易びに resting state fMRI 解析を組みあわせることで，感覚

骨破壊性は身体に異常な力が加わってもそれを感知で神経の骨自然免疫系における機能の全貌解明に取り組きないことが原因であると漠然と考えられているが，骨んでおり，今回はその過程で明らかとなってきた真菌随代謝系や自然免疫系の異常が症状発現に寄与している

伴疼痛の詳細な分子機序ならびに「骨自然免疫系抑制

可能性については殆ど検討がなされていない。また，現ニューロン」の存在を示唆する遺伝学的証左についてご時点において感覚神経系と炎症性骨破壊の関連を調べ報告させていただく。

た研究は少なく，痛覚神経を欠損する患者の特徴的病態

434

研究会報告（6）ストレス性機能性胃腸症の胃痛覚過敏に肥満細胞に発現する CRF2 が関与する
小酒井友 1，堀紀代美 1，Aye Aye Mon1，白石昌武 1，中村恒夫 1，奥田洋明 1，尾﨑紀之 1（１金沢大学 医薬保健研究域医学系 機能解剖学）【目的】明らかな器質的病変が見られないにも関わらず

い行動薬理試験を行った。WAS 後の胃粘膜を取り出し痛みなどの上部消化管症状を呈する疾患として機能性

CRF，CRF2 受容体，urocortin(UCN)，肥満細胞の発現を胃腸症（FD）がある。本研究では，我々が開発・検討を調べた。

進めている FD の動物モデルを用い，ストレスを加えた【結果】WAS の反復負荷により胃の痛覚が亢進し，CRF1

ときの胃の痛覚の変化を調べ，痛覚の亢進への副腎皮質受容体拮抗薬は効果を示さなかったが，CRF 受容体拮抗

刺激ホルモン放出因子（CRF）ファミリーおよび IL-6 の薬及び CRF2 受容体拮抗薬で抑制され，更に IL-6 中和抗関与を調べた。

体による抑制傾向が見られた。胃粘膜には CRF，UCN1，【材料と方法】雄性ラットの胃にバルーン，僧帽筋に筋

UCN2 及び受容体である CRF2 が発現しており，肥満細電図測定用の電極を留置し，胃をバルーン伸展した時の胞との共発現も一部見られた。

筋電図の変化を胃の痛覚として測定した。1 日 1 時間の【結論】反復 WAS における胃の痛覚過敏には CRF2 受

Water avoidance ストレス（WAS）を 10 日間反復して負容体が関与しており，機能性胃腸症のメカニズムへの関荷し，経時的に胃の痛覚を評価した。また，拮抗薬を用与が示唆された。

（7）針穿刺の痛みの評価を目的としたフォンフライフィラメントによるラットの足底刺激に関する
行動学的及び電気生理学的解析
青柳誠司 1，武田侑也 1，鈴木昌人 1，歌

大介 2，安東嗣修 2（１関西大学 システム理工学部，2 富山大学 医学薬学研究部）

人間は蚊に刺されてもほとんど痛みを感じない。筆者

れよりフィラメントの番手と発火頻度とを対応づけるのうち青柳，鈴木は蚊の穿刺メカニズムの解明を行い，（電気生理学的解析）。 3) 開発した無痛針とコントロー

それに基づき痛みの軽減を目指したマイクロ注射針のルとしての市販針を麻酔下ラットの足底に穿刺し，この開発を行ってきた。今後動物実験により，この針の痛み際誘起される脊髄後角表層細胞の発火から 1), 2)の結果の評価を行う必要がある。

を用いて，針穿刺の痛みが反射反応を生じさせないほど

本研究では，以下のような痛みの評価方法を提案する。
1) フォンフライフィラメントでラット足底に刺激を与小さい，足をずらしたり足を上げたりする程度の痛みである，足を舐めるほど痛い，等の評価を行う。

え，生じた反応を，0 点:反応なし, 1 点:足をずらす, 2 点:

本報では，上記のうち 1)の行動学的解析の結果につい足を上げる, 3 点:足を舐める，としてスコア化する。これて報告する。フィラメントの番手が上がるほど反射行動

よりフィラメントの番手（ターゲットフォース）と反射のスコアも増加することが確認された。また 2)の電気生行動とを対応づける（行動学的解析）。 2) 脊髄後角表

理学的解析についても一部実施し，フィラメントの番手層細胞から in vivo 細胞外記録を行い，フォンフライフィと脊髄後角表層細胞の発火頻度との関係を調査した。

ラメント刺激により誘起された発火頻度を解析する。こ435

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（8）オキサリプラチン誘発性冷刺激過敏応答における TRPA1 の関与
三宅崇仁 1，中村彩希 1，趙萌 1，宗可奈子 1，井上圭亮 2，沼田朋大 3，高橋重成 2，
白川久志 1，森泰生 2，中川貴之 1,4，金子周司 1（1 京都大学大学院 薬学研究科 生体機能解析，2 京都大学大学院 工学研究科 合成生物化学，
3 福岡大学医学部 生理，4 京都大学医学部附属病院 薬剤部）

抗がん剤であるオキサリプラチンは，投与直後から 1

リプラチンの特徴的な代謝産物であるシュウ酸がプロ週間以内にかけて，冷たい物体に触れるとしびれ感に似リン水酸化酵素を阻害すること，それにより TRPA1 がた感覚異常を引き起こすことが知られている。この感覚

過酸化水素に対して過敏化することを見出した。これら異常の発症メカニズムに関して，Nav1.6 をはじめとしたの知見の冷刺激感受性に対する関与を調べるため in

イオンチャネルの関与が示されているものの，その全容

vitro において電気生理学的解析を行った結果，ヒトが明らかとなったわけではない。我々は以前より

TRPA1 は通常冷刺激に対しては反応しないが，低濃度のtransient receptor potential ankyrin 1（TRPA1）に着目して過酸化水素が存在しプロリン水酸化酵素を阻害した条

おり，コールドプレートを用いた実験において，オキサ

件においてのみ冷刺激に反応することが明らかとなっリプラチンを投与したマウスが過剰な逃避行動を見せ，た。以上より，ヒト TRPA1 は通常冷刺激を感知しない

TRPA1 の活動を薬理学的･遺伝学的に抑制すると，このが，ある条件が整うと冷刺激感受性を獲得することが示

逃避行動が抑えられることを示した。本研究においては唆された。

分子メカニズムのさらなる解明を目指した結果，オキサ（9）シュワン細胞に対するタキサン系および白金系抗がん剤の異なる影響：
抗がん剤誘発末梢神経障害の発症との関連
今井哲司，小柳円花，中里唯，松本真有奈，松原和夫，中川貴之（京都大学医学部附属病院 薬剤部）

【目的】タキサン系および白金系抗がん剤は，副作用

oxaliplatin (L-OHP)をシュワン細胞に処置したところ，いとして抗がん剤誘発末梢神経障害 (CIPN) を誘発するが，ずれも細胞生存率の減少ならびに MBP 発現低下が引き

その発症機序には不明な点が多い。一方，末梢神経にお起こされた。CDDP あるいは L-OHP 処置群では細胞形態

いて髄鞘を形成するシュワン細胞の機能異常が，末梢神に変化は認められなかったものの，ミトコンドリア障害

経障害の引き金となることが知られている。そこで本研が惹起された。一方，TXL 処置群では双極性突起が消失

究では，ラット坐骨神経由来シュワン細胞培養系用いて，し，MBP 発現低下，p75 発現増加で示されるシュワン細

CIPN の発症機序について検討を行った。【方法】新生児胞の脱分化が観察された。【考察】以上の結果より，白ラット坐骨神経から，初代培養シュワン細胞を調製・精金系抗がん剤によるミトコンドリア障害を伴ったシュ

製し，forskolin/heregulin 処置により myelin basic protein

ワン細胞の細胞死あるいは TXL によるシュワン細胞の（MBP）陽性，p75 陰性の成熟シュワン細胞に分化させ脱分化による脱髄が CIPN 発症の一因であることが明らた。【結果】Paclitaxel (TXL)，cisplatin (CDDP)あるいはかとなった。

436

研究会報告（10）Paclitaxel 誘起神経障害性疼痛へのマクロファージ由来 high mobility group box 1 の関与
堂本莉紗１，山岨大智１，山西広樹１，関口富美子１，坪田真帆１，西堀正洋 2，川畑篤史１（1 近畿大・薬・病態薬理，2 岡山大院・医・薬理）High mobility group box 1 (HMGB1) は ， histoneCXCR4 拮抗薬により阻止されたが，TLR4 拮抗薬の影響

acetyltransferase (HAT)でアセチル化されて核内から細胞を受けなかった。PCT 処置後，坐骨神経において Mφ の質 へ 移 行 し ， 細 胞 外 に 放 出 さ れ た 後 ， TLR4, RAGE,

蓄積が認められた。Mφ 様 RAW264.7 細胞において，PCTCXCR4 などの受容体を介して炎症や痛みを増強する。今は HAT 発現誘導，HMGB1 細胞質移行および細胞外放

回は，paclitaxel（PCT）誘起神経障害性疼痛へのマクロ

出，ROS 産生を誘起した。PCT 誘起 HMGB1 遊離は PDTC，

ファージ (Mφ)由来 HMGB1 の関与を検討した。マウス

NAC あるいは p38MAPK 阻害薬 SB203580 により抑制さにおいて PCT 誘起アロディニアは，抗 HMGB1 中和抗れ た 。 以 上 よ り ， PCT 誘 起 神 経 障 害 性 疼 痛 に は ，体，リポソーム化 clodronate による Mφ 枯渇，Mφ から

ROS/p38/NF-κB/HAT 系シグナルを介して Mφ から分泌の HMGB1 遊離を抑制する ethyl pyruvate，NFκB 阻害薬

された HMGB1 による RAGE および CXCR4 の活性化がPDTC，抗酸化薬 N-acetylcysteine (NAC)，RAGE あるいは関与する可能性が示唆された。

（11）抗がん薬オキサリプラチン誘起神経障害性疼痛への Cav3.2 T 型 Ca2+チャネルと HMGB1 の関与について
坪田真帆 1，福田亮太郎 1，関口富美子 1，宮崎貴也 1，堂本莉紗 1，安井洋樹 1，
山下莉加 1，西田武司 1,2，石倉宏恭 2，西堀正洋 3，川畑篤史 1（1 近畿大学 薬学部 病態薬理，2 福岡大学 医学部 救命救急， 3 岡山大学大学院 医歯薬学総合 薬理）
Paclitaxel (PCT) 誘起神経障害性疼痛には Cav3.2 T 型

よび慢性期アロディニアを消失させた。一方，ethyl

Ca2+チャネルとマクロファージ（Mφ）由来 high mobility

pyruvate，minocycline あるいはリポソーム化 clodronate にgroup box 1 (HMGB1) が関与する。今回は，oxaliplatin

よって Mφ からの HMGB1 遊離を抑制してもアロディニ(OHP) 誘起神経障害性疼痛にこれらの分子が関与する

アは抑制されなかった。また OHP は坐骨神経におけるか否かを検討した。マウスに OHP を１回腹腔内投与す

Mφ 集積を誘起しなかった。さらに，OHP は，Mφ 様ると，投与初日（急性期）から１週間（慢性期）以上持RAW264.7 細胞では HMGB1 遊離を起こさなかったが，続する機械的アロディニアが検出された。T 型 Ca2+チャ

初代培養シュワン細胞から HMGB1 を放出させた。以上

ネル拮抗薬および Cav3.2 のノックダウンは慢性期アロより，OHP 誘起神経障害性疼痛には，Cav3.2 とシュワン

ディニアを抑制し，抗 HMGB1 中和抗体，HMGB1 を吸細胞などの Mφ 以外の細胞に由来する HMGB1 が関与す

着分解する thrombomodulin α，HMGB1 の標的分子であることが示唆された。

る RAGE，CXCR4 あるいは TLR4 の拮抗薬は，急性期お（12）母子社会分離ストレスマウスの恐怖関連行動の解析－痛みの「恐怖回避モデル」解明を目指して
小山なつ，Kenny Daun，等 誠司（滋賀医科大学 生理学講座）
痛みの慢性化に対して「恐怖回避モデル」が注目されているが，そのメカニズムは明らかではない。恐怖回避傾向437

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）には，遺伝的要因や後天性のストレスの関与が予想される。

（文脈条件刺激）や音刺激（手がかり条件刺激）を組み合げっ歯類を対象とする母子分離モデルにはさまざまなわせる連合学習が成立すれば，無条件刺激がなくてもマウ手法があり結果はまちまちである。本研究では C57BL/6J

スは不動化する。恐怖条件付け後に文脈テストと手がかり系の雄マウスを対象とし，母マウスと同腹仔の両方から分テストを行った。early-MSS 群では海馬依存性の文脈テス

離する母子社会分離(MSS)を採用した。ストレスホルモン

トにおいて，
late-MSS 群では海馬非依存性の手がかりテスに対する低反応期である生後 2 週間（early-MSS 群）ある

トにおいて不動時間の減少がみられた。ともに恐怖消去学

いは，低反応期後の生後３週目（late-MSS 群）に，1 日 3

習の効果は対照群と変わらなかったので，MSS 群は恐怖

時間母子分離を行い，成熟後に恐怖関連行動を解析した。

に過剰反応しないと示唆された。母子分離に関連する機構

不安行動，聴覚性驚愕反応には有意差は認められなかっが解明されれば，恐怖回避傾向の対応策に結びつく可能性

たが，恐怖条件付けテストにおいて興味深い結果が得られが示唆された。

た。フットショック（無条件侵害刺激）と明るいチャンバー

（13）下肢アロディニア成立における扁桃体中心核の役割
杉本真理子，高橋由香里，加藤総夫（東京慈恵会医科大学 神経科学／痛み脳科学センター）

侵害受容器からの情報は脊髄後角もしくは三叉神経の 2 種のアプローチでアロディニア形成における CeA の脊髄路核を介して，情動の中枢である扁桃体中心核（CeA）

役割を検討した。（１）成熟ラット CeA への薬物微量投に投射する。これらに加え，CeA には，皮質・視床を介

与用カニューレ装着，および，（２）VGAT-cre ラット

した統合的侵害受容情報も投射しており，これらの直接

CeA への AAV-DIO-hM4D ウィルスベクター注入を行い，的・間接的侵害受容情報が，痛みの情動的側面の形成に数週間後，口唇部にホルマリン溶液を皮下注射し，急性関与する。実際，慢性痛動物モデルや慢性痛患者で，扁炎症性疼痛行動を観察した。その終息後，投与 1.5 時間

桃体の興奮性・自発活動亢進，灰白質容積増大などが報以降から，両側下肢の機械性逃避閾値（PWT）を経時的告されている。

に観察した。ホルマリン投与 1.5 時間後から 72 時間後ま一方，健常マウス CeA への MAP キナーゼ活性化薬投で著明な PWT 低下が両側性に生じたが，（１）CeA 内与が下肢アロディニアを誘発する成績も報告されておへの CGRP 受容体遮断薬投与，および，（２）clozapine-り（Carrasquillo and Gereau, 2007），扁桃体の役割は，痛N-oxide（CNO, i.p.）投与によって一過性に軽減した。こみ情動の形成にとどまらない可能性がある。我々は，三の効果は再現性があり，投与部位に依存し，さらに，右叉神経支配域における炎症性疼痛が慢性痛移行相にお側 CeA のみへの投与で両側性に観察された。以上より，

いて下肢アロディニアを生じる事実を見出しており，アCeA は痛み関連情動の発現のみならず，慢性痛におけるロディニア形成に何らかの脳機構が関与している可能

痛覚過敏／異痛症の発現にも関与することが示された。

性がある。この「異所性痛覚過敏」モデルを用い，下記（14）中枢機能障害性疼痛患者における脳部位間の機能的結合と背景要因・心理指標との関連：
安静時 fMRI による検討
柴田政彦，寒重之（大阪大学大学院 医学系研究科 疼痛医学寄附講座）【目的】線維筋痛症や複合性局所疼痛症候群 I 型など慢と考えられており，安静時 fMRI を用いた先行研究にお性痛の発症には中枢神経系の機能異常が関連している

いて自発脳活動の同期性が健康成人と異なることが報438

研究会報告告されている。この違いの要因を明らかにするため，本間は，前帯状皮質と島皮質前部の機能的結合と負の相関研究では，患者群における脳部位間の機能的結合と背景を示した。また，HADS の不安は右扁桃体内の機能的結要因や心理指標との関連を検討した。

合と負の相関を示した他，PCS は右扁桃体と右海馬傍回，【方法】34 名（女性 27 名，平均 55.9±16.0 歳）の中枢

右帯状皮質と右視床との間の機能的結合と正の相関を

機能障害性疼痛患者に対して 5 分間の安静時 fMRI をお示した。

こなった。前帯状皮質，後帯状皮質，島皮質，扁桃体，【結論】中枢機能障害性疼痛患者では，健常人では独立

中脳水道灰白質の機能的結合を被験者ごとに評価し，痛して働いている痛覚認知に関連する脳部位と情動に関み，罹患期間，HADS（不安・うつ），PCS（破局化）な連する脳部位とに同期性が認められ，背景要因や心理指どの因子との関係を重回帰分析により調べた。

標と相関していたことから，これらの脳内ネットワーク【結果】左扁桃体と左島皮質の間の機能的結合は，平均の変化が，痛みの慢性化と関連している可能性が示唆さの痛みの強さとの間に正の相関を示した。一方，罹患期れた。

（15）成熟ラット脊髄膠様質ニューロンの自発性興奮性シナプス伝達に及ぼす
オレキシン A とオレキシン B の作用王翀，藤田亜美，鈴木里佳，馬郡信弥，平尾崚，熊本栄一（佐賀大学 医学部 生体構造機能学講座 神経生理学分野）

オレキシン(OX)A や OXB はオキシトシン(OXT)と同らの作用は濃度依存的で OXB 作用の EC50 値はそれぞれ様，脊髄後角で鎮痛に働く視床下部由来ペプチドである。

0.051 μM と 0.020 μM であった。OXA は OXB よりも高我々は以前，OXT が成熟ラットの脊髄膠様質(SG)ニューい割合のニューロンで応答を示したが，効果の大きさにロンのシナプス伝達に及ぼす作用を調べ，幼若ラットの差がなかった。OX 作用は繰り返し見られ，電位作動性

結果と異なることを報告した。SG ニューロンのシナプ

Na+チャネル阻害薬テトロドトキシン抵抗性であった。

ス伝達に及ぼす OXA と OXB の作用は，幼若ラットで報OXA 作用は OX1 受容体と OX2 受容体の阻害薬（それぞ告があるが成熟ラットで不明である。今回，成熟ラット

れ SB334867 と JNJ10397049）の両方により抑制された

脊髄横断薄切片の SG ニューロンにパッチクランプ法をが ， OXB 作 用 は SB334867 に 抵 抗 性 で あ る 一 方 ，適用し，保持膜電位-70 mV で記録される自発性 EPSC やJNJ10397049 により抑制された。これらの OX 作用は幼保持膜電流に及ぼす OXA や OXB の作用を調べた。幼若

若と成熟のラットの両方で鎮痛に寄与することが示唆

ラットと同様，いずれも自発性 EPSC の振幅の変化を伴された。

わない発生頻度の増加と内向き膜電流を誘起した。これ（16）線維筋痛症モデルを用いた脊髄後角へのシグナル伝達機構解析
歌大介 1，宮原謙一郎 2，坪島功幸 2，安東嗣修 1，西条寿夫 2，水村和枝 3，田口徹2

（１富山大学 医学薬学研究部 応用薬理学教室，2 富山大学 医学薬学研究部 神経・整復学講座
3 中部大学

生命健康科学部 理学療法学科）

線維筋痛症 (fibromyalgia, FM)は全身性の疼痛を主症

用な薬物がいくつか報告されている。また，我々の先行状とする慢性難治性疾患である。近年，複数の FM モデ

研究より，FM の末梢神経機構の一端が解明されつつあル動物が作出され，行動薬理解析より鎮痛効果を示す有るが，中枢における神経機構はほとんど研究がなされて439

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）いない。そこで，本研究ではレセルピン投与による FM

頻度が溶媒投与対照群に比べ FM モデルでは有意に増加

モデルラット(Nagakura et al. Pain 2009)を用い，in vivo 細していた。これらの結果から，FM モデルでは，一部の胞外記録法により脊髄後角細胞における自発発火及び脊髄後角細胞において自発発火が発生しており，更に，，

von Frey フィラメント（vFF）刺激により誘起される発火vFF 刺激に対する脊髄後角細胞の機械感受性が増大しての記録・解析を行った。その結果，FM モデルの脊髄後いることが明らかとなった。これらの知見は，線維筋痛

角表層において自発発火を示す細胞が観察された。この症患者にみられる機械的痛覚過敏の中枢神経機構に関ような自発発火は健常ラットや溶媒投与対照群では観わると考えられる。

察されなかった。更に，vFF 刺激により誘起される発火（17）脊髄 high mobility group box-1 (HMGB1) を介した脳卒中後疼痛発症機序における脊髄 HMGB1 関連受容体とグリア細胞の関与
松浦

渉 1，原田慎一 1，劉括約 2，西堀正洋 2，徳山尚吾 1（１神戸学院大学 薬学部 臨床薬学研究室，2 岡山大学 大学院医歯薬総合研究科 薬理学研究室）【要旨】我々は，脊髄の HMGB1 が脳卒中後疼痛 (CPSP)

的アロディニアは，RAGE 阻害剤 (70 μg/mice)，TLR4 阻の発症に関与することを報告した。近年，HMGB1 がその害剤 (5, 10 μg/mice) の脊髄腔内投与，抗 HMGB1 抗体

受容体である receptor for advanced end products (RAGE)，(100 μg/mice) の静脈内投与によって有意に抑制された。

toll-like receptor 4 (TLR4) またはグリア細胞に作用し，疼

さらに，
BCAO 後に脊髄グリア細胞の活性化が認められた痛の増悪に関与することが報告された。そこで，CPSP にものの，抗 HMGB1 抗体静脈内投与によってミクログリ

対する HMGB1 を介した疼痛制御機序における RAGE，

ア (抑制)，アストロサイト (影響なし) は異なる挙動を示

TLR4 またはグリア細胞の関与を検討した。全脳虚血モデした。以上の結果から，CPSP の発症機序の一部に，脊髄

ルは 30 分の両側総頸動脈閉塞法 (BCAO) によって作成の HMGB1 によって活性化されるミクログリアと RAGEした。脊髄において，HMGB1 は神経細胞およびグリア細または TLR4 シグナルの連動が関与していることが示唆

胞に局在した。さらに，BCAO 後の後肢に認められた機械された。

（18）脳卒中後疼痛に対する dimethylarginine dimethylaminohydrolase 1 (DDAH1) の関与
原田慎一 1，松浦渉 1，鷹野正興 2，徳山尚吾 1（1 神戸学院大学 薬学部 臨床薬学研究室，2 神戸学院大学 薬学部 分子細胞生物学研究室）【要旨】我々は 脳卒中後疼痛 (central post-stroke pain:

側 総 頸 動 脈 閉 塞 法 (bilateral carotid arteries occlusion:

CPSP) の機序解明を目的に，脊髄においてプロテオーム

BCAO) によって作成した。BCAO 1 日後にマウス後肢の解析を行った結果，10 因子に変化が認められ，その一つ

機械的刺激に対する逃避行動回数の変化を von Frey test をである DDAH1 に着目した。DDAH1 は，nitric oxide用いて行った。BCAO 1 日後における有意な逃避行動回数

synthetase (NOS) の産生を誘導することが報告されている。

の増加は，PD404182（DDAH1 阻害剤）および L-NAME

さらに NOS は，神経障害性疼痛の増悪に関与することが（NOS 阻害剤）の脊髄腔内投与によって有意に抑制され見出されている。そこで，本研究では，CPSP の発現に対た。以上の結果から，CPSP の発現の一部に，脊髄におけする DDAH1 および NOS の関与について検討した。5 週

る DDAH1 シグナルの変動が関与している可能性が考え齢の ddY 系雄性マウスを用い，CPSP モデルは 30 分の両

られた。

440

研究会報告（19）脊髄痛覚伝達における L-乳酸の役割
大澤匡弘，宮本啓補，粂

和彦（名古屋市立大学 大学院薬学研究科 神経薬理学分野）

神経障害時には脊髄アストロサイトは反応性アストロことから，アストロサイトの活性化による痛覚閾値の低下

サイトに形態変化し，痛覚過敏の維持に関わることが知らは L-乳酸の放出を介しており，L-乳酸は脊髄痛覚伝達をれているが，そのメカニズムは未だ不明瞭である。そこで亢進させることが示唆された。また，L-乳酸の投与により，

本研究では，アストロサイトから放出される L-乳酸に注ニューロンにおいて c-Fos 陽性細胞数が増加し，この増加

目し，脊髄における痛覚伝達に対する影響ならびに神経障

は MCT 阻害薬により抑制された。このことから，L-乳酸

害疼痛への寄与について検討した。まず，脊髄後角アストが神経細胞の活性化を惹起することが明らかになった。さロサイトを選択的に活性化すると，機械刺激に対する痛み

らに，神経障害性モデルマウスにおける痛覚過敏は，MCT

閾値が低下し，モノカルボン酸トランスポーター（MCT）

阻害薬，LDH 阻害薬，およびアストロサイト阻害薬それ阻害薬により抑制された。次に，MCT により輸送されるぞれの急性投与により抑制された。これより，神経障害に

L-乳酸を脊髄くも膜下腔内へ投与すると，機械刺激に対すよる痛覚過敏には，反応性アストロサイトから放出されるる痛み閾値が低下した。この痛覚閾値低下は MCT 阻害薬

L-乳酸が関与することが示唆された。

や乳酸脱水素酵素（LDH）阻害薬により抑制された。この（20）2 型糖尿病発症カニクイザルの脊髄後角におけるケモカイン発現変動
木口倫一 1,2，Huiping Ding2，雑賀史浩 1，松﨑伸介 1，岸岡史郎 1，Mei-Chuan Ko2（１和歌山県立医科大学医学部 薬理学， 2Dept. Physiol. Pharmacol., Wake Forest Univ. Sch. Med）
糖尿病に付随する感覚異常の分子病態学的背景には，体の発現を同様に検討したところ，糖尿病群の脊髄後角神経炎症が密接に関与している。げっ歯類での先行研究

では CC-chemokine ligand (CCL) 2，CCL3，CCL4 およびにおいて，ケモカインが病的疼痛の新しい制御分子であこれらに対応する受容体である CC-chemokine receptor

ると位置づけられているものの，霊長類においてそれを(CCR) 2，CCR1/5 の発現がいずれも上昇しており，計 10

裏付ける報告は殆ど見当たらない。そこで我々は，2 型

種のケモカイン受容体発現増加が認められた。一方で，糖尿病を自然発症したカニクイザルの脊髄ならびに視視床においては僅かなケモカイン分子の変化のみが観床におけるケモカイン発現変動解析を目的として本研察された。

究を行った。

これらの結果より，糖尿病時の脊髄後角では長期的な糖尿病群の脊髄後角を用いたリアルタイム PCR 解析

グリア細胞活性化ならびにケモカインシステムの発現により，ミクログリアマーカーである IBA1 およびアス増加が生じており，げっ歯類のみならず霊長類において

トロサイトマーカーである GFAP の発現増加が観察されもこれらの因子が病的疼痛の制御に関与する可能性がた。また免疫染色においても，これら両マーカーの発現示唆された。
（Kiguchi et al., Biochim Biophys Acta, in press）

増加が確認された。各種ケモカインリガンドおよび受容441

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（21）慢性頭痛モデルの開発及び Photophobia 発症メカニズムの解明
田代晃正（防衛医科大学校 生理学講座）

慢性頭痛の動物モデル作成は困難であり，未だ確立されび，光刺激（放射照度；50-500W/m2）による Vc の神経活

たモデルは存在しない。しかしながら，近年爆発事故等で動を記録，Naive 群と比較した。その結果，痛覚過敏は２発生する衝撃波が，慢性的な片頭痛症状を引き起こすこと

週間以上続き，衝撃波群における化学刺激及び光刺激によが報告されている。一方，我々は光刺激に応答するニューる Vc ニューロンの興奮性は Naive 群と比較し有意に上昇

ロンを三叉神経脊髄路核尾側亜核(Vc)で発見し，光によるした。

副交感神経反射（眼球内の血管拡張）が Vc ニューロンを頭頂部への衝撃波は慢性的な Vc の感作を引き起こし，

興奮させていることを報告した。今回我々は，レーザー誘痛覚過敏や光過敏を誘発していることが明らかとなった。

起衝撃波を用いた慢性頭痛モデルを作成し，痛覚過敏や光

また弱い光刺激に対する Vc ニューロンの興奮性の増大は過敏の様子を Vc の興奮性の変調に注目して検討を行った。

Photophobia を反映していると推察でき，本モデルにより慢レーザー誘起衝撃波を雄性ラット頭頂部に照射。Eye

性頭痛下における自律神経系を含んだ侵害受容機構のダイ

wiping test により痛覚過敏を観察した。また，衝撃波照射

ナミックな変調を再現することが可能となった。

10 日後のラット角膜への，化学刺激（NaCl; 0.15-5M）及（22）Macrophage in trigeminal ganglion contributes to ectopic orofacial pain
following inferior alveolar nerve injury
Dulguun Batbold1, Masamichi Shinoda2 Yamaguchi Satoshi1 and Koichi Iwata2（1Department of Maxillofacial Surgery, Tokyo Medical and Dental University，2

Department of Physiology, Nihon University School of Dentistry）

Purpose: Accidental mandibular nerve injury sometimes occurs

α expression in TG was measured on day 3. We also tested

in tooth extraction or implant procedure, resulting in ectopic

MHWT in the whisker pad skin ipsilateral to IANX with theorofacial pain on rare occasions. The exact mechanisms

successive intrathecal (i.t) administration of Etanercept, TNF-α

underlying the ectopic orofacial pain is still unknown. We

receptor antagonist.

investigated the possible ectopic orofacial pain mechanisms that

Results & Conclusions: MHWT in the whisker pad skin wasinteract with macrophages in trigeminal ganglion (TG) following

significantly reduced, and the number of Iba1 immunoreactive

inferior alveolar nerve transection (IANX).

(IR) cells in TG was significantly increased on day 3 after IANX.

Materials & Methods: We performed IANX under deep

LCCA administration significantly reduced the number of Iba1-

anesthesia

160-270 g).

IR cells in TG, and the decreased MHWT in the whisker pad skin

Mechanical head-withdrawal threshold (MHWT) in the whisker

was recovered after the administration. TNF-α expression in TG

pad skin ipsilateral to IANX was measured every other day for

was enhanced on day 3 after IANX, which was depressed by

13 days. Immunohistochemically, we examined Iba1 expression

LCCA. The reduced MHWT was recuperated with i.t.

in TG on day 3 after IANX. Next, we measured the MHWT in

Etanercept. These findings suggest that TNF-α induced by thethe whisker pad skin ipsilateral to IANX following successive

infiltrated macrophages in TG contributes to ectopic mechanicalintrathecal administration of macrophage depletion agent,

allodynia in the whisker pad skin following IANX.

inSprague-Dawley

rats(Male,

liposomal clodronate clophosome-A (LCCA). In addition, TNF-

442

研究会報告（23）難治性疼痛治療を目指した PACAP 特異的受容体アンタゴニストの開発
髙﨑一朗 1，渡辺

藍 1，長島涼太 1，合田浩明 2，豊岡尚樹 1，宮田篤郎 3，栗原崇3

（１富山大学 大学院理工学研究部（工学），2 昭和大学 大学院薬学研究科，3 鹿児島大学

大学院医歯学総合研究科（医学））下垂体アデニル酸シクラーゼ活性化ポリペプチド

2JOD）を利用したイン・シリコ スクリーニングにより，（PACAP）は，宮田らがヒツジ視床下部から見出した多既存の化合物データベースから 10 種類の候補化合物を

機能神経ペプチドである。我々の研究グループは最近，同定した。このうち，PAC1 発現 CHO 細胞を用いた薬理

PACAP 特異的受容体である PAC1 受容体が，疼痛の慢性学的アッセイにより，3 種の新規 PAC1 受容体拮抗薬候化に強く関与することを明らかにした。したがって，補化合物（PA-8，PA-9，PA-10 と命名）を見出した。こPAC1 受容体は新規鎮痛薬開発の良い標的となることがれらはいずれも PACAP の髄腔内投与によって惹起され考えられるが，現在まで PAC1 受容体に対する非ペプチ

る疼痛様行動を強く抑制し，PA-8 においては種々疼痛モ

ド性拮抗薬は報告されていない。そこで本研究では，イデルマウスの疼痛様行動を一部抑制する効果があるこ

スクリーニングによる PAC1 受容体受容体とを見出した。現在，PA-8 等の構造をもとに誘導体化合拮抗薬（低分子有機化合物）のデザイン・創製を行い，物の合成を展開しており，今後はより効果的な新規鎮痛細胞およびマウスを用いた薬理学的評価を行った。

薬の開発を目指したいと考えている。

ン・シリコ

PAC1 受容体-PACAP 6-38 複合体三次元構造（PDB ID：（24）慢性疼痛における一次体性感覚野興奮・抑制バランスの役割
江藤

圭 1，石川達也 1,2，鍋倉淳一 1（１生理学研究所 生体恒常性発達研究部門，2 福井大学 医学研究科）

一次体性感覚野（S1）は，痛みの強度・部位を認識すの活動を可視化し，慢性疼痛における細胞活動を観察しる領域であり，慢性疼痛時にはその活動が亢進することた。その結果，慢性疼痛時には障害側と反対側 S1 では抑がヒトやげっ歯類の機能的核磁気共鳴法を用いた研究

制性神経細胞活動が亢進するものの，カリウム・クロラ

により明らかにされている。また，この脳活動の変化がイド共輸送体の発現低下により抑制力が減弱するため大きいほど痛みを強く感じることから，S1 が慢性疼痛に興奮・抑制バランスが崩れ痛みが増強されることが明らおいて重要な役割を担っていることが示唆されている。

かになった。また，障害肢と同側 S1 においても抑制性細S1 は情報を統合・出力を行う興奮性神経細胞とその細胞胞活動が亢進していた。脱抑制により興奮性シナプスの活動を制御する抑制性神経細胞から構成されており，両再編成が誘導され，神経活動が亢進し健常肢で慢性疼痛者の活動バランスが感覚処理を決定する。しかし，大脳（ミラーイメージペイン）が発症した。これらの結果か皮質における興奮・抑制バランスの慢性疼痛における役

ら，S1 の興奮・抑制バランスは慢性疼痛発症・維持に重割はほとんどわかっていない。そこで，本研究では 2 光

要な役割を果たしていることが示唆された。

子顕微鏡を用いて S1 興奮性神経細胞と抑制性神経細胞443

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（25）自発運動による脳報酬系の活性化と Exercise-induced hypoalgesia
勝也 1，仙波恵美子 1,2

上（１和歌山県立医科大学 リハビリテーション医学講座，2 大阪行岡医療大学 医療学部）

運動による除痛効果（Exercise-induced hypoalgesia：EIH）に改善され，PSL-Run の総走行距離と疼痛閾値とは有意の機序は不明な点が多い。神経障害性疼痛(NPP)モデル

な正の相関を示した。腹側被蓋野(VTA)のチロシンヒド

マウスに対する自発運動(VE)は強制運動と比較して EIH

ロキシラーゼ(TH)免疫染色強度は PSL-Sed で減少したが，の除痛効果を高める。VE はマウスにとって報酬となる

VE はこの減少を抑制した。PSL-Run の VTA におけるため，VE による脳報酬系の活性化は EIH の機序となる

リン酸化 CREB(pCREB)(+)/TH(+)ニューロン数は有意に可能性がある。本研究は VE が脳報酬系を活性化するか，増加し，pCREB(+)/TH(+)ニューロン数は疼痛閾値と有意

さらに脳報酬系の活性化と EIH との関係を検討した。

な正の相関を示した。さらに VE は背外側被蓋核におい

NPP マウスは坐骨神経部分損傷(PSL)により作製した。

て VTA に投射するコリン作動性ニューロンを活性化す

NPP マウスは走行盤を置いたケージで飼育する群(PSL-

ることにより，VTA におけるドパミン作動性ニューロン

Run)と走行盤を不動化したケージで飼育する群(PSL-

を活性化する可能性を示唆する結果を得た。

Sed)に分け，2 週間飼育した。PSL-Run の疼痛行動は有意（26）腹側被蓋野内モルヒネ活性化細胞の活動制御による神経障害性疼痛への影響
渡邉

萌 1，成田年 1,2（１星薬科大学 薬理学教室，2 星薬科大学 先端生命科学研究センター (L-StaR)）
痛みは不快情動であり，また神経障害性疼痛下にお

制性光感受性受容体 (eNpHR) もしくは光感受性陽イオ

いて脳内報酬系である中脳辺縁ドパミン神経系の機能

ンチャネル (ChR2) を発現する遺伝子組換え動物を作低下が引き起こされることが知られている。一方，モ製した。これらの動物を用いて腹側被蓋野内モルヒネ

ルヒネは中脳辺縁ドパミン神経系の活性化を介して快活性化細胞の特徴を検討したところ，一部がドパミン

情動を発現させることから，モルヒネによる鎮痛効果

神経であることが明らかとなった。次に，腹側被蓋野

発現機序の一端に中脳辺縁ドパミン神経系の活動が関内モルヒネ活性化細胞を特異的に抑制したところ，モ与する可能性が想定される。そこで本研究では，神経

ルヒネ鎮痛効果に対する有意な減弱が認められた。一

活動依存的に細胞標識が可能な遺伝子組換動物ならび方，これらの細胞を特異的に活性化した結果，神経障に特定細胞の人為的活動制御手法を用い，腹側被蓋野

害性疼痛に対する一過性の除痛効果が認められた。以におけるモルヒネ活性化細胞の活動制御による疼痛閾

上，本研究より，腹側被蓋野内モルヒネ活性化細胞の値変化を検討した。はじめに，c-Fos プロモーターの下

一部はドパミン神経であり，その活動が疼痛閾値の調流にタモキシフェン誘導型 Cre-loxP システムにより抑節に関与する可能性が示唆された。

（27）脳内 GPR40/FFAR1 シグナル活性化は社会敗北ストレスによる痛みの回復遅延を抑制する
相澤風花，中本賀寿夫，徳山尚吾（神戸学院大学 薬学部 臨床薬学研究室）【背景】情動は痛みと密接に関わることが明らかである

444にも関わらず，その詳細は未解明な点が多い。本研究では，

研究会報告脳内 GPR40/FFAR1 シグナルがストレスによって誘発され痛負荷 1 日目から機械的アロディニアが有意に増加し，る痛みの変容に与える影響について検討した。

これは 14 日目まで持続した。GW9508 の単回投与は【方法】C57BL/6J 系統（9 週齢）を用いて，10 日間連続

vehicle 群と比較し，投与 15 分後に SDPO マウスにおいの社会敗北ストレス（SD）を負荷した。情動行動の評価て機械的アロディニアは有意に低下し，これは投与 45 分には，社会性相互作用試験などを用いた。SD マウスを用後には消失した。また，本効果は GW1100 の単回投与にいて術後疼痛モデル（SDPO）を作製した。GPR40/FFAR1

よって消失した。

アゴニストの GW9508（1.0 μg/mouse, i.c.v）及びアンタゴ【考察】ストレスによって誘発される痛みの慢性化は，ニストの GW1100（1.0 μg/mouse, i.c.v）はそれぞれ単回投脳内 GPR40/FFAR1 シグナルの活性化によって抑制でき与した。

ることが示唆された。

【結果】SDPO マウスは，非ストレス群と比較して，疼

（28）GPR40/FFAR1 は内因性疼痛抑制機構に関与する
栗原

崇 1，千々和可怜 1，用皆正文 1，水沼亮太 1，神戸悠輝 1，
平澤

明 2，中本賀寿夫 3，徳山尚吾 3，宮田篤郎 1（1 鹿児島大院 生体情報薬理，2 京都大院 薬理ゲノミクス，3 神戸学院大 薬 臨床薬学）

GPR40/FFAR1(以下 FFAR1)は，遊離中/長鎖脂肪酸を内因性リガンドとする G タンパク質共役型受容体であり，spinal nerve ligation; 術後疼痛モデル)における FFAR1 の機
能的重要性を検討した。

インスリン分泌に関与することが知られている。一方，

特に術後疼痛モデルにおいては，疼痛行動学上，患側後

FFAR1 は中枢神経系にも広く発現し，延髄脳幹部，黒質・肢の機械的疼痛が完全寛解している術後 10 日目に線条体，脊髄は発現量の多い部位であることが当初より示GW1100 を単回脳室内投与すると，投与後 30 分から患側

唆されていたが，中枢における機能に関しては現在でも不の機械的痛覚過敏が再発するとともに，脊髄後角において明な点が多い。最近我々は，FFAR1 作動薬の脳室内あるは患側触刺激に伴いリン酸化 ERK の発現が認められた。

いは髄腔内投与が顕著な鎮痛作用を示すことを見出した。

すなわち，FFAR1 の活性化は遷延する疼痛状態時にお本研究では，FFAR1 拮抗薬(GW1100)および FFAR1 遺伝

ける内因性疼痛抑制に寄与すること，そのメカニズムの 1

子欠損マウスを用い，各種疼痛モデル(急性炎症性疼痛モ

つとして，下行性疼痛抑制系賦活に関与することが示唆さ

デル:カラゲニン後肢投与; 遷延性炎症性疼痛モデル:完全れた。

アジュバント後肢投与; 末梢神経障害性疼痛モデル: L4/5

（29）脊髄後角における interleukin-31 による痒み情報伝達機構に関する解析
間越祐貴，歌

大介，安東嗣修（富山大学大学院 医学薬学研究部 応用薬理学研究室）

Interleukin-31（IL-31）は，主に T 細胞から産生されるい。そこで，本研究では，行動薬理学的及び電気生理学

サイトカインであり，アトピー性皮膚炎などの皮膚疾患

的手法を用いて, この機構の解明を試み, 特に痒み特異の痒みへの関与が指摘されている。IL-31 は，一次感覚神

的な神経伝達物質と考えられているガストリン放出ペ経に直接作用し，信号を中枢へと伝えているが，脊髄にプチド（GRP）の関与を検討した。

おける痒み情報伝達機構の詳細は明らかにされていな

マウスへの IL-31 皮内注射は，痒み関連動作である掻445

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

き動作を惹起した。この動作は，GRP-受容体発現脊髄後容体拮抗薬により抑制された。

角ニューロンを脱落させた bombesin-sporin 処置マウス

以上，これらの知見を勘案すると, 脊髄後角におけるを用いると，コントロール群と比べて有意に減少した。

IL-31 による痒み情報の伝達には GRP 受容体発現ニュー一方，in vivo 細胞外記録法による電気生理学的解析の結ロンが関与し, その伝達物質として主にグルタミン酸が果，IL-31 の投与により一部の脊髄後角ニューロンにお使用される可能性を示した。さらに, GRP が痒み情報のいて持続的な発火が観察された。この発火は，GRP 受容修飾に関与している可能性が考えられる。

体拮抗薬では抑制されず，非 NMDA 型グルタミン酸受（30）かゆみ止め成分クロタミトンの作用機序の解明
橘高裕貴 1，富永真琴 1,2,3（１岡崎統合バイオサイエンスセンター 細胞生理研究部門
2 総合研究大学院大学

生理科学専攻,3 順天堂大学 環境医学研究所）

かゆみは掻破行動を惹起させる不快な感覚である。か

抗ヒスタミン作用，抗炎症作用，局所麻酔作用を示さな

ゆみは病態において致死的ではないものの患者の QOL

い。このことからクロタミトンの作用分子を末梢に発現を著しく低下させる。かゆみ止め成分クロタミトンはする TRP (transient receptor potential) と仮定して電気生理1940 年代から使用されているものの作用機序が不明で

学 的 な 検 討 を 行 っ た と こ ろ そ の 作 用 分 子 は TRPVあった。クロタミトンは従来のかゆみ止め成分のような(vanilloid) 4 であることを明らかにした。

（31）慢性掻痒に関与するアストロサイト STAT3 活性化メカニズム
白鳥美穂，山口千春，豊永穂奈美，津田誠（九州大学大学院薬学研究院ライフイノベーション分野）

慢性掻痒は，既存の治療薬が十分に効かず，患者のの発現増加は後期と相関していた。一般的に，IL-6 によ

QOL を著しく低下させる。そのため，メカニズム解明はる JAK 依存的な STAT3 活性化は一過性で即時的である

重要な課題である。我々は最近，脊髄後角において長期ため，後期 STAT3 活性化には別の因子の関与が考えら的に活性化するアストロサイトの STAT3 とそれに続くれる。そこで，アストロサイトの Ca2+動態に着目し，Ca2+

リポカリン 2(LCN2)の発現増加が慢性掻痒に重要である

動態関連分子の関与を検討した。その結果，IP3R 及びことを初めて見出した。

TRP が関与することがわかった。また，TRP サブタイプ

本研究では，アストロサイトの STAT3 活性化メカニ阻害薬を脊髄腔内に投与したところ，慢性掻痒及びズムを詳細に検討した。慢性掻痒モデルマウスの一次求

LCN2 の発現が抑制された。以上の結果から，一次求心心性神経において，STAT3 活性化因子である IL-6 の発性神経由来 IL-6 による IP3R や TRP を介した Ca2+流入が現増加が認められた。初代培養アストロサイトに IL-6 をアストロサイトの STAT3 を長期的に活性化させ，慢性処置したところ，STAT3 の一過性で即時的な活性化（早掻痒に関与することが示唆された。

期）と遅発性の持続的な活性化（後期）が認められ，LCN2446

研究会報告（32）脊髄後角インターニューロンの多様性と局所神経回路における役割
八坂敏一（鹿児島大学 医歯学総合研究科 免疫学分野）

侵害受容器の主なターゲットは脊髄後角 I-II 層であり，維からの入力も受けており，これら入力の相互作用の場

この部位に存在するニューロンを解析することは，痛みでもある。ゲートコントロール説から 50 年を経て，近年の研究に重要である。脳へ情報を伝える投射細胞は I 層

急速にその神経回路に関する情報が蓄積されている。特の 5％程度と考えられており，その他の細胞，特に II 層に遺伝学的手法を用いた結果が有名誌に複数発表されの細胞は全て軸索が脊髄内に終止するインターニューている。しかし，単一の機能的細胞集団については，さロンである。これらのインターニューロンは興奮性細胞

らなる研究が必要である。本発表では，脊髄後角のインと抑制性細胞を含んでおり，さらに形態学的・電気生理

ターニューロンの分類について紹介し，これまで報告さ学的・神経化学的特徴も様々である。これらの細胞が局れている神経回路における各ニューロンの役割，特にア所回路を構築して I 層や深層に存在する投射細胞の活動

ロディニアへの関与が推測される vertical cell（興奮性イを修飾すると考えられている。この局所回路は，侵害受ンターニューロン）とパルブアルブミン（PV）陽性細胞

容器だけでなく II 層の腹側領域から深層へかけて終止す（抑制性インターニューロン）からなる神経回路を中心る低閾値機械受容器，さらには上位中枢からの下降性線に紹介した。

447

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）19．電子顕微鏡ビッグデータが拓くバイオメディカルサイエンス～ 限界を超えるための顕微鏡技術 ～2016 年 11 月 16 日－11 月 17 日
代表・世話人：深澤有吾（福井大学）
所内対応者：村田和義（生理学研究所）（１）金ナノプローブを用いた生体分子モーターの高速・高精度１分子計測
飯野亮太（岡崎統合バイオ／分子研）（２）タンパク質のダイナミクスを可視化する高速原子間力顕微鏡
内橋貴之（金沢大・理）（３）ベイズ超解像による画像再構成－カメラの限界を超える－
三好誠司（関西大・工）（４）霊長類ミクロ・マクロコネクトーム解析
芝田晋介（慶応大・医）（５）脳に内在する再生機構の解明と操作技術の開発
澤本和延（名古屋市大・医／生理研）【参加者名】
荒木球沙（国立感染症研究所），案浦 健（国立感染症

屋市立大学），芝田晋介（慶應義塾大学），志茂

研究所），飯野亮太（分子研），石井啓介（日本電子㈱），康科学大学），神道慶子（京都大学），Sui Yang（山梨大石川達也（福井大学），石原あゆみ（ライカマイクロシ学），須賀三雄（日本電子㈱），杉田修啓（名古屋工業

ステムズ㈱），板倉広治（名古屋大学），伊藤直樹（北大学），杉本明彦（㈱日立ハイテクノロジーズ），洲崎

海道大学病院），井上朋大（山梨大学大学院），今井篤

敏伸（神戸大学），鈴木英紀（日本医科大学），ソン チ

子（生理研），入子英幸（神戸大学），内橋貴之（金沢ホン（生理研），Thai Truc Quynh（生理研），高木孝士大学），榎本早希子（名古屋大学），太田啓介（久留米（東北大学大学院），高橋光規（山梨大学大学院），竹大学医学部），大野伸彦（生理研），荻原伸介（日本電

市裕介（神戸大学大学院），立見貴子（健康科学大学），

子㈱），小瀬洋一（㈱日立ハイテクノロジーズ），掛巣

田所

佑（㈱荏原製作所），片上茂樹（岐阜大学），加藤光彦

院），陳（山梨大学），金泉大樹（埼玉大学），金丸孝昭（九州

航（名古屋工業大学），中尾知代（名古屋大学），長尾

大学病院），金子奈穂子（名古屋市立大学），鎌倉快之賢杜（神戸大学），中道優介（大阪大学），中村一哉（㈱（大阪工業大学），上村逸郎（㈱マックスネット），亀東レリサーチセンター），成毛章容（コニカミノルタ㈱），田周諭（埼玉大学），亀谷清和（信州大学），北原陽介

新岡宏彦（大阪大学），野田（久留米大学医学部），北村嘉邦（信州大学），北村朋雄（㈱ニコン），林子（オリンパス㈱），木下妃咲（オリンパス㈱），古賀

京薬科大学），春田知洋（日本電子㈱），HUY BANG

博則（石川県立大学），小坂光二（㈱ＴＣＫ），小関宏

NGUYEN（Interdisciplinary Graduate School），比嘉勝孝

和（京都大学），近藤信也（テガサイエンス㈱），近能（日本電子㈱），日高淳介（オリンパス㈱），齊藤

良治（日本電子㈱），福島寛明（日本電子㈱），福田康成（生理研），坂口美亜

聡（健治（松本歯科大学），玉田宏美（名古屋大学大学
林（神戸大学），角田潤（生理研），飛田亨（藍野大学），野中崇

真子（埼玉大学），林明子（東聰（藤田保健衛生大学），平井子（長崎大学），佐藤慧太（岡山大学），佐藤俊之（基弘（東北大学大学院），藤谷

生研），澤田雅人（名古屋市立大学），澤本和延（名古本郷孝四郎（日本電子㈱），前野哲輝（国立遺伝学研究448

洋（㈱日本ローパー），

研究会報告所），松本真実（名古屋市立大学大学院），円山伸一（日江口純一（テラベース），村田和義（生理研），小原正

本電子㈱），万谷洋平（神戸大学），三科真澄（健康科

裕（生理研），永谷幸則（生理研），富田雅人（生理研），

学大学），水谷治央（㈱ドワンゴ），峰雪芳宣（兵庫県

河口美江（生理研），山田幸子（生理研），加藤三津子

立大学），宮崎美季（㈱ＪＳＯＬ），三好誠司（関西大（生理研），古瀬幹夫（生理研），馬場孝之（富士通研学），山田麻加（名古屋工業大学），山西治代（㈱資生究所），前田光代（理化学研究所），太田鑑（㈱日立ハ堂），横田奈々（健康科学大学），渡邉敬文（信州大学），

イテクノロジーズ），田中

渡邊拓巳（信州大学），香山容子（テラベース㈱），斎関川明生（カールツァイス㈱），米山 繁（㈱マックス

藤善平（テラベース㈱），都築綾子（テラベース㈱），ネット）

亨（カールツァイス㈱），【概要】
本研究会は，「電子顕微鏡ビッグデータが拓くバイオ本研究会のルーツは，2000 年から提案代表者：藤吉好メディカルサイエンス」“限界を超えるための顕微鏡技

則先生（元京都大学），所内対応者：永山國昭先生によ術”をテーマにして開催いたしました。110 名を超える

り始まります。電子顕微鏡を主な対象として，これまで参加者を得て，5 演題の口演と 30 演題のポスター発表に“定量化”，“位相情報回復”，“生体分子の高分解能ついて活発な議論が行われました。オルガネラや細胞の構造解析”，“感染症の現場観察”，“環境セル観察”

3 次元形態解析の最新の知見や，無染色の生物試料を解など，時代のニーズに対応して生体構造の可視化におけ析するための新しい技術，光顕と電顕観察をつなぐ方法

る先端的な内容を扱ってきました。そして今後も次々となど，電子顕微鏡ビッグデータに関わるテーマを様々な生まれてくる電顕技術を積極的に生物電顕に応用する

角度から取り上げ，医学・生物学の幅広い研究領域をカため，最先端顕微鏡群の研究成果とともに，生理学研究

バーする発表を行って頂きました。また生理学研究所の所が共同研究機器として提供している超高圧電顕，クラ共同研究機器（電子顕微鏡）を中心とした多くの共同研

イオ位相差電顕，SBF-SEM などの成果を持ちより，医学・究が紹介されました。現在のビッグデータの取得と解析

生物学に必要な可視化方法と解析手法を含めてその関の成果，そして今後に残された課題について，深い議論

連技術を討論し，生体観察方法の発展と新たな展開を創が行われました。

造する機会を提供していきたいと考えています。

（1）金ナノプローブを用いた生体分子モーターの高速・高精度１分子計測
飯野亮太（岡崎統合バイオ・分子科学研究所）

我々は，金ナノ粒子や金ナノロッドを可視化プローブ

ロッドのフォーカス像を用いると，位置と配向を同時にとして用いた高速散乱イメージングで，生体分子モー高精度に決定することも可能である。これらの金ナノプ

ターの動きや構成サブユニットの構造変化のダイナミ

ローブはサイズが数 nm~10 nm 程度の生体分子モーター

クスを１分子計測している。サイズが数 10 nm の金ナノよりも大きいが，結合させる場所をきちんと選べば，機粒子や金ナノロッドの散乱像は非常に高いシグナルが能発現に伴う本来の動きを阻害することなく可視化す得られるため，観察の時間分解能をマイクロ秒まで上げることができる。本発表では，金ナノプローブを用いたることが可能である。また，得られるシグナルが安定で１分子計測で明らかとなった回転分子モーターやリニ

シグナル／ノイズ比も高いため，金ナノ粒子の観察では

ア分子モーターの運動素過程，および一方向性の運動を

1 nm の位置決定精度，金ナノロッドの観察では 1°の角達成する作動メカニズムについて紹介する。

度（配向）決定精度を達成可能である。さらに，金ナノ449

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第 38 巻（Dec,2017）（2）タンパク質のダイナミクスを可視化する高速原子間力顕微鏡
内橋貴之（金沢大学理工研究域）

生体内ではタンパク質や核酸などの生体高分子が互はもちろん基板に強く吸着した試料しか観察できな

いに相互作用し，さらには立体構造を変化させながら生かった。我々のグループでは，タンパク質の構造ダイナ

命活動を維持するに必要な機能を発揮している。生体分

ミクスの可視化を目的に AFM の高速化の技術開発に 10子の機能発現メカニズムを理解するためには，構造とそ

年以上にわたって取り組み，2008 年頃にタンパク質の機の時間変化，さらには動的な分子間相互作用を一分子レ

能や構造を乱すことなく動態や分子間相互作用をリアベルで把握することが重要であるが，生理環境下にある

ルタイムに可視化出来るようになった。

分子の構造や離散集合のダイナミクスを一分子レベルで観察する手法はこれまで無かった。

本講演では高速化を実現するのにキーとなった要素
技術とタンパク質の機能動態イメージングに成功した

1980 年代半ばに発明された 原子間力顕微鏡（AFM）

いくつかの観察例を紹介する。また，生きた細胞のダイは，真空環境から液中環境までの幅広い環境下で試料表

ナミクス観察のための高速 AFM の機能拡張や，一分子面の構造をナノメータースケールで可視化できる唯一蛍光顕微鏡との複合化装置の開発についても紹介したのツールである。しかしながら，通常の AFM では１画い。

像を得るのに分オーダーの時間が必要であり，動的過程（3）ベイズ超解像による画像再構成－カメラの限界を超える－
三好誠司（関西大学システム理工学部）
超解像とはカメラ等の撮像機器の限界を超えて高解算には事前確率と尤度が必要となるが，超解像の場合で像度の画像を得る技術のことである。超解像には 1 枚の言うと，事前確率は対象となる画像に対して我々が持つ低解像画像から 1 枚の高解像画像（原画像）を推定する

事前知識，尤度は位置ずれやぼけなどの画像劣化のプロ手法と，複数枚の低解像画像から 1 枚の高解像画像を推セスに対応する。ベイズ超解像の特徴は位置ずれパラ定する手法があるが，ここでは後者を扱う。複数枚の低メータ推定の際に，原画像を点推定するのではなく，原解像度画像は原画像が位置ずれ（平行移動と回転），ぼ

画像の事後確率を周辺化することにより局所解を避け

け，ダウンスケール（解像度減少），ノイズの重畳による点にある。Tipping らは変分推論と EM アルゴリズムをり生成されたと仮定する。この場合，まず，各低解像度使うことによりベイズ超解像を実行し，良好な推定画像

画像の位置ずれパラメータを推定しなければならない

を得ることに成功した。

が，サブピクセル量の移動を積極的に使うことにより標本化定理を超える画像情報の復元が可能となる。
Tipping らはベイズ推定に基づく超解像（ベイズ超解像）を提案した。ベイズ推定とはベイズの定理で計算される事後確率に基づく推定一般のことを言う。事後確率の計

450

ベイズ超解像はタンパク質や細胞の観察など顕微鏡分や生物分野においても威力を発揮する可能性がある。
今回の発表では，なるべく数式に頼らずにベイズ超解像を紹介する。

研究会報告（4）霊長類ミクロ・マクロコネクトーム解析
芝田晋介（慶應義塾大学医学部電子顕微鏡研究室）
佐々木えりか（慶應義塾大学先導研究センター・実験動物中央研究所）

ヒトゲノムプロジェクト後の世界的な研究目標とし

胞同士の結合が解明されている。将来の最終ゴールであて，脳神経回路解析が注目を集めている。網羅的な神経るヒトの脳には線虫のおよそ約 10 億倍にも達する 1 千

回路地図を作成するコネクトーム解析が世界中で展開億個以上もの神経細胞から構成され，徒手的アプローチ

されつつあり，米国では BRAIN (Brain Research Throughではとても解析を完遂できない。そのため現在ブレイン

Advancing Innovative Neurotechnologies) Initiative が開始さ

マッピングの技術革命がまさに進行している。コネク

れ，同時期にヨーロッパでも Human Brain Project がス

トーム解析手法としては，トレーサーや遺伝子改変動物

タートした。日本では“革新的技術による脳機能ネットを用いた手法に加え，MRI やマイクロ CT，三次元解析

ワークの全容解明プロジェクト”（通称・革新脳）が開始のできる高速の電子顕微鏡を組み合わせて推進されてされ，霊長類のコネクトーム解析が進められている。

いる。今回，世界最先端の解析手法を応用した MRI や電最もコネクトーム研究が進んでいる種は線虫であり，すべての神経細胞の種類および位置と，それらの神経細子顕微鏡による大規模高速コネクトミクス解析の慶應義塾大学におけるアプローチを紹介する。

（5）脳に内在する再生機構の解明と操作技術の開発
澤本和延（名古屋市立大学・生理学研究所）

胎生期のみならず生後においても神経幹細胞から新の移動を制御するメカニズムを解明してきた。その結果，

たなニューロンが産生され，脳の可塑性や恒常性の維持，多数のニューロンが弱く接着しながら，アストロサイト

あるいは傷害後の再生過程に影響を与えることが明らのトンネルの中を集団で移動すること，再生過程においかになってきた。生後脳の神経幹細胞は脳内の特定の部て血管に沿って移動することなど，複雑な細胞間相互作

位に局在しているため，新生ニューロンは生まれた場所

用の存在が明らかになってきた。これらのメカニズムやから実際に機能を果たす部位まで，かなりの距離を移動

意義を理解するためには，組織内の細胞集団を電子顕微しなければならない。細胞が密集し，障害物が多く存在

鏡レベルの解像度で三次元的に解析することが必要とする脳組織の中を，ニューロンはどのようにして移動し，なる。本講演では，生理研の連続ブロック表面走査型電目的地に到達するのであろうか？新生ニューロンの移子顕微鏡を用いて明らかになりつつある，新生ニューロ

動メカニズムを理解するためには，移動するニューロン

ンの形態学的特徴について紹介する。また，これらの知を観察する実験が欠かせない。我々は，これまで様々な見を参考に神経再生を促進する技術の開発を試みていイメージング法を用いて新生ニューロンを可視化し，そるので，その経過も紹介した。

451

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

20．体内エレメントの探索的研究と新技術の開発
2016 年 10 月 13 日－10 月 14 日
代表・世話人：小原圭吾（関西医科大学 医学部 生理学第一講座）
所内対応者：吉村由美子（生理学研究所 視覚情報処理研究部門）（１）体内エレメントという新たな視点からの探索的研究～海馬における新 CA2 領域の出現，そして新神経回路へ向けて～
小原圭吾（関西医科大学 医学部）
（２）新規多時点多重標識および操作による記憶回路エレメントの探索
奥野浩行（京都大学大学院 メディカルイノベーションセンター）（３）マウス表皮には性質の異なる２種類の幹細胞が共存する
佐田亜衣子（筑波大学 生命領域学際研究センター）（４）ウイルスベクターを用いた新エレメント標識技術開発の展望
平井宏和（群馬大学大学院 医学系研究科 脳神経再生医学分野）（５）グリア活性に依る脳可塑性の向上
平瀬肇（理化学研究所 脳科学総合研究センター）（６）コヒーレント光強度分布制御技術と工学応用
中田芳樹（大阪大学 レーザーエネルギー学研究センター）（７）深部イメージングの基本的限界突破技術
磯部 佑，緑川克美（理化学研究所 光量子工学研究領域）（８）ネックレス状超分子を用いた機能性材料
荒木潤（信州大学学術研究院 繊維学系 信州大学国際ファイバー工学研究所）（９）低分子 G タンパク Rap1 シグナルによるリンパ球動態の制御機構の解析
植田祥啓（関西医科大学 生命医学研究所）（10）シナプス接着分子のダイナミズム
田中秀和（立命館大学 生命科学部 生命医科学科）（11）視覚経験依存的な大脳皮質視覚野の微小神経回路網の形成
石川理子（生理学研究所 視覚情報処理研究部門）（12）脳情報処理における髄鞘化の役割
和氣弘明（神戸大学大学院 医学研究科 システム生理学分野，
自然科学研究機構 生理学研究所（兼任），さきがけ研究員（兼任））【参加者名】
小原圭吾（関西医科大学 医学部），奥野浩行（京都大学（関西医科大学 生命医学研究所），田中秀和（立命館大大学院医学研究科 メディカルイノベーションセンター），

学 生命科学部 生命医科学科），石川理子（生理学研究所

佐田亜衣子（筑波大学 生命領域学際研究センター），平

視覚情報処理研究部門），和氣弘明（神戸大学大学院 医井宏和（群馬大学大学院 医学系研究科 脳神経再生医学分学研究科 システム生理学分野，自然科学研究機構 生理学

野），平瀬 肇（理化学研究所 脳科学総合研究センター），

研究所，科学技術振興機構さきがけ），橘 吉寿（神戸大中田芳樹（大阪大学 レーザーエネルギー学研究センター），

学大学院 医学研究科 システム生理学分野），神成文彦（慶磯部圭佑（理化学研究所 光量子工学研究領域，科学技術

應義塾大学 理工学部），吉村由美子（生理学研究所 視覚振興機構さきがけ），荒木 潤（信州大学学術研究院 繊

情報処理研究部門），一戸紀孝（国立精神神経医療研究セ

維学系 信州大学国際ファイバー工学研究所），植田祥啓

ンター）

452

研究会報告【概要】
1661 年にロバート・ボイルにより，元素の概念が提唱

フォーカスを当てる。現在，ゲノムプロジェクトの完了されてから現在に至るまでに，元素に基づいた自然の科

によって，体内エレメントのうち，遺伝子はすべて解読

学的解明は大きく進んだ。しかしながら進化の奇跡にされたが，細胞，領域，神経回路は，まだ新規のものがよって誕生した命・体・知能は，元素を機能単位として豊富に埋蔵されている。物理工学，高分子化学，生物学，おらず，最適な基本概念が不明瞭なまま，その根本から神経科学，ウイルス工学等といった異なる分野の研究者の科学的解明は遅れていた。当研究会は，「命・体・知が結集・参加する研究会を開き，命・体・知能に極めて能は，遺伝子，細胞，領域，神経回路により構成され機高い親和性をもつ「光」の力を活用した技術開発研究の能する。」という基本概念をあらためて提唱し，それら発表，体内エレメントである細胞，領域，神経回路の探を体内エレメント（体内基本要素）と新たに名付けて新索研究の発表等を行い，活発な議論が行われた。

（1）体内エレメントという新たな視点からの探索的研究〜海馬における新 CA2 領域の出現，そして新神経回路へ向けて〜
小原圭吾（関西医科大学 医学部 生理学第一講座）

最初に，当研究会において提唱された基本概念と，新を駆使することにより，100 年ぶりに主要な新規記憶神

たに命名された体内エレメント（体内基本要素）につい

経回路（新 CA2 を介する新規トライシナプス性神経回ての説明が行われた。近年，さまざまな技術革新によっ路）を発見し，新 CA2 の入力神経回路を解明した(Koharaて，脳や体において，新たな体内エレメントが，数多く

et al. Nat. Neurosci 2014)。この研究により，記憶中枢部位

見出されてきている。我々は最近，先端複合技術を駆使

海馬において事実上新たな研究可能領域が誕生し，新しすることにより，海馬 CA2 がこれまで考えられていたよい研究潮流が生み出された。さらに，海馬における新たりはるかに大きい領域（海馬新 CA2 領域）であることをな体内エレメントの存在の可能性と将来的な見通しに世界に先駆けて証明した。そして光遺伝学と遺伝子工学

ついても討論された。

（2）新規多時点多重標識および操作による記憶回路エレメントの探索
奥野浩行（京都大学 大学院医学研究科 メディカルイノベーションセンター）

前初期遺伝子(immediate-early genes, IEGs)は強いシナ

し ， こ れ を シ ナ プ ス 活 動 応 答 性 エ レ メ ン ト SARE

プス刺激によって神経細胞に誘導される。このため，大(Synaptic Activity Responsive Element) と 名 付 け た

脳における代表的な IEG である c-fos, egr-1 や Arc などは(Kawashima et al., PNAS, 2009)。さらにこの SARE を基に大脳神経活動の分子マーカーとして広く利用されていして増強型 SARE (E-SARE)を作製した(Kawashima et al.,

る。特に，Arc は長期シナプス可塑性や認知情報処理活Nat Methods, 2013)。E-SARE は従来の神経活動依存プロ動との相関が深いことが示されており，記憶神経回路形

モーターと比して，格段に強い活動依存的遺伝子発現活成との関連が示唆されている。我々はマウスの神経細胞性を持ち，神経活動レポーターや発現ドライバーとしてにおける Arc の発現制御メカニズムの解析を行った結果，記憶関連神経細胞を標識あるいは機能分子を発現する

Arc の転写開始部位より遠位に位置するエンハンサー配などして，大脳記憶機能の様々な解析に利用可能である

列が活動依存的センサーとして働いていることを見出と考えらえる。

453

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（3）マウス表皮には性質の異なる２種類の幹細胞が共存する
佐田亜衣子（筑波大学 生命領域学際研究センター）

皮膚の上皮組織には，毛包間表皮，毛包，皮脂腺を生みに局在し，独立した２種類の幹細胞としてふるまうこと出す幹細胞群が存在し，恒常的なターンオーバーや損傷のを見いだした。さらに，これらの幹細胞は皮膚損傷等の治癒などの役割を担う。毛包間表皮は多層構造をとり，幹危機的な状況に置かれると，互いの細胞系譜へと寄与し，細胞を含む分裂細胞が最深部の基底層に位置し，表皮上層

機能を補完し合う能力を保持していた。

の分化細胞を産生する。しかし，表皮幹細胞に特異的な分

本研究は，分子マーカーの欠如により，長年実態が不子マーカーが同定されていなかったため，どの細胞が真の明であったマウス表皮幹細胞の同定とその動態の解明

幹細胞であるか長年論争であった。

に初めて成功し，皮膚科学の基礎・応用研究の両面にお本研究では，分裂頻度の異なる細胞を可視化・単離す

いて，重要な知見となる。今後は，両幹細胞の制御メカることが可能な Tet-Off マウスを用い，表皮において幹ニズムの解明や，ヒト表皮幹細胞を用いた解析を進める細胞の同定を試みた。その結果，マウス表皮では，分裂ことで，より精度の高い再生医療の実現や，皮膚がん，

頻度の低い細胞と高い細胞が異なる皮膚の領域（ニッチ）

肌老化の予防・治療へとつながることが期待される。

（4）ウイルスベクターを用いた新エレメント標識技術開発の展望
平井宏和（群馬大学大学院 医学系研究科 脳神経再生医学分野）

この 20 年余りでウイルスベクターを用いた遺伝子導入

0.3 kb と極めて短いプロモーターによるマーモセットのア

技術は飛躍的に発展し，以前は不可能であった非分裂細胞

ストロサイト選択的な標識（PLoS One 2016）も報告した。

である神経細胞にも，生きた個体の状態で極めて効率的に

またレンチウイルスベクターを用いて免疫系リンパ球選択

遺伝子導入することが可能となりつつある。我々は 2001 年

的に GFP を発現するトランスジェニックマウスの作成によりレンチウイルスベクターを用いたマウス中枢神経系へも成功している（PLoS One 2012）。本発表では，これまでの遺伝子導入技術の研究を開始し，これまでに小脳プルキの我々のウイルスベクターに関する成果を紹介した上で，ンエ細胞，小脳介在ニューロン，アストロサイト選択的か

新規の組織幹細胞，新機能リンパ球や情報処理を優先的につ，効率的な遺伝子導入・発現法の開発に成功した。最近

担う新グリア系細胞など，新しい「細胞」「領域」を特異

は，アデノ随伴ウイルス（AAV）ベクターを用いて，炎症的に標識するウイルスベクター開発の可能性と展望につい時の活性化アストロサイト選択的な標識（Sci Rep 2016）や，て討論した。

（5）グリア活性に依る脳可塑性の向上
平瀬肇（理化学研究所 脳科学総合研究センター）

頭皮越しに 1～2mA 程度の電流を 10 分程度流す経頭性神経細胞の一部とアストロサイトの活動をイメージ

蓋直流電気刺激（tDCS）は，認知機能や記憶が向上する。

ングできるマウスを作製した（BAC-GLT1-G-CaMP7 Line

さらには，うつ病が改善することも報告されており，海817，別称 G7NG817）。G7NG817 マウスを用いて，経頭外では試験的に医療行為として施されつつある。しかし，

蓋直流刺激（tDCS）中に，脳の細胞の挙動を観測したとその作用機序は分かっていない。我々は大脳皮質の興奮

ころ，大きな Ca2+上昇がアストロサイト起こることを発454

研究会報告見した。また，このアストロサイトの Ca2+上昇が脳の可

マウスは単純に交配できるため，疾患モデルマウスの神塑性およびうつ様行動の改善に重要な働きをしている

経グリア動態を解明する有用なツールとなり，広く利用ことが解った影響を及ぼしていることが分かったので，されることを期待する。

DCS で誘発されるアストロサイトの Ca2+上昇が，神経可

理研バイオリソースセンター（ＢＲＣ）

塑性とうつ症状の改善に重要な働きをしていることがhttp://www2.brc.riken.jp/lab/animal/detail.php?brc_no=

解りつつあり，その成果を今回発表する。また，G7NG817

RBRC09650&lang=en（6）コヒーレント光強度分布制御技術と工学応用
中田芳樹（大阪大学 レーザーエネルギー学研究センター）

2014 年のノーベル化学賞が超解像顕微鏡を開発した 3

手法に関する研究を行っている。本発表では，新世代の氏に授与され，生命科学をはじめとする様々な分野で注

超解像顕微鏡のコアとなる以下の技術群についてこれ目されている。その一人であるドイツ・マックスプラン

までの実績を含めた説明をおこなった。

ク 研 究 所 の Stefan W. Hell 博 士 が 開 発 し た STED

1.

画像レーザー分光測定技術(stimulated emission depletion) / RESOLFT (reversible2.

コヒーレント光強度分布制御技術

saturable optical fluorescence transitions) 超解像顕微鏡は蛍

3.

STED/RESOLFT 超解像顕微鏡

光抑制で実質的な蛍光発生領域を縮小することで超解

これらは光学・機械工学・計算機工学などの技術群を像を達成した。我々は，超解像画像を高速で取得できる総動員することで実現可能である。

（7）深部イメージングの基本的限界突破技術
磯部圭佑（理化学研究所 光量子工学研究領域，科学技術振興機構さきがけ）
緑川克美（理化学研究所 光量子工学研究領域）

100 nm 以下の空間分解能を達成可能な超解像イメージ

深さが深くなると波面歪みによって，空間分解能がさらにング技術は，生物・医学の分野で生命現象可視化のための劣化する。そのため，1 μm 以下の空間分解能が欲しい細重要な技術となっており，製品化もされている．しかし，

胞内微細構造と組織機能の相関解析などは困難となって空間分解能を向上させると信号強度が小さくなり背景光いる。２光子蛍光顕微鏡による生体組織観察においても，に埋もれやすくなるため，観察可能な深さが数 10 µm 以

集光点以外で発生する背景蛍光によって，深さ数百 µm が下と浅い。そのため，生体組織などの深部イメージングに

現在の観察限界となっている。本発表では，深部イメージ

応用することは困難となっている。一方，深部イメージン

ングにおいて問題となる背景光が発生するメカニズムをグが可能な技術としては，生体試料中において透過率が高説明するとともに，背景光を抑制する技術を紹介した。そい近赤外光を用いた２光子蛍光顕微鏡が最も有用な技術の後，背景光を抑制することによって可能となる深部超解として用いられている。しかし，それでもなお，観察可能

像イメージングへの我々の取り組みと，今後の展望についな深さと空間分解能が不十分な場合もある。空間分解能はて議論した。

励起波長が長いために 1 μm 程度と低い。また，観察する455

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（8）ネックレス状高分子を用いた機能性材料
荒木潤（信州大学学術研究院 繊維学系，信州大学 国際ファイバー工学研究所）

超分子とは複数の分子が共有結合以外の弱い結合にらに内部で架橋点間の短い部分が切れることなく全てより会合して特有の機能を発揮する分子であり，ロタキの高分子鎖が応力を受け持つため，内部応力を効率よくサンやカテナンのように複数の分子が幾何学的に絡み分散し，高弾性・高強度を示す。環動ゲルの概念を拡張合った超分子は，2016 年度のノーベル化学賞を受賞する

し，他の高分子材料とポリロタキサンを架橋して得られなど注目を集めている。

た材料は「環動高分子材料」とよばれ，溶媒がなくとも本講演では，シクロデキストリンと高分子を用いたポ
リロタキサン（ネックレス状超分子）の合成法および特上記の環動ゲルと同様の性質を示し，携帯電話外装や自動車構造材へ応用が進められている。

性について概説し，機能性材料への応用例を解説した。

演者はこれまで，ポリロタキサンの欠点である溶解性

ポリロタキサンは鎖状高分子（主にポリエチレングリの低さを種々の誘導体調製や良溶媒の開発によって克コール）が多数のシクロデキストリンを貫通した構造を服し，繊維・ゲル・フィルムなどの種々の機能性材料を持ち，回転・スライドなどの運動の自由度を有する。ポ

創製してきた。これらの特徴を解説し，環動ゲルの膨張

リロタキサンを架橋して作製した「環動ゲル」は，架橋

顕微鏡への応用の可能性について講演した。

点が自由に動けるため，高膨潤度・高延伸性を示す。さ（9）低分子 G タンパク Rap1 シグナルによるリンパ球動態の制御機構の解析
植田祥啓（関西医科大学 付属生命医学研究所 分子遺伝学）

低分子 G タンパク Rap1 の T 細胞の移動における役割

関与することが明らかとなった。

を確かめるために，2 光子顕微鏡を用いた生体顕微鏡法

Rap1 の下流キナーゼである Mst1 は，インテグリンのによりリンパ節高内皮細静脈（HEV）上の接着を観察す

活性化に関与し，また，Mst1 欠損マウスでは胸腺自己免ると，正常 T 細胞が血管内皮上に停止したのに対して

疫寛容の破綻により自己免疫病を発症する。2 光子顕微

Rap1 を欠損する T 細胞では停止しなかった。このこと

鏡により，胸腺スライス器官培養中の Mst1 欠損 T 細胞

から，T 細胞の HEV を介したリンパ節の移行に Rap1 がの動態を観察すると，速度低下および自己抗原を提示す

不可欠であることが明らかとなった。また，リンパ節スる髄質胸腺上皮細胞との接着不全が観察された。これら

ライス器官培養を利用して 2 光子顕微鏡により，組織中

胸腺細胞の動態の異常が Mst1 欠損による自己免疫寛容の Rap1 欠損 T 細胞の組織内遊走を観察したところ，正の破綻および自己免疫病の発症に関与する可能性が明

常型に比べ速度が半分に低下していた。このことから，

らかとなった。

抗原探索のためのリンパ節内の T 細胞の遊走に Rap1 が（10）シナプス接着分子のダイナミズム
田中秀和（立命館大学 生命科学部 生命医科学科）

我々の複雑な精神活動を可能にする精緻な脳神経回路的に向かって伸ばした神経突起（線維）同士が鍵と鍵穴のは，個体発生途上で生まれた神経細胞が分化・移動し，標関係で特異的に結びつけられるシナプス形成によって完

456

研究会報告成する。このように神経線維を点と点で特異的に繋げる役

ス伝達に伴うシナプス構造と機能の可塑性に関与するこ割は，接着特異性と多様性の豊かな接着分子ファミリーがともわかった。さらに，神経活動で劇的に発現誘導される担うと考えられるが，カドヘリンスーパーファミリーも候

ノンクラスタード・プロトカドヘリン Arcadlin（別名

補のひとつである。特に細胞外ドメインをコードするエク

Protocadherin-8）も見つかっており，これは N カドヘリン

ソンが多数タンデムに配置され，共通の細胞内ドメインをに結合して局在を変えることで，シナプスの可塑性に影響コードするエクソンが下流に配置されているクラスターを与える。Arcadlin はうつ病治療薬で誘導されることも判

ド・プロトカドヘリンファミリーが興味深い。それらと重明しており，治療効果における Arcadlin の関与が検討され複して，脳神経回路のシナプス結合に幅広く発現する Nている。

カドヘリンは，シナプス接着維持ばかりではなく，シナプ（11）視覚経験依存的な大脳皮質視覚野の微小神経回路網の形成
石川理子（生理学研究所 視覚情報処理研究部門）

一次視覚野では，シナプス結合のある細胞ペアは，そタミン酸を用いたレーザー光刺激スキャン法を併用し，の周辺の興奮性細胞からのシナプス入力を共有するとシナプス結合様式を解析した。開眼直後の未熟な視覚野

いう規則性をもつ微小神経回路網を形成している。本研

では，神経結合する細胞ペアは稀で微小神経回路網も構

究では，この微小神経回路網の形成が生得的な機構によ築されていなかった。正常な視覚体験を経ると，神経結るのか，生後の視覚経験を必要とするかについて明らか

合が増加し，微小神経回路網が形成されていた。暗室飼にするために，開眼直後の生後 13－15 日齢(P13-P15) と育すると，発達に伴う個々の神経結合の増加と微小神経

正常な視覚体験を経た生後 22－28 日齢のラット群，さ回路網の形成が共に阻害された。しかし，両眼遮蔽するらに，生後直後から暗室で飼育した P22-P28 の暗室飼育と，個々の神経結合は増加したが，微小神経回路網が欠ラット群，および開眼直前に両眼瞼を縫合して飼育した損していた。以上の結果は，多様な入力パターンに応じ

P22-P28 の両眼瞼縫合ラット群を用いた。4 群のラットかて，規則性をもつ神経ネットワーク構造が大脳皮質に形

ら一次視覚野を含む急性切片標本を作製し，2 個の 2/3

成されることを示す。

層錐体細胞からの同時ホールセル記録とケージドグル（12）脳情報処理における髄鞘化の役割
和氣弘明（神戸大学大学院 医学研究科 システム生理学分野，
生理学研究所（兼任），さきがけ研究員（兼任））

オリゴデンドロサイトは軸索周囲を髄鞘化すること

変化はミエリン塩基性タンパク質の信号変化と相関すによって神経伝導速度を約 50 倍まで速めることができることから髄鞘の可塑的変化が訓練や学習には必要でる(Sanders et al., 1946)。この髄鞘化された軸索は中枢神あることが示唆される。また神経活動依存性の分子メカ経系において白質を形成する。近年ヒトの MRI 画像にニズムが明らかにされること(Wake et al., 2011 , Wake et

よって白質変化を描出することが可能となり，ピアノ奏al., 2015)で，この障害による情報処理異常・学習障害が者やジャグリングの演者，タクシードライバーなど特殊着目されるようになった。本発表では神経活動依存性髄技能をもつヒトは白質の信号強度が増加していること

鞘化が損なわれているマウスにおける運動学習障害とが示された(Scholz et al., 2009)。この MRI で検出された

その神経回路基盤について述べた。さらに光遺伝学を用457

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

いたオプトジェネティクス法によって，神経回路活動のが神経回路活動の時間的制御に重要な役割を持つこと異常を補正することによって，学習障害が補正されるメを示した。

カニズムも議論した。以上によって，髄鞘の可塑的変化

458

国際研究集会

国際研究集会〔目

次〕

１．Towards elucidation of memory engram（代表者：Yasunori Hayashi 2016 年 12 月 5 日－12 月 7 日） ...................................... 462
２．4th International Symposium on Salivary Glands in Honor of Niels Stensen（代表者：杉谷博士

2016 年 11 月 30 日－12 月 2 日） ............................................ 474

461

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

1．Towards elucidation of memory engram
2016 年 12 月 5 日－12 月 7 日
代表・世話人：Yasunori Hayashi (Kyoto University/RIKEN Brain Science Institute)
所内対応者：Junichi Nabekura (National Institute for Physiological Sciences)（１）Encoding, retrieving and consolidating memories for the continuous stream of experience
Loren Frank (UCSF)（２）Local circuit interactions shape hippocampal timing & excitability
Thomas McHugh (RIKEN BSI)
（３）Information processing in the entorhinal-hippocampal circuit
Kenji Mizuseki (Osaka City University)（４）Visualization and manipulation of memory engram
Naoki Matsuo (Osaka University)（５）Physiology of Hippocampal Memory Engram
Kazumasa Tanaka (RIKEN BSI)
（６）Inter-regional interactions during novel experiences
Takuma Kitanishi (Osaka City University Graduate School of Medicine)（７）A mechanism of the memory a trace arising in Drosophila
Yukinori Hirano (Kyoto University)（８）Multiplexed signaling across distinct noradrenaline cell populations coordinates opposing emotional learning
functions
Joshua Johansen (RIKEN BSI)
（９）Accumulation of vocal experience regulates the critical period of vocal learning in songbirds
Shin Hayase (Hokkaido University)（10）Dissecting hippocampal circuits for navigation and learning
Attila Losonczy (Columbia)（11）Olfactory-hippocampal coordination during associative learning
Kei Igarashi (UC Irvine)（12）Engram dynamics underlying memory association
Kaoru Inokuchi (Toyama University)（13）Cortical microcircuit and large-scale network for visual object memory in primates
Toshiyuki Hirabayashi (Molecular Imaging Center)（14）Hippocampus-mediated memory trace formation in mouse neocortex
Ji-Song Guan (Tsinghua University)（15）Representation of reward event by cell assemblies in hippocampal CA1 area
Kotaro Mizuta (RIKEN BSI)
（16）Representation of cerebellar climbing fiber signals during goal-directed behavior and learning
Kazuo Kitamura (Yamanashi University)（17）Machine learning-based methods for extracting network structures
Shin Ishii (Kyoto University)（18）Information-theoretic analysis of long-term memory reactivation
Masami Tatsuno (Lethbridge)462

国際研究集会（19）(Poster Talk 1) MCH neurons in the hypothalamus regulate memory in mice
Shuntaro Izawa (Nagoya University)（20）(Poster Talk 2) Spatial representations of self and other in the hippocampus
Teruko Danjo (RIKEN BSI)

【参加者名】
Anupratap

Tomar(RIKEN,

Brain

Science

Institute,

Science),

Teruko

Danjo

(BSI,

RIKEN,

Systems

Laboratory for Circuit and Behavioral Physiology), Hiroshi

Neurophysiology), Joshua Johansen (RIKEN Brain Science

Ishimoto (Nagoya University, Graduate School of Science,

Institute), Hideyuki Matsumoto (Osaka City University,

Biological Science), Shin Hayase (Hokkaido university,

Department of Physiology), Thomas John McHugh (RIKEN,

Graduate School of Life Science), Takuma Kitanishi (Osaka

Brain Science Institute, Lab for Circuit & Behavioral

City University, Graduate School of Medicine, Department of

Physiology), Alessandro Luchetti (RIKEN, Brain Science

Physiology), Hiroyuki Miyawaki (Osaka City Unicersity,

Institute), Masaaki Sato (Saitama University), Yasunori Hayashi

Graduate School of Medicine, Department of Physiology),(Kyoto University/RIKEN Brain Science Institute), JiSong Guan

Naohide Kondo (Nagoya University, Neurology), Takeshi Yagi

(Tsinghua University, School of Lifesciences), Rie Kimura(Osaka University, Graduate School for Frontier Biosciences),(NIPS, Visual Information Processing), Yukinori Hirano (Kyoto

Kareem Mahmoud Abdou (University of Toyama, Biochemistry

university, Graduate School of Medicine, Medical Innovation

Department, Graduate school of Innovative life science), Khaled

Center), Loren M Frank (HHMI and University of California,

Adel Ghandour (University Of Toyama, Biochemsitry, Centre of

San Francisco, Physiology), Qi Zhang (Riken, BSI, lab.

innovative life sciences), Hirotaka Asai (Toyama University,

behavioral genetics), Kazumasa Z. Tanaka (RIKEN, Brain

Innovative Life Science, Cognitive and Emotional Neuroscience,

Science Institute, Laboratory for Circuit and Behavioral

Biochemistry), Yoshihisa Fujita (Kyoto University, Medicine),

Physiology), Ayaka Bota (Saitama University, Science andNaoya Oishi (University of Toyama, Graduate School ofengineering),

Medicine and Pharmaceutical Sciences, Department of

Physiological Sciences, Division of Neural Signaling), Kotaro

Biochemistry), Minoru Saitoe (Tokyo Metropolitan Institute of

Mizuta (RIKEN, BSI, Memory Mechanisms), Toru Ishii (Kyoto

Medical Science , Learning and Memory Project), Naoki Matsuo

University Graduate School of Medicine, Human Brain(Osaka University, Graduate School of Medicine, Department ofResearch Center), Ahmed Abdelwahab Mohamed Khalaf

Molecular & Behavioral Neuroscience), Pavel Prosselkov (Barin(National Institute of Natural Sciences, National Institute for

Science Institute), Shuntaro Izawa (Nagoya University,

Physiological Sciences, Division of Cerebral Circuitry), Shuo Li

Research Institute of Environmental Medicine, Neuroscience 2,(RIKEN , Brain Science Institute), Attila Losonczy (Columbia

A.Yamanaka Laboratory), Hongshen He (The University of

University, Neuroscience), Akihiro Shibata (National InstituteTokyo, Life Sciences, Arts and Science), Xiaodong Li (Nagoya

for Physiological Sciences), Kei M Igarashi (University of

University, Graduate School of Science , Division of Biological

California, Irvine, Department of Anatomy and Neurobiology,

Science), Kaoru Inokuchi (University of Toyama, Faculty ofCenter for the Neurobiology of Learning and Memory), Yoshiki

Medicine), Tsubasa Ito (Tokyo Institute of Technology,

Ando (Kyocera Medical Corporation, Research Department),

Department of Computational Intelligence and Systems Science),

Junichi Nabekura (National Institute for Physiological Sciences),

Kenji Mizuseki (Osaka City University, Department ofToshiyuki Hirabayashi (National Institutes for Quantum andPhysiology), Masami Tatsuno (University of Lethbridge,

Radiological Science and Technology, Japan), Shin Ishii (Kyoto

Neuroscience), Kazuo Kitamura (University of Yamanashi,

University, Department of Systems Science, Graduate School of

Department of Neurophysiology), Ichiro Aoki (Nagoya

Informatics), Kei Eto (NIPS, Division of Homeostatic

University, Graduate School of Science, Division of Biological

Development), Hiroyuki Inada (NIPS, Division of Homeostatic

Yoko

Yamagata(National

Instituefor463生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

of(NIPS, Division of Homeostatic Development), Masaki Fukata

Homeostatic Development), Yoshihisa Nakahata (NIPS,(NIPS), Yuko Fukata (NIPS), Tatsuo Suzuki (Shinshu

Division of Homeostatic Development), Ikuko Takeda (NIPS,

University), Hideji Murakoshi (NIPS), Etsuko Tarusawa (NIPS),

Division of Homeostatic Development), Kayo Nakamura (NIPS,

Takeshi Otsuka (NIPS), Yuki Hamano (NIPS), Mariko

Division of Homeostatic Development), Ryohei Akiyoshi (NIPS,

Yamamoto (NIPS), Hideki Kondo (NIPS), Yasuyuki Osanai

Division of Homeostatic Development), Takuya Toda (NIPS,(NIPS), Sho Sugawara (NIPS)

Development),

HiroshiHoriuchi(NIPS,

Division

Division of Homeostatic Development), Masanobu Yoshida【概要】
近年，記憶の研究は大きな変貌を遂げている。１０年して招待した。また，一般講演者として大脳皮質細胞の記

前には想像もつかなかった様々なツールが用いられる憶表現の異質性をイメージングで解析している Jisong

ようになり，新たな概念が次々と提出されている。例え

Guan（清華大学），睡眠と記憶の固定化を研究している龍ば，プローブや顕微鏡装置の技術革新により生化学反応

野正美（Lethbridge 大学），嗅覚による海馬記憶の修飾をや活動電位を生きた動物個体で可視化することが可能

研究している五十嵐啓（UC Irvine）も招待した。

になり，またチャネルロドプシンやそのファミリータン

会議の結果，国内外の最先端の記憶研究に触れること

パク質の発展は，神経活動を操作することを可能とした。

ができた。一方で，“engram”をどう定義すべきかも問題

一方で，リプレー，リバースリプレー，プレプレー，格となった。例えば，記憶形成時に活性化された細胞に c-子細胞といった新しい概念も提案され，2014 年にノーベ

fos プロモーターでチャネルロドプシンを発現させ，それ

ル医学・生理学賞が Kief，Moser 夫妻に授与されたのはを活性化させると記憶想起様行動が起こるが，それだけ耳目に新しい。

でそれを“engram”を再活性化させていると言っては良い

本会議は “Towards Elucidation of Memory Engram”と題のか。極端なことを言えば，感覚情報を再活性化させてし，海馬を中心として細胞からシステムレベルの研究に特も行動を引き起こすであろうが，それは“engram”と呼べに的を絞った。海外から場所細胞研究の一人者である

ないであろう。これらは林が監修し，一部の招待講演者

Loren Frank（UCSF），海馬二光子イメージングの一人者が執筆した実験医学の特集号（2016 年 6 月）にても議論である Attila Losonczy（コロンビア大学）を基調講演者とをしている。

（1）Encoding, retrieving and consolidating memories for the continuous stream of experience
Loren Frank（Howard Hughes Medical InstituteKavli Institute for Fundamental Neuroscience
Department of Physiology
University of California, San Francisco）
Experience is effectively continuous, in that during waking

discuss our discovery of specific and distinct hippocampal andthe senses are continuously exposed to information from theneocortical representations associated with experiences thatoutside world. In contrast, memories are often described as

occur during movement and immobility. I will then describe

episodic, with specific beginnings and ends.

In this talk I will

how those representations are reactivated during the replay

present recent results from my laboratory that have given us

events that have been hypothesized to contribute to memory

new insights into how the brain segments experience to creates

retrieval and consolidation.

representations of and memories for individual episodes. I will

（2）Local circuit interactions shape hippocampal timing & excitability464

国際研究集会

Thomas McHugh（Lab for Circuit & Behavioral Physiology
RIKEN Brain Science Institute）
In vivo recording in the hippocampus of freely behaving

oscillations present in the structure, the circuit mechanisms

rodents led to the discovering of place cells, neurons with

underlying these temporal codes remain poorly understood. My

spatially receptive fields, and has been key in linking the role oflaboratory combines subregion specific genetic intervention inthis circuit in memory to its physiological activity. In addition to

the hippocampal circuit with in vivo physiology to address thethe rate code found in these place cells, the hippocampus

mechanisms of spatial coding and the consequences of circuit

employs a temporal code, both on the single cell and ensemble

dysfunction. This talk will talk about our experiments looking at

level, to accurately represent space. While there is clear evidence

the contributions and interactions of the CA3 and CA2that this precise spike timing depends on an exquisite balance ofsubregions to spatial coding, information flow and excitability ininhibition and excitation and is organized by theta and gamma

the hippocampal circuit.

（3）Information processing in the entorhinal-hippocampal circuit
Kenji Mizuseki（Osaka City University Graduate School of Medicine）
Theta oscillations in the hippocampus are believed to befound robust physiological differences along the oriens-

essential for the formation and retrieval of episodic memories.

radiatum axis in the CA1 pyramidal layer and showed that CA1

However, it is not clear how the information is handled in the

pyramidal cells in adjacent sublayers could address their targets

hippocampal formation during theta states. To elucidate this,jointly or differentially, depending on brain states andwe simultaneously recorded the activity of many (~100)

oscillations, thereby forming functionally distinct streams.

neurons and local field potentials from multiple layers of the

Despite the central role of spiking activity in transmitting

hippocampus and entorhinal cortex of rats performing spatial

information, only limited data about the firing rates of unbiased

tasks. Temporal delays between population activities inneuronal populations in intact networks are available. After

successive anatomical stages were much longer (~60 msec)

comprehensive analysis of large collected data sets, we foundthan expected from axon conduction velocities and passivethat the firing rates of principal neurons in the entorhinal–

synaptic integration of feed-forward excitatory inputs. We

hippocampal loop showed a lognormal-like distribution in all

suggest that the temporal windows set by the theta cycles allow

brain states. A highly active minority, which had high spatial

for local circuit interactions and thus a considerable degree of

information rates, emitted half of the spikes at all times, while

computational independence in subdivisions of the entorhinal–a very large number of slowly discharging neurons contributed

hippocampal loop.

the remaining half. Importantly, firing rates of the same

To uncover the mechanisms of local circuit computation, it

neurons showed high correlations in various brain states andis essential to understand how the individual neurons in a given

testing conditions, as well as across familiar and novel

region participate in information processing. The hippocampal

environments. We suggest that the persistent skewed

CA1 region is one of the most extensively studied regions of

distribution of firing rates implies that a preconfigured, highly

the brain, and most studies tacitly assume that pyramidal

active minority dominates information transmission in corticalneurons in this region represent a homogeneous cell population.

networks.

However, after using high-spatial-resolution silicon probes, we465

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（4）Visualization and manipulation of memory engram
Naoki Matsuo（Department of Molecular and Behavioral Neuroscience,
Graduate School of Medicine, Osaka University）
Memories are presumably stored in a specific small subset

gene, one of the immediate-early genes whose expression isgroup of neurons sparsely distributed in the brain in response to

rapidly and transiently induced in response to neuronal activities.

various sensory experiences. One of the major difficulties in

The transgenic system provides a distinctive tool forstudying the mechanism of cognitive functions including

manipulating the neuronal ensembles representing a given

learning and memory is the identification of the “functional”

information or memory. In addition, direct observation ofneuronal populations among the hundred billions of neurons inneuronal ensemble activities using in vivo calcium imaging

mammalian brain. We have previously developed a transgenic

provides great insights about the dynamics of neuronalsystem in mice that allows us a genetic manipulation in thoseensembles during memory processes. I will introduce approaches

neurons activated by a given behavioral stimulus during a limited

trying to visualize and manipulate the memory engram to addresstime

many unanswered questions about memory.

window.

The

mice

express

tetracycline-regulatedtransactivator (tTA) under the control of promoter of the c-fos（5）Physiology of Hippocampal Memory Engram
Kazumasa Z. Tanaka, Ph.D.（RIKEN, BSI, Laboratory for Circuit and Behavioral Physiology）
It has been suggested suggested that a memory is retrieved

memory and its activity is necessary for retrieval.

through activity of in the long-lasting physical trace within the

What remains largely unaddressed, however, is thebrain, the so-called ‘memory engram.’ Previously, using c-

physiological nature of the engram. Thus, questions on engram

Fos-tTA mice, we have shown that contextual memory retrieval

such as how these neurons support contextual memory retrieval

reactivates a subset of hippocampal/cortical neurons that are c-remain to be answered. To address this issue, we have recently

Fos labelled during learning. Further, optogenetic inactivation of

conducted tetrode recording from the hippocampus of freely-

the labelled CA1 neurons impairs memory retrieval and corticalmoving c-Fos-tTA mice. By using optogenetic identification, we

reactivations. Importantly, inactivating a distinct subset of CA1

have isolated activity in c-Fos labelled cells from other CA1

neurons does not affect memory retrieval. Together with otherneurons when animals explore an environment. In the talk, I will

studies using IEG labelling and optogenetic manipulations, theseshare recent progress on our project suggesting a dynamic nature

data indicate that a subset of hippocampal neurons that are c-Fosof engram physiology.

active during learning is a neuronal substrate of contextual466

国際研究集会（6）Inter-regional interactions during novel experiences
Takuma Kitanishi（Department of Physiology, Osaka City University Graduate School of Medicine,Center for Brain Science, Osaka City University Graduate School of Medicine）
Hippocampal place cells, which fire whenever animals

The entorhinal cortex reciprocally connects with thetraverse specific locations in environments, are thought to behippocampus and is involved contextual memory. While thecrucial for spatial memory. However, the cellular/network

function of entorhinal cortex has been intensively investigated,mechanisms underlying place cell activity remain unclear.

how the entorhinal cortex collects information required for its

Synaptic plasticity may mediate the formation of place cellfunction from other brain regions has been poorly understood.

activity by changing inter-regional information transfer. We

We thus sought the input brain regions of the medial entorhinal

tested this hypothesis by blocking GluR1-dependent synaptic

cortex (MEC) in mice using multiple tracing approaches andplasticity in CA1 pyramidal cells and by monitoring firing

found that a subcortical brain area, claustrum (Cla), densely

patterns from these plasticity-blocked cells in freely behaving

projects to MEC (Kitanishi and Matsuo, J Neurosci, in press).

rats (Kitanishi et al., Neuron, 2015). The blockade of synaptic

The MEC-projecting claustral neurons robustly expressed c-plasticity impaired two types of firing patterns: rapid formation

Fos after the exposure of mice to a novel environment.

of spatial firing patterns in a novel environment and temporal

Optogenetic silencing of MEC-projecting Cla neurons during

firing patterns along slow gamma oscillations, which is thought

contextual fear conditioning impaired later memory retrieval,to originate from the CA3 region. The results suggest that GluR1-

without affecting basal locomotor activity or anxiety-related

dependent synaptic plasticity at CA3-CA1 synapses determines

behavior. These results suggest that previously-unanticipatedspatial and temporal firing patterns during novel experiences,

dense Cla-MEC pathway is activated during novel experience

which in turn enhances the information transfer through theand modulates MEC function in contextual memory.

CA3-CA1-entorhinal pathway.

（7）A mechanism of the memory a trace arising in Drosophila
Yukinori Hirano（SK Project, Medical Innovation Center, Kyoto University Graduate School of Medicine）
Based on the animals’ experience, specific neurons in theneurons, suggesting that the γm neurons doesn’t encode

information flow are involved in memory formation. In various

memory, but determines whether memory should be formed.

model animals, those neurons have been visualized by

Intriguingly, the γm neurons showed robust activities in themonitoring gene expression, since gene expression is one of theinitial training session, but reduced activity in the following

fundamental processes in memory consolidation. We have tried

session. We found that the activities of the γm neurons

to elucidate the mechanism in which those activated neurons

correlates with the prediction errors. These data indicate thatare created in the neural network, in the fruit fly, Drosophila.

computation based on the prediction error in the MBs are

In the fly brain, a neural structure, mushroom body (MB), acts

essential

as a memory center, and is consists of 7 types of subpopulations,consolidation. We will discuss the detailed mechanism thatα/βs, α/βc, α/βp, γm, γd, α’/β’ ap, and α’/β’m. We found thatinduces gene expression through encoding the prediction errors,

one of the MB subpopulations, γm neurons, are required fortogether with our recent report demonstrating the essential

gene expression in memory formation. The gene expression

transcriptional machinery required for memory consolidation.

forinducing

gene

expression

inmemorywas induced in the α/βs neurons in the MBs rather than the γm467

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（8）Multiplexed signaling across distinct noradrenaline cell populations coordinates opposing emotional
learning functions
Joshua Johansen（RIKEN Brain Science Institute）
emotionalof these cell populations revealed unique and specificmemories which trigger stereotyped defensive responses.

connectivity with amygdala and mPFC targets. Coupled with

However, these emotional responses need to be extinguishedthis functional and anatomical modularity, LC neurons

when they are no longer appropriate to enable normal, flexible

multiplex distinct signals during fear and extinction learning.

behavior. Noradrenaline is important for both fear andIn response to strong aversive stimuli occurring during fear

extinction learning and an important drug target for thelearning most LC neurons are strongly activated. By contrast,

treatment of anxiety and mood disorders. Traditional views of

distinct populations of LC neurons are selectively and mildly

noradrenaline function suggest that it modulates global brain

engaged in response to fear or safety cues. This is reflected asstates and diverse behaviors through what is believed to be aa shift in the balance of activity across amygdala and mPFC

homogeneous cell population in the brainstem locus coeruleus

projecting cell modules during early and late extinction.

(LC). However, it is unclear how the LC coordinates disparate

These results suggest a revised view of LC-noradrenaline

behavioral functions. In direct contrast to traditional models offunction in which a mosaic of projection- and behavior-specific

LC function, we’ve found that distinct populations of LC-

modules is coupled with combinatorial activation modes tonoradrenaline neurons projecting to the amygdala or medialenable the adaptive tuning of emotional responding andprefrontal cortex (mPFC) differentially regulate fear or

behavioral flexibility.

Aversive

experiences

producepowerful

extinction learning, respectively. Brain-wide efferent mapping（9）Accumulation of vocal experience regulates the critical period of vocal learning in songbirds
Shin Hayase（Graduate School of Life Science, Hokkaido University）
Motor learning processes, such as human language acquisition

effect of singing experience-dependent and brain region-specificor birdsong learning, require repeated and self-motivatedmotor-driven genes on the regulation of the critical period ofpractice during a critical period in ontogeny. During these motor

vocal learning.

learning processes, it remains unclear how the critical period isThen, we prevented the singing practice of juveniles until

regulated. Past studies shed light on the effect of “passive”

maturity to suppress singing-driven genes induction and examine

experience, i.e. reception of sensory stimuli, on the regulation of

the effects on vocal development. The singing-practice (-) birds

critical periods in sensory systems. To reveal the contribution of

produced highly plastic vocal patterns even at adult stage, while“active” motor practice for the critical period of motor learning,the dendritic spine density in RA projection neurons showed

we focused on songbirds, which possess an analogous vocal

juvenile-like values, indicating that the accumulation of singing-system to human and learn a song in juvenile stage. In the songpractice, not aging, is crucial for regulation of vocal plasticity.

system of songbirds, a number of neuroplasticity-related genes

To elucidate the molecular mechanisms underlying suchare induced by singing behavior. Arc, a neuroplasticity-related

accumulation of singing-practice in the vocal system, wegene, was strongly induced by singing in juveniles than adults inperformed RNA-seq and co-expression analysis in RA on a

pallial nuclei RA in the song system; an analogous region to

genome-wide scale. As a result, a total of 119 motor-driven genes

motor cortex layer V in mammals. This suggests a potential

were regulated by the accumulation of singing-practice,468

国際研究集会

including epigenetic regulators. These genes were strongly

count accumulator of self-motivated singing practice toinduced by singing in RA of juveniles and singing-practice (-)

coordinate the critical period of vocal learning.

birds but not in freely singing adults. In addition, the vocal

Key words; Critical period, Vocal learning, Activity-dependent

learning ability of singing-practice (-) birds was preserved. These

genes, Neuronal plasticity.

results suggest that a set of motor-driven genes engages as a（10）Dissecting hippocampal circuits for navigation and learning
Attila Losonczy（Department of Neuroscience, Columbia University, New York）
Learning and remembering where and when salient events

nodes of the hippocampus. I will summarize how various types

occur in space and time are essential for adaptive behaviors.

of dentate gyrus principal neurons – adult- born and mature

Both spatial navigation and episodic memory have been linked

granule cells, and hilar mossy cells contribute to context

to the mammalian hippocampus, but the detailed mechanisms

encoding and discrimination. We also monitored activity inat cellular and circuit levels remain poorly understood. To

deep and superficial subpopulations of CA1 pyramidal cells,

address these questions, we use in vivo functional imaging toand assessed the relationship between sublayer dynamics andmonitor the activity of identified excitatory, inhibitory andlearning.

neuromodulatory circuit motifs in the hippocampus oflearning is supported by disinhibitory GABAergic circuits inbehaving mice during spatial exploration, fear learning andCA1. Together, our results demonstrate a functional division ofgoal-directed learning. The talk will focus on our recent efforts

labor among subpopulations of principal neurons during

aimed

hippocampal- dependent behaviors.

atdissecting

functional

roles

of

multimodal

Finally, I will present findings on how goal-oriented

microcircuits at the dentate gyrus input and at the CA1 output（11）Olfactory-hippocampal coordination during associative learning
Kei M Igarashi（Department of Anatomy and Neurobiology
Center for the Neurobiology of Learning and Memory
University of California, Irvine）
Accumulating evidence points to cortical oscillations as ahippocampus under steady-state conditions in well-trained rats1.

mechanism for mediating interactions among functionally

However, the relationship between interregional coupling andspecialized neurons in distributed brain circuits. A brain function

memory formation remains poorly understood. Using multisitethat may use such interactions is declarative memory.

recording at successive stages of associative learning, we foundDeclarative memory is enabled by circuits in the entorhinalthat the coherence of firing patterns in directly-connected

cortex (EC) that interface the hippocampus with the neocortex.

entorhinal-hippocampus circuits evolves as rats learn to use an

During encoding and retrieval of declarative memories,

odour cue to guide navigational behaviour, and that suchentorhinal and hippocampal circuits are thought to interact via

coherence is invariably linked to the development of ensemble

theta and gamma oscillations, which in awake rodents

representations for unique trial outcomes in each area.

predominate frequency spectra in both regions. In favour of thisEntorhinal-hippocampal coupling was observed specifically inidea, theta-gamma coupling has been observed between EC andthe 20–40 Hz frequency band and specifically between the distal469

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

part of hippocampal area CA1 (dCA1) and the lateral part of EC

encoding and retrieval of olfactory-spatial associative memory2.

(LEC), the subfields that receive the predominant olfactory input

The potential roles of 20–40 Hz and theta oscillations for theto the hippocampal region. Taken together, the results identify

communication between hippocampal and olfactory regions will

20–40 Hz oscillations as a mechanism for synchronizing

be discussed.

evolving representations in dispersed neural circuits during（12）Engram dynamics underlying memory association
Kaoru Inokuchi（Department of Biochemistry, Graduate School of Medicine and Pharmaceutical Sciences,
University of Toyama, 2630 Sugitani, Toyama 930-0194, Japan）
Memory is thought to be stored in the brain as an ensemble ofBehavioral tagging is the transformation of a short-term

cells activated during learning. Although optical stimulation of amemory, induced by a weak experience, into a long-term

cell ensemble triggers the retrieval of the corresponding memory,

memory (LTM) due to the temporal association with a novel

it is unclear how the association of information occurs at the cell

experience. The mechanism by which neuronal ensembles, eachensemble level. Using optogenetic stimulation without any

carrying a memory engram of one of the experiences, interact tosensory input in mice, we found that an artificial associationachieve behavioral tagging is unknown. Here, we show thatbetween stored, non-related contextual and fear information was

retrieval of a LTM formed by behavioral tagging of a weakgenerated through the synchronous activation of distinct cell

experience depends on the degree of overlap with the neuronalensembles corresponding to the stored information. This

ensemble corresponding to a novel experience. The numbers ofartificial association shared characteristics with physiologicallyneurons activated by weak training in a novel object recognition

associated memories, such as N-methyl- D-aspartate receptor(NOR) task and by a novel context exploration (NCE) task,

activity- and protein synthesis-dependence. These findings

denoted as overlapping neurons, increases in the hippocampal

suggest that the association of information is achieved throughCA1 when behavioral tagging is successfully achieved. Optical

the synchronous activity of distinct cell ensembles. Thissilencing of an NCE-related ensemble suppresses NOR–LTM

mechanism may underlie memory updating by incorporating

retrieval. Thus, a population of cells recruited by NOR is tagged

novel information into pre-existing networks to form

and then preferentially incorporated into the memory trace for

qualitatively new memories.

NCE to achieve behavioral tagging.

（13）Cortical microcircuit and large-scale networkfor visual object memory in primates
Toshiyuki Hirabayashi（National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology, Japan）
Inferior temporal (IT) cortex in primates locates at the final

implementing a given cognitive demand. In this talk, I will firststage of visual object processing, and serves as a storehouse of

discuss our recent findings on the microcircuit mechanisms

long-term object memory. Although neuronal responses in thisunderlying the long-term object memory in the macaque IT

cortical region have been characterized with various task

cortex, focusing on the following two topics.

paradigms, it remains largely unknown how individual neurons

The first topic is dynamic operation of a microcircuit during

interact with each other to form a functional circuit for

the retrieval of long-term object memory (Hirabayashi et al., J.

470

国際研究集会

Neurosci. 2010; Hirabayashi et al., Neuron 2013; Hirabayashi et

preparatory codes of a given feature are already generated in aal., J. Neurosci. 2014). In the IT cortex, we found a directed

lower-order area before they become predominant in a higher-

signal flow between functionally different classes of memoryorder area. Using the object association task paradigm, we foundneurons, one of which maintains the presented cue information

two distinct microcircuits that generates and increases theand the other encodes the retrieval signal of object memory. The

representation of object association in successive lower- anddynamics and direction of the signal flow we observed suggest

higher-order areas in the IT cortex, respectively, consistent withboth mechanisms for generation and subsequent propagation of

the latter hypothesis.

the retrieval signal through the microcircuit operation in the IT

In the last part of the talk, I will discuss the direction of the
future research on a large-scale network mechanisms

cortex.
The second topic is hierarchical object processing acrossunderpinning visual object memory. In particular, I will focus on

cortical areas (Hirabayashi et al., Science 2013). Representation

our ongoing results on the causal involvement of fronto-of a given feature of visual objects has been believed to be

temporal cortical network in visual short-term memory obtained

constructed in the cortical area where that representation isby combining genetic intervention with non-invasive functional

prevalent. However, another possible scheme is that someimaging in primates.

（14）Hippocampus-mediated memory trace formation in mouse neocortex
Hong Xie 1, Yi Hu 1, Wenhan Luo 1, Guangyu Wang 1, San-Xiong Liu 1, Jun Jiang 1, Da-Qing Chang2,
Yi-Ding Li 3, Xiao-Jing Chen 3, Chang-Shui Zhang 2, Xiao-Hui Zhang 3, Ji-Song Guan 1（1 MOE Key Laboratory of Protein Sciences, Center for Brain inspired Computing, IDG/McGovern institute for Brain
Research at Tsinghua, School of Life Sciences, Tsinghua University, Beijing 100084, China
2 Department

of Automation,Tsinghua University State Key Lab of Intelligent Technologies and Systems

Tsinghua National Laboratory for Information Science and Technology (TNList) Beijing 100084, P.R.China
3 State Key Laboratory of Cognitive Neuroscience & Learning and IDG/McGovern Institute for Brain Research, Beijing

Normal University, Beijing 100875, China）
The recall of a recently acquired explicit memory depends

sensory-activated ensembles and gradually converted them intoon the hippocampal formation, but retrieval is increasingly

the consolidated ones, which became independent ofsustainable by neocortical representation alone. Such process

hippocampus. After consolidation, those memory-related

is defined as system-level consolidation, which lasts overensembles were reactivated by novel contexts, but possessing

weeks to years. By in vivo imaging of immediate early gene

context selectivity as the population activity patterns of theexpression, we tracked cortical response changes during

ensemble. Thus, consolidation altered the representation ofmemory consolidation. Activities in the sensory-activatednovel contexts by adding the consolidated memory components.

cortical ensembles, distributed in multiple areas, represented

These findings revealed the neural correlates of system

the behavior context and were closely associated with theconsolidation, implicating how the brain incorporates new

memory recall. Hippocampus reinstated activities in those

representations upon old knowledge.

471

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（15）Representation of reward event by cell assemblies in hippocampal CA1 area
Kotaro Mizuta（RIKEN BSI Memory Mechanisms）
Hippocampus plays an essential role in memory formation forreceive reward, as a delay condition. With training, mice learned

space and events. However, it is not well understood how

to stop and stay in the reward zone to get reward, eventually

hippocampal microcircuits are reorganized during the formation

reaching a success rate up to 70%. In a single session, about 10-

and retention of memory for a particular place associated with

15% of recorded neurons demonstrated time-locked activity

value such as a reward event. Although it has been reported thatwhile the mice stayed at the reward zone. Among recording

an event-related memory can be recalled by activation of a sparsesessions over days, the temporal neural activity within the reward

but specific ensemble of hippocampal neurons (Tonegawa et al.,zone remained stable for a subpopulation of neurons. When the

Nature, 2012), it remains a possibility that a temporal firing

reward zone was changed among the three before mentioned

sequence within the event-specific ensemble can recall the event-zones, 2% of all identified cells kept responding in the previous

related-memory robustly. Furthermore, the stability of thesereward zone, while other subpopulations encoded the present

ensembles over days and changing event conditions should be

reward zone with specific temporal firing pattern. Moreover,investigated. To address these questions, we conducted calcium

when reward was not given, the temporal activity of neurons

imaging of hippocampal CA1 neurons in mice that express therepresenting the reward event was suppressed. However, thefluorescent calcium sensor protein G-CaMP7. During recording,activity pattern of some neurons recovered after the reward

mice were head-fixed under a two-photon microscope while

condition was reinstated. These results raise an intriguing

performing a reward-related memory task in virtual reality. Three

possibility that an event such as reward is coded with sequential

colored zones were placed along a virtual linear track and reward

firing within groups of CA1 neurons, and suggest a probable

was given in one of them. Mice were required to remember themechanism for robust recall of event-related-memory.

correct reward zone and learn to stay there for 2 seconds to（16）Representation of cerebellar climbing fiber signals during
goal-directed behavior and learning
Kazuo Kitamura（Department of Neurophysiology, University of Yamanashi）
Acquisition and execution of skilled behaviors critically depend

chronic in vivo two-photon calcium imaging in mice learning aon the cerebellum. Climbing fiber (CF) inputs to Purkinje cells

go/no-go auditory discrimination task. CF inputs to the lateral part

carry error signals and/or timing signals for motor control andof aldolase C-positive zones were timed to the go cues andlearning. Recent studies suggest that Purkinje cells also play anenhanced during the course of learning. Those to the lateral part ofimportant role in non-motor functions. CFs separately project toaldolase C-negative zones were timed only to the no-go cues,

longitudinal clusters of Purkinje cells (cerebellar zones), which arewhich declined along with learning. Those to the medial zones

characterized by the presence or absence of aldolase C/zebrin II

were longer in latency and showed lick-related representation. Our

expression, and send information from the neocortex and theresults indicate that CF inputs to the lateral aldolase C-positive

periphery through the inferior olive. Despite decades ofzones are involved in goal-directed initiation of actions, whereas

investigation, functions of these CF inputs to each cerebellar zone

those to aldolase C-negative zones likely convey instructive signals

during acquisition of skilled behaviors remain elusive. We

to withhold unwanted actions. Those to the medial zones suggested

investigated the representation of CF inputs to the distinct

their role in sensorimotor processing.

cerebellar zones in Crus II of the cerebellar hemisphere by using472

国際研究集会（17）Machine learning-based methods for extracting
network structures
Shin Ishii（Graduate School of Informatics, Kyoto University）
We hypothetically believe that neural functions areneural (meso) imaging. Since the number of possible neural

embedded in the connectivity of constituents of the brain,

connections often becomes huge, we need a robust statisticalneurons and glia. Examining the connectivity over all themethod to well control the false positive rate (FDR). We

whole brain becomes a new research field called connectome,

developed a generalized linear model-based connectivity

which could be the essential first step toward understanding aanalysis method with an empirical Bayesian FDR control.

variety of neural and mental disorders. Such connectomics

When a similar method was applied to identification of astudies can be classified, based on the special resolution, into

neuron-glia network from in the rat hippocampal region, we

micro (nm), meso (sub-um) and macro (sub-mm). If we canfound facilitative connections from neurons to theircollect the static connectomics images over the whole brain ofneighboring glia. Next, I introduce an identification method ofa primate with the spatial resolution of 200 nm (meso), thestructural connectivity over the whole brain, based onwhole data size becomes several peta bytes; information

stochastic simulations of neural fiber extension and insertion.

extraction from such an image bigdata is a challenge that has

After this method was applied to two-photon tomography of annever been experienced by neuroscientists. Development ofmarmoset, we found the connectivity obtained by two-photon(semi-)automatic information extraction tools based on

imaging (i.e., meso) was fairly consistent with that based onmachine learning and imaging processing would be the key in

diffusion tensor imaging (i.e., macro) performed on the samethe connectomics studies. In this talk, I will explain several ofindividual. This research was done in the Brain/MINDs projectsuch technologies developed in our group. First, I introduce a

supported by Japan Agency for Medical Research andfunctional connectivity analysis method based on time-lapse

Development.

（18）Information-theoretic analysis of long-term memory reactivation
Masami Tatsuno（University of Lethbridge）
Evidence of electrophysiological study from multiple brain

correlations due to intra-network connectivity patterns and theareas suggests that neurons selectively and cooperatively

correlations due to external input noise. Second, we use 25-hour-

reactivate after a task, primarily during slow wave sleep. This

continuous recordings of area CA1 of HC and medial prefrontal

phenomenon, which is termed memory reactivation, has been

cortex (mPFC) to illustrate the applicability of the methods totypically observed for 30 minutes to 1 hour after the task training.

electrophysiological data. We show that reactivation could occur

Here, by combining two analytical methods, spike train

hours after the task both in HC and in mPFC. In addition, theclustering and information geometric analysis, we show thatanalysis also suggests that reactivation in HC could be attributed

reactivation could continue to occur for hours after the task inmainly to modifications of the synapses within the HC network

selective subset of cells. First, using neural network models, wewhile reactivations in mPFC could be mainly driven by external

show that our methods allow for reliable estimates of the

inputs, possibly in part from HC.

473

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

2．4th International Symposium on Salivary Glands in Honor of Niels Stensen
2016 年 11 月 30 日－12 月 2 日
代表・世話人：杉谷博士（日本大学）
所内対応者：村上政隆（生理学研究所）（１）Development of salivological view through the Stensen symposia for 20 years○Masataka Murakami(National Institute for Physiological Sciences, Okazaki, Japan)（２）Medication-induced salivary gland dysfunction○Andy Wolff(Saliwell Ltd. and Tel Aviv Sourasky Medical Center, Tel-Aviv, Israel)（３）Experimental studies on secretory effects of some atypical antipsychotics with special reference to the clozapineinduced sialorrhea○Jörgen Ekström1,2, Tania Herbst Godoy1, Alessandro Riva2(1The Sahlgrenska Academy at the University of Gothenburg, Göteborg, Sweden,
2University of Cagliari, Cagliari, Italy)（４）Sjögren’s syndrome and autoimmune pancreatitis: Fixing the duct fixes the acini
Mei Zeng, ○Shmuel Muallem(NIDCR, NIH, Bethesda, MD, USA)
（５）Bicarbonate permeation through anion channels○Min Goo Lee(Yonsei University College of Medicine, Seoul, Korea)（６）The application of mass spectrometry to the study of the intact human salivary proteome○Massimo Castagnola(Istituto di Biochimica e Biochimica Clinica, Facoltà di Medicina Università Cattolica del Sacro Cuore,
Fondazione Policlinico Gemelli, Roma, Istituto di Chimica del Riconoscimento Molecolare,
Consiglio Nazionale delle Ricerche, Roma, Italy)（７）Mechanism for selective transport of secretory proteins into secretory granules of parotid acinar cells○Junko Fujita-Yoshigaki, Megumi Yokoyama, Osamu Katsumata-Kato(Nihon University School of Dentistry at Matsudo, Matsudo, Japan)（８）The role of membrane microdomains for granule maturation in the rat parotid gland○Osamu Katsumata-Kato, Megumi Yokoyama, Junko Fujita-Yoshigaki(Nihon University School of Dentistry at Matsudo, Matsudo, Japan)（９）Computational modelling of epithelial ion transport - is it worth the trouble?
○Martin Steward1, Makoto Yamaguchi2, Kieran Smallbone1, Yoshiro Sohma3, Hiroshi Ishiguro2(1University of Manchester, Manchester, UK, 2Nagoya University Graduate School of Medicine,
Nagoya, Japan, 3 Keio University School of Medicine, Tokyo, Japan)（10）What two direct observation methods show us in membrane transport physiology: CARS microscopy and highspeed AFM○Yoshiro Sohma(Keio University School of Medicine, Tokyo, Japan)474

国際研究集会（11）Analysis of electrolyte and water transport by the ex vivo mouse submandibular gland perfusion technique ingenetically modified mice
○Tetsuji Nakamoto(Matsumoto Dental University, Matsumoto, Japan)（12）Purinergic signaling in pancreas in health and disease○Ivana Novak(University of Copenhagen, Copenhagen, Denmark)（13）Real-time imaging of ATP release induced by alveolar inflation in the rat lung ex-vivo○Kishio Furuya1, Ryszard Grygorczyk2, Masahiro Sokabe1(1Mechanobiology Labo, Nagoya University Graduate School Medicine, Nagoya, Japan,
2CRCHUM, Université de Montréal, Montreal, Canada)（14）Dynamics of 5-methylcytosine and 5-hydroxymethyl citosine in fetal submandibular gland development○Toru Hayashi1,2, Masanori Kashimata2(1Kitasato University School of Allied Health Sciences, Sagamihara, Japan,
2AsahiUniversity School of Dentistry, Hozumi, Japan)（15）Fibroblast Growth Factor Receptor function in salivary gland progenitor populations during development○Matthew Hoffman(NIDCR, NIH, DHHS, Bethesda, MD, USA)
（16）Sexual difference in the regeneration model of the rat submandibular gland○Tetsuya Akamatsu1,2, Chenjuan Yao1, Takahiro Hasegawa1, Hiroshi Yoshimura1(1Institute of Biomedical Sciences, Tokushima University Graduate School, 2Field of BiomolecularFunctions & Technology, Graduate School of Bioscience & Bioindustry,
Tokushima University, Tokushima, Japan)（17）Basement membrane dynamics in developing salivary gland○Yuichi Kadoya(School of Allied Health Sciences, Graduate School of Medical Sciences,
Kitasato University, Sagamihara, Japan)（18）Plasma membrane Ca2+ entry in regulation of salivary gland function and dysfunction○Indu Ambudkar(NIDCR, NIH, Bethesda, MD, USA)
（19）Physiological functions of store-operated calcium channels in exocrine glands○James W. Putney, Gary S. Bird, Felicity M. Davis, Pooja Desai, Diane D’Agostin,
Shilan Wu, Natacha Steinckwich-Besançon(Calcium Regulation Group, Signal Transduction Laboratory, NIEHS, NIH, NC, USA)
（20）Functional interaction between TRPV4 and TMEM16A/ to stimulated saliva and tear secretion○Sandra Derouiche, Yasunori Takayama, Masataka Murakami, Makoto Tominaga(National Institute for Physiological Sciences, Okazaki, Japan)（21）Involvement of MARCKS phosphorylation and translocation in amylase release in exocrine gland acinar cells○Keitaro Satoh1,2, Hiroshi Sugiya3, Yoshiteru Seo2
(1Asahi University School of Dentistry, Mizuho, Japan,
2DokkyoMedical University School of Medicine, Mibu, Japan,

3Nihon University College of Bioresource Sciences, Fujisawa, Japan)

475

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（22）NF-κB regulates MEK/ERK signaling pathway in fibroblasts○Hiroshi Sugiya, Rei Nakano, Hisashi Tsuchiya(Nihon University College of Bioresource Scineces, Fujisawa, Japan)（23）Roles of muscarinic receptors on the functions of salivary glands○Akihiko Tanimura, Akihiro Nezu, Takao Morita(School of Dentistry, Health Sciences University of Hokkaido, Tobetsu, Japan)（24）Microcirculation and paracellular fluid secretion in the isolated perfused submandibular gland of rat○Masataka Murakami1, Fei Wei1, Takanori Narita2, Sadamitsu Hashimoto3, Yoshiyuki Shibukawa3,
Masaki Sato3, Martin C Steward4(1National Institute for Physiological Sciences, Okazaki, Japan,
2Nihon University College of Bioresource Sciences, Fujisawa, Japan,
3Tokyo Dent College, Tokyo, Japan, 4Manchester University, Manchester, UK)（P1）PKC regulates MEK/ERK signaling pathway in fibroblasts○Rei Nakao Rei Nakano, Hiroshi Sugiya(Nihon University College of Bioresource Scineces, Fujisawa, Japan)（P2）Induced expression of a subtilisin-like proprotein PACE4 in the regulation model of rat submandibular gland○Chenjuan Yao1, Tetsuya Akamatsu1,2, Takahiro Hasegawa1, Hiroshi Yoshimura1(1Institute of Biomedical Sciences, Tokushima University Graduate School,
2Field of Biomolecular Functions & Technology, Graduate School of Bioscience & Bioindustry,

Tokushima University, Tokushima, Japan)（P3）Simulation of intracellular pH change caused by NH4+ and AcO- pulses in pancreatic duct cell
○Makoto Yamaguchi1, Martin Steward2, Yoshiro Sohma3, Akiko Yamamoto1, Hiroshi Ishiguro1(1Nagoya University Graduate School of Medicine, Nagoya, Japan,
2Universityof Manchester, Manchaster, UK, 3Keio University School of Medicine, Tokyo, Japan)（P4）V-ATPase a3 subunit KO mouse shows decreased salivation○Yoshinori Sahara1, Sawa Horie1, Hideyuki Fukami1, Naomi Matsumoto-Goto2,
Mayumi Nakanishi-Mastui2, Kohjiro Tohyama1, Masamitsu Futai2(1Iwate Medical University School of Dentistry,
2Faculty of Pharmaceutical Sciences, Iwate Medical University, Morioka, Japan)（P5）The expression patterns of clock genes in rat submandibular acinar and ductal cells
Ryouichi Satou, Masaki Sato, Maki Kimura, Youichi Ishizuka, Masakazu Tazaki, Naoki Sugihara,○Yoshiyuki Shibukawa(Tokyo Dental College, Tokyo, Japan)（P6）Effects of Chinese herb HQ on salivary fluid secretion by isolated and perfused rat submandibular glands○Muxin Wei1, Wei Ding1，Liqun Xie1，Ping Wang1，Ping Hu1，Fei Wei2，Masataka Murakami2(1The first Affiliated Hospital with Nanjing Medical University, Nanjing, China,
2National Institute for Physiological Sciences, Okazaki, Japan)（P7）Visualization of microcirculation and paracellular pathway in the perfused submandibular gland○Sadamitsu Hashimoto1, Masataka Murakami2, Takanori Narita3, Masaki Sato1, Yoshiyuki Shibukawa1(1Tokyo Dental College, Tokyo, Japan, 2National Institute for Physiological Sciences, Okazaki, Japan,
3 Nihon University College of Bioresource Sciences, Fujisawa, Japan)476

国際研究集会（P8）Simultaneous monitoring of Ca2+ response and salivary secretion reveals the threshold level of intracellular Ca2+
concentration for salivary secretion in rat submandibular gland○Akihiro Nezu, Takao Morita, Akihiko Tanimura(School of Dentistry, Health Sciences University of Hokkaido, Tobetsu, Japan)（P9）Enhancement of salivary secretions and gene expressions in the submandibular gland and the brain by
preadministration of pilocarpine○Takao Morita, Akihiro Nezu, Akihiko Tanimura(School of Dentistry, Health Sciences University of Hokkaido, Tobetsu, Japan)【参加者名】
赤松徹也（徳島大学大学院生物資源産業学研究部），

研究所），中本 哲自（松本歯科大学），中野令（日本Indu Ambudkar（NIH, NIDCR），Massimo Castagnola

大学生物資源科学部），成田貴則（日本大学生物資源科（Catholic University），Sandra Derouiche（生理学研究学部），根津顕弘（北海度医療大学歯学部），Ivana Novak所），Jörgen Ekström（University of Gothenburg），Xiaona（University of Copenhagen），岡林

Feng（生理学研究所），古家喜四夫（名古屋大学大学院

源科学部），小野医学研究科），橋本貞充（東京歯科大学），林徹（北里James W Putney（NIEHS, NIH），佐原資謹（岩手医科大学

大学医療衛生学部），Matthew Hoffman（NIDCR, NIH），

歯学部），阪井丘芳（大阪大学大学院歯学研究科），佐藤井階一樹（大阪大学大学院歯学研究科），石黒洋（名慶太郎（朝日大学歯学部），瀬尾芳輝（獨協医科大学），

古屋大学総合保健体育科学センター），門谷裕一（北里相馬義郎（慶応大学医学部），Martin C Steward（University

大学医療衛生学部），柏俣正典（朝日大学歯学部），加藤of Manchester），杉谷博士（日本大学生物資源科学部），

治（日本大学松戸歯学部），橘高裕貴（生理学研究所），

鈴木喜郎（生理学研究所），高山靖規（生理学研究所），

小山典子（朝日大学歯学部），Erkin Kurganov（生理学研

谷村明彦（北海道医療大学歯学部），富永真琴（生理学究所），Min-Goo Lee（Yonsei University），Tianbang Li（生研究所），内橋賢二（大阪歯科大学），Muxin Wei（Nanjing

理学研究所），松下

Medical University），Andy Wolff（Saliwell），山口巧（大阪歯科大学），水越堅詞（朝堅（日本大学生物資

瞳（大阪大学大学院歯学研究科），

日大学歯学部），森田貴雄（北海道医療大学歯学部），

古屋大学総合保健体育科学センター），姚Shmuel Muallem（NIDCR, NIH），村上政隆（生理学

大学歯学部），吉垣純子（日本大学松戸歯学部）

誠（名

陳娟（徳島

【概要】
現在の学問体系の中で技術的に専門化が進んだ結果，せたシンポジウムを開催することとした。1995 年にフ多く学会で技術的側面を共通基盤とする傾向が大であローレンス（イタリア）で第 1 回目が開催され，第 2 回

り，対象はひとつでありながら形態学，生理学，生化学，目が 1997 年にカリアリ（イタリア），第 3 回目が 2006

薬理学，病理学，細胞生理学の研究者達は同じテーブル

年に岡崎市（日本）で開催され，今回は 2016 年 11 月 30で成果を多角的にすりあわせる機会は少なく，技術論の日～12 月 2 日の 3 日間，岡崎カンファレンスセンター

情報交換が中心となり，新技術を有効に展開し具体的なにて第 4 回目が開催された。シンポジウムは，基礎研究

目的への肉薄は狭い範囲に限定されてきた。その結果，から臨床応用，タンパク質分泌，電解質及び水分泌，プ

新しい技術開発に比べ，新しい科学の認識あるいは概念

リン作動性シグナル伝達，唾液腺の再生，細胞内カルシの誕生は遅れる傾向が懸念された。そこで，広く世界よ

ウムのホメオスタシスと分泌関連反応などのセッショ

り唾液腺および外分泌腺の碩学を集結し，唾液腺の生理，ンで構成され，アメリカ，イタリア，スエーデン，デン

病理，病態の研究成果を徹底した討論を通じて臨床応用

マーク，イギリス，イスラエル，韓国，中国から 11 名を踏まえた唾液腺研究の新展開をはかることを目的との研究者を招聘し，国内研究者を含め，50 名により唾

し，唾液腺研究の祖であるニルス・ステンセンの名を被液腺を中心に最新の成果と蓄積された知識が擦り会わ477

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

され，将来の方向性についても深く議論がなされた。ま

熱い議論が展開され，盛会のうちに終了した。

た，若手の発表を促進すべくポスターセッションを設け，（1）Development of salivological view through the Stensen symposia for 20 years
Masataka Murakami（National Institute for Physiological Sciences）
It is 20 years since the first Stensen symposium. I have always

Metabolism in many different epithelial systems. After that we

looked forward to these symposia, because I have gained manyplanned a smaller international workshop, focusing solely on

new insights and had many preconceptions destroyed throughsalivary glands, in September 1992 at Mikawa Heights. This timeinteractions with colleagues from around the world..

we invited several morphologists because we felt it important to

It all began during a post-doc period in Dr Imai’s laboratory atbring together specialists from other fields of salivology.

Osaka Medical College in Takatsuki, where I learned how to

In March 1994 our meeting was combined with the Japan

prepare an isolated perfused salivary gland from the dog. Prof

Physiological Society meeting in Takamatsu and we invited Prof

Imai gave me the task of measuring energy consumption during

Riva. He gave me a shock by showing us that the luminal

secretion, which I did by measuring heat production. Following

membrane is not only apical but also incorporates thethe creation of the National Institute for Physiological Sciences,intercellular canaliculi along the lateral membrane. A similar

31P

NMR

shock came from Bernie Tandler’s talk on the substructure ofmeasurements on the isolated perfused dog SMG. To increase

secretary granules. We also received a shock regarding the

productivity, I visited Sydney to learn the preparation of rat SMG

relationship between salivary composition and fluid secretoryfrom Ivana Novak in John Young’s laboratory. This was my firstrate, which originated from Thaysen’s classic theorem. We now

experience of international collaboration.

have to realize that large components of saliva are shifted fromwith Prof Watari we shifted the methodology to

After moving to Okazaki from Takatsuki (Osaka Medical

the circulation.

College), Dr Watari gave me opportunities to organize

The shocks have continued during these 20 years, and I hopeinternational symposia. In 1985 I invited John Young, Maynardthat some new ideas and findings will give us new shocks at thisCase and Mortimer Civan, as well as Chinese and Korean

symposium, and justify its continuing association with Niels

colleagues. Then in February 1991 we had the opportunity to

Stensen’s name.

organize a large symposium on Epithelial Transport and Energy（2）Medication-induced salivary gland dysfunction
Andy Wolff（Saliwell Ltd. and Tel Aviv Sourasky Medical Center)
The World Workshop on Oral Medicine (WWOM) is a joint

who found thousands of studies, but no consensus about theventure of the European Association of Oral Medicine and theextent of the problem, types of drugs involved, their mechanism

American Academy of Oral Medicine. The purpose of theof action, their clinical impact, and prevention and treatment

WWOM is to conduct systematic literature reviews on important

methods of MISGD. About one half of the population consumes

clinical issues in the field of oral medicine. The topic

regularly at least one medication, and approximately 30% of this"Medication-induced salivary gland dysfunction" (MISGD) was

population segment suffers from dry mouth. We identified 56

investigated by a team of 15 experts from different countries,

compounds that cause dry mouth with high level of evidence and478

国際研究集会

50 with moderate level of evidence. Most of these medications

and the elderly, and may be associated with clinicalare used for treatment of diseases in the following

consequences such as tooth decay or oral mucosa diseases.

locations/systems: alimentary and metabolic (7), cardiovascularPrevention and treatment strategies include substitution of drugs,(12), genitourinary (9), nervous (58), and respiratory systems (6).

local or systemic therapy aimed at increasing the secretion of

Most drugs cause dry mouth through their effect on the central orsaliva, saliva substitutes and electrical stimulation of the salivary

peripheral nervous system, by agonistic or antagonistic action on

glands. Summing up, dry mouth resulting from the use of drugs

various surface receptors of target cells in the nervous system oris a big burden for the population and, hence, requires thesalivary glands. The degree of oral dryness is related to theallocation of resources for research, prevention and treatment by

number and the dose of drugs taken by the users. There is

medical institutions, universities and pharmaceutical companies.

evidence that the phenomenon occurs more frequently in women（3）Experimental studies on secretory effects of some atypical antipsychotics with special reference
to the clozapine-induced sialorrhea
Jörgen Ekström, Tania Herbst Godoy（The Sahlgrenska Academy at the University of Gothenburg）
Alessandro Riva（University of Cagliari）
Traditionally, antipsychotic drugs are usually associated with

with VIP on the other hand. Reflexly elicited secretion (in thesalivary gland hypofunction and xerostomia. However,awake animal) was reduced by clozapine as was the secretion

experimental

andevoked by stimulation of the parasympathetic and sympatheticolanzapine, drugs of the second generation of antipsychotics, toinnervations, attributed to M3- and α1-blockade, respectively.

stimulate the secretion of saliva but by different mechanisms.

Amisulpride, in contrast to clozapine, evoked no flow of saliva

The rat parotid and submandibular glands served as model

on its own. It did, however, enhance the reflex secretion from aorgans. They are supplied with muscarinic-M1- and M3-

low rate. Moreover, the response to parasympathetic andreceptors, α1- and β1-adrenergic receptors, and peptidergic

sympathetic stimulations as well as to autonomimetics wasreceptors to vasoactive intestinal peptide (VIP), substance P andenhanced by amisulpride. The potentiation was a direct effect on

calcitonin-gene related peptide (CGRP), making them suitable

the secretory cells but the cause of the phenomenon remains

for analytic pharmacology. Furthermore, the glands can be

unknown. It was evidently not due to amisulpride’s blockade ofsubjected to denervation experiments, excluding them fromdopamine D1/D2- receptors. Ultrastructural signs of secretory

nervous influences.

activity suggest that amisulpride put the glands in a state ofstudiesshow

clozapine,

amisulpride

Clozapine, administrated intravenously, evoked a low-gradedreadiness, laying ground for the potentiation. Olanzapine evokedflow of saliva from the duct-cannulated glands in thesecretion, but in this case, by non-adrenergic, non-cholinergic

pentobarbitone-anaesthetized animal. The secretion was due to amechanisms, partly involving substance P-receptors. It did also

direct effect on the muscarinic-M-receptors, being abolished by

reduce reflex secretion and parasympathomimetic-evoked

the M1-antagonist pirenzepine. N-Desmethylclozapine, thesecretion.

major metabolite of clozapine, was a stronger M1-receptor

The current findings have clinical implications. The reported

agonist than the parent compound as tested in eviscerated

dual secretory effect of clozapine, sialorrhea and dry mouth,

animals (avoiding hepatic metabolism); the two drugs did notfinds its explanation. During sleep, the excitatory action

attain full additive effects. Clozapine interacted synergistically(muscarinic-M1-receptors) by clozapine/N-desmethylclozapine

with the β-adrenoceptor agonist isoprenaline on one hand, anddominates, while during a meal, putting high demands on the479

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）reflex secretion, the inhibitory action (muscarinic-M3- andglands, secretory cells lack a substance P-innervation, while

adrenergic-α1-receptors) gets the upper hand. No support for

vessels are reached by sensory substance P/CGRP- containing

amisulpride as an inhibitor of secretion, as suggested in the clinic,

nerves. Olanzapine might be a potential cause to salivary glandis gained. On the contrary, amisulpride may be of potential

inflammation inducing vasodilatation and oedema.

interest in developing dry mouth treatment. In human salivary（4）Sjögren’s syndrome and autoimmune pancreatitis: Fixing the duct fixes the acini
Mei Zeng, Shmuel Muallem（NIDCR, NIH）
Sjögren’s syndrome (SS) and autoimmune pancreatitis (AP)affected in all inflammatory secretory epithelial diseases is

are inflammatory autoimmune diseases of secretory epithelia

CFTR, which we have shown before to be mislocalized in AP

with no known cure or efficient treatment. Both diseases resultand other forms of chronic pancreatitis (Ko et al,in reduced function of acinar cells and are traditionally

Gastroenterology, 138:1988, 2010). Here, we took advantage

attributed

includingof the newly available CFTR correctors and potentiators andmislocalization of ion transporters and altered Ca2+ signaling.

the NOD and BMP6 mouse models of SS and AP to examine

For many years, we have been arguing that these diseases must

the state of CFTR in these models and the consequences of

involve aberrant ductal function that is critical for initiation andcorrecting CFTR on the pancreas and salivary glands functions.

propagation of the diseases. We also suggested that correction

We will show the profound effect of correcting CFTR functionof ductal function might ameliorate the disease phenotype andon the glands, their ducts and their acinar cells functions.

todysfunctionofacinarcells,

even improve glandular functions. A key transporter that is（5）Bicarbonate permeation through anion channels
Min Goo Lee（Yonsei University College of Medicine）
Anion channels are an essential component of the cells forphysiological, structural, and mathematical approaches, we

keeping them alive and mediating their diverse functions.

provide evidence that electric permittivity and channel pore

Although many anions can permeate anion channels, chloride

diameter are cardinal features, which determine the ion

and bicarbonate are the two most abundant anions that can beselectivity of anion channels. Importantly, many cellular

the charge carrier of anion channels in animal cells. Increasing

stimuli dynamically modulate anion channel ion selectivity byevidence indicates that bicarbonate permeation though anion

changing pore size. Pore size change affects the bicarbonate

channel is involved in many basic biologic processes ranging

permeability of anion channels by altering energy barriers offrom epithelial fluid secretion to neuronal excitation. However,size-exclusion and ion dehydration of bicarbonate permeation.

the principle of ion selection and permeation by the anion

These findings provide key insights into the mechanism of howchannels, in particular that of bicarbonate, is largely unknown.

the ion permeation and selectivity of anion channels are

By employing an integrated study of combined molecular,

determined.

（6）The application of mass spectrometry to the study of the intact human salivary proteome480

国際研究集会

Massimo Castagnola（Facoltà di Medicina Università Cattolica del Sacro Cuore）
Saliva is a very attractive bodily fluid for the diagnosis andhave been characterized thanks to the top-down strategy applied.

prognosis of diseases for several reasons: i) its collection is

Saliva contains specific families of proteins deriving from glandusually low cost, “easy”, “safe” and it can be performed without

secretion, nonetheless, they are submitted to post-translational

the help of health care workers (it allows for home-based

modifications

sampling); ii) it is considered an acceptable and non-invasive

glycosylation, cyclization, fragmentation, which are governed byprocess by the patients because it does not provoke pain resulting

enzymes commonly distributed in other exocrine and endocrine

can be easily collected also from pediatric patients and newborns.

glands and tissues. Variations of these PTMs could be therefore

Our group started more than fifteen years ago to study thisrelevant clues of molecular mechanisms at the basis of systemic

bodily fluid with a proteomic platform based on the integrationand multi-factorial pathologies. Salivary protein profiling inof top-down and bottom-up strategies. The lecture will describe

relation to age, with a particular concern to the physiologicalthe proteoforms of the main families of human salivary proteins,variations observed in pre-term newborns and in the pediatrici.e. proline-rich proteins, histatins, statherins, cystatins, α-

age range trends, will be also discussed. The putative role ofdefensins and β-thymosins, characterized by these strategies.

some salivary proteoforms identified in the oral cavity and the

Several post-translational modifications occurring before, during

demanding issues arising from the proteomic results until now

and after their secretion will be described, underlying theobtained will be finally pointed out.

(PTMs),

i.e.

phosphorylation,

sulfation,

proteolytic fragmentations from the pre-pro-proteins, which（7）Mechanism for selective transport of secretory proteins into secretory granules ofparotid acinar cells
Junko Fujita-Yoshigaki, Megumi Yokoyama, Osamu Katsumata-Kato（Nihon University School of Dentistry at Matsudo）
Salivary acinar cells have two pathways for secretory proteins:isoproterenol, its basal secretion without stimulants was higher

regulatory and constitutive secretory pathways. In the regulatory

than that of amylase. Therefore, it is likely that some of SS25H

pathway, newly synthesized proteins are transported andproteins were transported to the constitutive pathway. Because

concentrated in secretory granules and are released upon specificthe signal peptide sequence is cleaved in ER during protein

stimulation. In the constitutive pathway, proteins aresynthesis, SS25H probably has no specific signals when sorted

immediately secreted by small vesicles. Secretory proteins may

in Golgi apparatus. That may be the reason that SS25H wasbe separated into two pathways in the trans-Golgi network, yettransported into constitutive pathway.

the mechanism is unknown.

Since we expected that endogenous salivary proteins have

To study the sorting mechanism in parotid glands, we havesome specific signals for sorting to secretory granules, webeen using HaloTag, a reporter protein that was constructed toconstructed the HaloTag protein fused with cystatin D, one ofbind fluorescent ligands. When HaloTag that has only a signal

major saliva proteins (fCst5H). when fCst5H was expressed in

peptide sequence (SS25H) was expressed in the primary culture

parotid acinar cells, the basal secretion was lower than that ofof parotid acinar cells, the signal of SS25H was overlapped with

SS25H. Moreover, the signal of fCst5H was overlapped andendogenous amylase, suggesting that it was sorted into secretory

correlated with that of amylase better than SS25H. These results

granules. Although SS25H was released upon stimulation withsuggest that the amino acid sequence of cystatin D may include481

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

some signal that promotes sorting into secretory granules inparotid acinar cells.

（8）The role of membrane microdomains for granule maturation in the rat parotid gland
Osamu Katsumata-Kato, Megumi Yokoyama, Junko Fujita-Yoshigaki（Nihon University School of Dentistry at Matsudo）
Immature secretory granules (ISGs) are generated from Golgi

duringmaturation.

Next,

we

separatedmembranecomplex, and then they become mature secretory granules

microdomains as 1% Brij-58-insoluble low-density fractions(MSGs) for exocytosis.

We have reported that ISGs werefrom purified secretory granules. All of syntaxin 6, VAMP2

smaller than MSGs, and that distribution of membrane proteins

and amylase were detected in GM1a-rich fraction in ISGs. On

was different between them.

the other hand, syntaxin 6 was detected indifferent low-density

Syntaxin 6 and VAMP2 were
Although thefraction from GM1a-rich one in MSGs. Our results suggest thatcomponents of membrane proteins are changed by membrane

syntaxin 6 is separated by membrane microdomains before

trafficking, secretory proteins such as amylase are concentrated

transport from ISGs. Then, we examined comprehensive lipid

in the granules. To examine whether secretory proteins need aanalysis of ISGs and MSGs by LC-MS to identify the lipid

certain transport signal for retention of themselves in the granule,components of a new microdomain. We detected no difference

we performed uptake of non-specific fluorescent dye as a tracerof phospholipid components between them. Now, we perform

into ISGs. We observed co-localization of the dye and amylase

MALDI-TOF/MS analysis after separation of lipids by thin-layer

after incubation for 2 days. It suggests that secretory proteinschromatography to detect gangliosides which are components ofwithout a transport signal are retained in secretory granules

membrane microdomains.

concentrated in ISGs and MSGs, respectively.

(9) Computational modelling of epithelial ion transport - is it worth the trouble?
Martin Steward1, Makoto Yamaguchi2, Kieran Smallbone1, Yoshiro Sohma3, Hiroshi Ishiguro2（1 University of Manchester, 2 Nagoya University Graduate School of Medicine,
3 Keio University School of Medicine）

The pancreatic duct epithelium is remarkable for its abilityof the transporters, their regulation by cellular signallingto secrete HCO3− ions at a concentration of around 140 mM.

pathways, their distribution over the cell surface, and the size

Experimental work over the last 30 years has led to theand shape of the cells, interstitial spaces and ducts. Describing

molecular identification of the channels, transporters andall these things mathematically is a huge task and a very large

pumps responsible for Na+, K+, Cl− and HCO3− transport in thenumber of parameters have to specified or estimated. To makepancreatic duct of the guinea-pig, and we now have a detailed

matters worse, there are marked structural and functional

conceptual model of how the process occurs.

differences between different segments of the ductal tree.

One way to find out whether the conceptual model is correct

However, by making reasonable simplifications andis to build a mathematical representation of it, and to use

approximations, it is possible to construct a ‘minimal’

computational methods to compare the predicted behaviour ofcomputational model that is capable of simulating most of thethe model with real experimental data. To do this properly

available experimental data from the guinea-pig ducts quite

requires information about the kinetics and expression levels

accurately (Yamaguchi et al, 2017). More importantly,

482

国際研究集会

computational modelling has helped to identify criticalbelieve that simplified computational models are valuable tools

measurements and conditions for future experiments. But at thefor use in parallel with experimental work, and we should findsame time it has become clear that the main conclusions fromways to make user-friendly versions available to younger

this study are fairly self-evident, and could have been reachedscientists.

with a few back-of-the-envelope calculations! Nonetheless we（10）What two direct observation methods show us in membrane transport physiology:
CARS microscopy and high-speed AFM
Yoshiro Sohma（Keio University School of Medicine）
Recent great advances in the nonlinear optical science andthe nanotechnology give us novel kinds of information in thebasolateral membranes by analyzing the time-lapse image datawith a computer simulation model.

biomedical science field. In this symposium, we will introduce

The HS-AFM has enabled, for the first time, direct

our challenges for the application of two emerging

visualization of dynamic structural changes and dynamic

measurement

Raman

interactions occurring in individual biological molecules in a

Scattering (CARS) microcopy and High-Speed Atomic Forcesolution, which has been impossible with other techniques. The

Microscopy (HS-AFM), to the epithelial transport physiology.

HS-AFM succeeded to image dynamic structural changes in

The CARS laser-scanning microscopy gives us H2O images

membrane proteins including CFTR channels and alsoin cells and tissues from the O-H stretch vibration-specificvisualize the binding/unbinding process of autoantibodies toscattering. Applying this technique to 3D cysts formed byhuman aquaporins.

techniques,

Coherent

Anti-stokes

MDCK cells, we succeeded to make a direct observation of
H2O/D2O exchange process across the MDCK epithelium andWe expect that these two techniques will take a new turn inthe epithelial transport physiology.

determined the diffusional water permeability of luminal and（11）Analysis of electrolyte and water transport by the ex vivo mouse submandibular
gland perfusion technique in genetically modified mice
Tetsuji Nakamoto（Matsumoto Dental University）
The ex vivo perfused submandibular gland is a well-

cells. Purinergic stimulation induced salivation was essentiallyestablished method to analyze salivary gland fluid secretion, andeliminated in P2X7-/- mice. In addition, secretion was reduced

this technique has also been applied to gene disrupted mice. We

about 30% by purinergic activation during muscarinic in P2X7-/-

analyzed knockouts over the last decade to assess the functions

mice stimulation. AQP5 is the most important water channel inof K channels (IK and Maxi-K), ATP receptor (P2X7), water

saliva secretion, and loss of Aqp5 expression seemed to enhancechannel (AQP5), Na+-K+-2Cl- cotransporter (NKCC1), Na+/H+

ion transport, which resulted in a higher osmotic saliva in Aqp5-

exchangers (NHE1~3) and muscarinic receptor (M3). The Maxi-/- mice. NKCC1 was critical for establishing the high [Cl-] iniK channel is important for K+ release in saliva, while the IK andacinar cells necessary for fluid secretion, i.e. almost 70 % ofMaxi-K K channels work together to establish a negative

salivation decreased in both Nkcc1-/- and control glands perfused

membrane potential that drives fluid secretion by salivary acinarwith bumetanide, a potent NKCC1 inhibitor. NKCC1 is also483

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）activated by perfusion with hypotonic solutions. NHE analysis-/-

salivation. Studies of gene disruptions in mice have provided

mice had marginally reduced

critical information about the fluid secretion mechanism,

salivation. Analysis of M3-/- mice previously detected only ahowever in some cases systemic knockouts are lethal. In theseslight reduction in salivation in vivo, however ex vivo perfusioncases, conditional knockouts will lead to a better understanding

studies showed a critical reduction in carbachol-inducedof the fluid secretion mechanism.

revealed that only Nhe1

（12）Purinergic signaling in pancreas in health and disease
Ivana Novak（University of Copenhagen）
ATP is the molecule essential for life. When released from ageneral, dysregulated ion channels and high metabolic activity

cell, it acts as a short-range signal between cells. This so calledof cancers cells; the latter results in putatively high intra-tumor

purinergic signalling is important in many cells/organs,

ATP concentrations. Our recent studies showed that the pH-

including modulatory functions in both pancreatic endocrine

sensitive two-pore K+ channel (TREK-1), the Ca2+-sensitiveand exocrine cells. Our studies showed that in pancreatic aciniintermediate conductance K+ channel (KCa3.1) and Ca2+-

the intracellular ATP is accumulated in secretory zymogen

sensitive Cl- channels (TMEM16A/ANO1) are over-expressed

granules by the vesicular nucleotide transporter, VNUT.

in pancreatic adenocarcinoma cells and contribute to cancer

Following physiological stimuli, ATP is released by exocytosis

cell proliferation and migration.

into the lumen of pancreatic ducts. In pancreatic ducts ATP isRegarding purinergic signalling, one of the receptors mostalso released by other mechanisms and one of the most

relevant to human disease, including cancer, is theinteresting triggers are bile acids. Within pancreatic ducts, ATPmultifunctional P2X7 receptor. Our recent studies on pancreas

and adenosine act via specific purinergic receptors, e.g. P2Y2

show that this receptor is over-expressed duct cancer cells andand P2X7 receptors, to regulate duct secretion by activating

fibrogenic pancreatic stellate cells. In vitro studies show that

Ca2+-sensitiveandthe receptor is important for cancer cell survival and cell

TMEM16A/ANO1, which can potentially bypass CFTR, themigration, as well as for pancreatic stellate cell functions. In

Cl- channel defect in cystic fibrosis.

vivo studies on tumor-bearing mice show that treatment with

K+

and

Cl-

channels,

KCa3.1

Our recent research focusses on the role of purinergic

specific P2X7R inhibitor AZ106006120 reduced tumor growth,signalling and ion channels in pancreatic cancer. Pancreaticand most remarkably it reduced extensive tumor fibrosis. Thus

ductal adenocarcinoma is a fatal disease, which has an overall

P2X7 receptor targeting has a potential as a relevant therapeutic

5-year survival rate of less than 5% and new therapeutic targets

target.

are urgently needed. Some of the hallmarks of cancers are, in484

国際研究集会（13）Real-time imaging of ATP release induced by alveolar inflation in the rat lung ex-vivo
Kishio Furuya1, Ryszard Grygorczyk2, Masahiro Sokabe1（1 Nagoya University Graduate School Medicine, 2 Université de Montréal）
Extracellular ATP is now recognized as a ubiquitous

their recruitment/opening. Released ATP reached concentrations

autocrine/paracrine mediators in almost all tissues in the body,of ~10-6 M, relevant for autocrine/ paracrine signaling but it

although its releasing mechanisms are still obscured. In the lung,remained spatially restricted to single alveolar sacs or their

ATP regulates diverse processes critical for normal functions,clusters. ATP release was stimulus- dependent, prolonged (100-including mucocilliary clearance, surfactant secretion and locals) inflation evoked long-lasting ATP release while cyclic

blood flow. ATP also contributes to the pathogenesis of a wide

inflation/suction produced cyclic ATP release. With L-Lrange of respiratory disease, including asthma, chronicsolution introduced into blood vessels, inflation induced diffuse

obstructive pulmonary disease (COPD), pulmonary fibrosis andand transient ATP release in limited areas correspond to theventilator-induced lung injury (VILI). Cellular ATP release isalveolar responded regions. The response consisted of manyoften mechanosensitive, however, the impact of physical stimuli

small patch-like luminescence, the size of alveolar sacs. Findingson ATP release during breathing has never been tested in intact

suggest that inflation induces ATP release in both alveoli and thelungs in real-time and remains elusive. In this study, wesurrounding blood capillary network; the functional units of ATP

investigated inflation-induced ATP release in rat lungs ex-vivo

release presumably consist of alveolar sacs or their clusters. Our

by real-time luciferin-luciferase (L-L) bioluminescence imaging

study provides the first direct evidence of inflation-induced ATP

coupled with simultaneous infrared tissue imaging to identify

release in lung airspaces and in pulmonary blood capillaries, andATP-releasing sites. With L-L solution introduced into airspaces

it also demonstrates the feasibility of real-time ATP-releasebrief inflation of lung (1-s, ~20 cmH2O) induced transient ATP

imaging in the tissue levels.

release in a limited number of air-inflated alveolar sacs during（14）Dynamics of 5-methylcytosine and 5-hydroxymethyl citosine in fetal submandibular glanddevelopment
Toru Hayashi（Kitasato University School of Allied Health Sciences）
Masanori Kashimata（Asahi University School of Dentistry）
Methylation at the 5-position of cytosines (5-mc) is anundergoes dynamic changes during the differentiation. This study

important component of the epigenetic code, and is generally

investigated the temporal-spatial patterns of both 5-mc and 5-hmc

associated with gene repression. Alteration of 5-mc patterns

in the developing SMG around E15 in vivo (E13, E14, E15, andcontributes to the regulation of gene expression and cellE16) and in vitro (0 h-, 24 h-, 48 h-, and 72 h-cultured E13 SMG)

specification. Recently, a novel cytosine modification, 5-

using whole-mount immunofluorescence analysis.

hydroxymethylcytosine (5-hmc), has been discovered. This

The intensities of both 5-mc and 5-hmc signals were strong

conversion of 5-mc to 5-hmc is so far the most important andin mesenchyme. In epithelium, the 5-mc signal was detected atconsistent mechanism underlying active demethylation of DNA

similar levels among all SMGs. However, strong 5-hmc(Tan and Shi, Development, 139, 1895-1902, 2012).

staining started to appear drastically in the epithelium at the

Fetal mouse submandibular gland (SMG) has been used to

E15 and the 48 h cultured-SMG, suggested that the 5-hmc

study organogenesis. Major cytodifferentiation is observed at E15.

enrichment in the epithelium is related to the differentiation.

Therefore, it is reasonable to think that DNA methylation

485

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（15）Fibroblast Growth Factor Receptor function in salivary gland progenitor populations during
development
Matthew Hoffman（NIDCR, NIH）
Fibroblast Growth Factor Receptors (FGFRs) are receptor

smaller SMGs with a 40% reduction in adult gland weight, andtyrosine kinases and are crucial regulators of manya significant reduction in the ductal cell compartment of thedevelopmental processes, tumorigenesis and progenitor cell

gland. Deleting FGFR2 using ACIDcre reduces acinar

expansion. The epithelial splice isoform of FGFR2 is essential

differentiation and overall SMG size. The severe phenotypes

for organogenesis of lungs, limbs, pituitary, inner ear, kidneys,

observed in K14cre;FGFR2fl/fl and Crect;FGFR2fl/fl embryos

teeth and salivary glands. However, it is not known whether

suggest that FGFR2 is essential in these lineages for SMG

FGFR2 is essential for progenitor function at later

genesis. We are using conditional deletion of FGFR2 in K14

developmental processes, in specific cell lineages or for cell

cells to study later stages of gland development. The phenotype

differentiation into ductal, acinar, or myoepithelial cells. We

of K5cre;FGFR2fl/fl SMGs shows that FGFR2 is required forare using mice with floxed FGFR2 alleles and Cre drivers thatcomplete ductal differentiation in K5+ cells. It remains to be

are

the

determined whether another progenitor lineage compensates

submandibular salivary gland (SMG) to investigate progenitor

for the remaining ductal cells in the K5cre;FGFR2fl/fl SMG.

function during development. We have deleted FGFR2 in cells

The loss of proliferation and differentiation found in

expressing AP-2 (Crect), a broad ectodermal marker,

ACIDcre;FGFR2fl/fl SMGs also highlights the crucial role for

Keratin14 (K14cre), which marks epithelial acinar, ductal and

FGFR2 in acinar formation. FGFR2 is essential for multiple

myoepithelial cells, Keratin5 (K5cre), which marks ductal cells,

progenitor cell programs during SMG development andand Aquaporin 5 (ACIDcre), which is an acinar anddifferentiation. Understanding how FGFR function is regulated

intercalated ductal cell marker. K5, K14, and AP-2 expressing

in SMG progenitor populations during development will becells are all present during gland initiation. Deleting FGFR2

important for salivary gland regeneration after irradiation

using either Crect or K14cre results in SMG agenesis early indamage. These studies suggest that FGFR signaling will be adevelopment (E12), although the neural-crest derived salivary

critical component of regenerative therapies for salivary glands.

expressed

in

specificcell

lineageswithinmesenchyme forms. Deleting FGFR2 using K5cre results in（16）Sexual difference in the regeneration model of the rat submandibular gland
Tetsuya Akamatsu, Chenjuan Yao, Takahiro Hasegawa, Hiroshi Yoshimura（Tokushima University）
Ligation and re-opening of the main excrete duct ofFemale rats with ovariectomy at 5w-old were purchased

submandibular gland is known as the regeneration model of thefrom Japan SLC, Inc. Ligation of the main excretory duct ofsalivary gland.

right side was performed at 7w-old, and the left side of the duct

We previously reported the induced

expression of a subtilisin-like proprotein convertase, PACE4

was kept intact as the contralateral control.

and the sexual difference in this regeneration process.

In thisgroup, the ligation was re-opened after 1 week of the ligation.

study, we analyzed the sexual difference of salivary

Submandibular glands were extracted at 3 or 5 weeks after

regeneration by using ovariectomized female rat.

ligation, and used for further analyses.

486

On the re-opening

国際研究集会

No change was observed in the contralateral glands of eachwere observed in the ligated glands, but not in the contralateralrat, while the atrophy and weight decrease of the ligated gland

glands.

In male rats, inverse correlation of the expression(L3, L5) were confirmed.

These changes were also observed

level of PACE4 and AQP5 was observed, but not in female rats.

in the re-opening group (L1O2, L1O4), but the recovery of theInterestingly, inverse correlation of the expression level ofgland weight was significantly observed in L1O4 rats than

PACE4 and AQP5 was also observed in female rats with

L1O2 rats, and female than male.

That of ovariectomized

ovariectomy, suggesting the involvement of sex hormone,female rats seemed to be like male rats. By Western blotting,especially estrogen, in sexual difference of the salivary glandthe induction and changes of expression of PACE4 and AQP5

regeneration.

（17）Basement membrane dynamics in developing salivary gland
Yuichi Kadoya（Kitasato University）
Nidogens are a small family of basement membrane (BM)the entire epithelial basal surface.

Three- dimensional

Because nidogen-1

rendering indicated that the epithelial BM was a continuous thinbinds to several other major BM proteins, including laminin andsheet with a felt-like appearance, which fact is in good agreement

type IV collagen, it has been considered to play roles on the BM

to the previous histological studies of BMs of various tissues.

stabilization. Here, an attempt was made to label BM of living

Time-lapse

tissues with a recently generated recombinant human nidogen-1

accumulation of hNid1-EGFP at the BM along the epithelial cleft,

with enhanced green fluorescent protein fused to the C-terminus

which was extending by wiggling.

(hNid1-EGFP)(Futaki et al, manuscript in preparation) to reveal

hNid1-EGFP accumulations as dots at the BM of very shallow

BM dynamics. Developing submandibular glands (SMGs) ofconcaves or notches of the epithelium, some of which grow as

mice were chosen because of their rapid BM expansion andelongated clefts in later stage. These results reveal that BM is aspatiotemporally regulated changes of major BM components.

flexible sheet-like.

Embryonic day-13 SMGs were organ cultured in glass-bottom-

including nidogen-1, likely plays essential role on the epithelial

dishes with a medium containing hNid1-EGFP. After 15 minclefting. We also suggest that hNid1- EGFP is a unique and usefulof incubation, confocal microscopy revealed deposition oftool to study BM dynamics in vitro.

proteins consisting of nidogen-1 and -2.

confocalmicroscopy

showedenhanced

In addition, we noticed

The turnover of the BM components,

hNid1-EGFP that started to simultaneously appear surrounding（18）Plasma membrane Ca2+ entry in regulation of salivary gland function and dysfunction
Indu Ambudkar（NIDCR, NIH）
The transient receptor potential (TRP) channel family

that is activated in response to depletion of Ca2+ stores within theencompasses a large number of calcium-permeable channels that

endoplasmic reticulum (ER) and contributes to the control of

are widely expressed and display a plethora of functions invarious physiological functions in a wide variety of cell types.

tissues. Among these, the TRPC subfamily consisting of (TRPCs

While some TRPC channels are involved in SOCE, their

1-7), are activated by stimuli that cause PIP2 hydrolysis. These

activities are distinct from that of CRAC channel which ischannels were suggested to be molecular components of store-

composed of Orai1 and STIM1. Among the TRPC channel, there

operated calcium entry (SOCE), a ubiquitous Ca2+ entry pathway

are strong data to support a role for TRPC1 in SOCE. Further, it

487

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

is now known that TRPC1 function is dependent on STIM1 anddisease or increase in ROS. We have reported that altered

Orai1. Our studies have led to identification of the critical

function or expression of key Ca2+ signaling components, suchmechanisms underlying activation of TRPC1 as well as the roleas STIM proteins, as well as TRP channel members canof TRC1 in regulation of fluid secretion from exocrine glands.

contribute to the onset of the autoimmune disease, Sjogren’s

An important emerging concept is that unregulated or aberrant

Syndrome, as well as radiation-induced deleterious bystander[Ca2+]i signals in cells can cause or amplify the processes of celleffects in healthy tissues. Our previous and more recent studies

damage, dysfunction, and disease induced by autoimmune

related to pathophysiology will be discussed.

（19）Physiological functions of store-operated calcium channels in exocrine glands
James W. Putney, Gary S. Bird, Felicity M. Davis, Pooja Desai, Diane D’Agostin,
Shilan Wu, Natacha Steinckwich-Besançon（NIEHS, NIH）
Historically, cell biological studies in exocrine glands

Lacrimal glands function to produce an aqueous layer, or(salivary, lacrimal, pancreas) have played a major role intear film, that helps to nourish and protect the ocular surface.

understanding basic mechanisms of calcium signaling. The

Lacrimal glands secrete proteins, electrolytes and water, andoriginal work leading to the discovery of the calcium releasing

loss of gland function can result in tear film disorders such as

messenger, inositol 1,4,5-trisphosphate, was carried out indry eye syndrome, a widely encountered and debilitating

preparations of insect salivary glands and rat pancreas. The

disease in ageing populations. To combat these disorders,evidence for the process of store-operated calcium entry

understanding the underlying molecular signalling processes(SOCE) was obtained from studies in parotid and lacrimal

that control lacrimal gland function will give insight into

glands. In the case of SOCE, the molecular players and thecorrective therapeutic approaches. Previously, in single

basic cellular signaling mechanisms have been welllacrimal cells isolated from lacrimal glands, we demonstrated

Ca2+

that muscarinic receptor activation stimulates a phospholipasecharacterized. SOCE is activated when the release ofstores (for example by inositol trisphosphate) lowers
Ca2+

C-coupledsignallingcascadeinvolvingtheinositolconcentration which in turn

trisphosphate-dependent mobilization of intracellular calcium

activates a Ca2+ sensor STIM1 (or STIM2). STIM1 aggregates

and the subsequent activation of SOCE. Since intracellular

at endoplasmic reticulum-plasma membrane junctions where it

calcium stores are finite and readily exhausted, the SOCE

interacts with store-operated channels composed of Orai1 (orpathway may be a critical process for sustaining andOrai2 or 3) subunits. The current challenge is to understand themaintaining receptor-activated signalling. In studies of ourfunction of this signaling mechanism in mammalian

Orai1 knockout mice, we found that lacrimal acinar cells

physiology and pathology. To this end, mouse models havelacking Orai1 do not exhibit SOCE following activation of the

been generated with deletions of STIM1 or 2, or Orai1, 2 or 3.

muscarinic receptor. In comparison with wild-type andOur laboratory has focused primarily on mice lacking theheterozygous littermates, Orai1 knockout mice showed a

predominant store-operated channel subunit, Orai1. Thesesignificant reduction in the stimulated tear production

mice are deficient in both innate and acquired immunity, infollowing injection of pilocarpine, a muscarinic receptorbone formation and resorption, in keratinocyte differentiation

agonist. In addition, calcium-dependent, but not calcium-

and wound healing, and male fertility. Additionally, we have

independent exocytotic secretion of peroxidase was eliminatedused these mice to study the role of SOCE in two somewhat

in glands from knockout mice. These studies indicate a criticaldisparate exocrine glands, the lacrimal gland and the mammaryrole for Orai1-mediated SOCE in lacrimal gland signalling andgland.

function.

endoplasmic reticulum488

国際研究集会

Mammary gland secretion is somewhat more complex thanThis appears due to a loss of SOCE-dependent Ca2+ oscillationsin other exocrine glands in that the secretion of milk into alveoli

in mammary gland myoepithelial cells which in turn results inoccurs constitutively due to hormonal changes following birth,a failure of alveolar contraction. The use of mouse models withand the release of milk to infants involves discharge of stored

tissue-specific deletions or modifications of STIM and Oraimilk due to the contraction of myoepithelial cells surrounding

genes should yield important new information on physiologicalalveolar structures. We found that pups born to Orai1 knockout

and pathological roles of store-operated channels in exocrine

females do not survive due to a failure of lactation in the dams.

glands and other important physiological systems.

（20）Functional interaction between TRPV4 and TMEM16A/ to stimulated saliva and tear secretion
Sandra Derouiche, Yasunori Takayama, Masataka Murakami, Makoto Tominaga（National Institute for Physiological Sciences）
Several ion channels and transporters participate in thefunction remains unclear. Here, we report a functional

regulation of fluid secretion in salivary and lacrimal glands.

interaction between TRPV4 and anoctamin 1 in salivary and

The major ion channel involved in fluid secretion has recently

lacrimal gland acinar cells isolated from mice. TRPV4

been identified in salivary glands as anoctamin 1 (ANO1),

activation induced chloride currents and cell shrinkage bywhich constitutes the apical Ca2+-activated Cl− channel (CaCC)

increasing intracellular calcium concentrations. The chloride

efflux pathway required for Ca2+-dependent fluid secretion.

currents evoked by the specific activator of TRPV4

The understanding of the mechanisms of activation and(GSK1016790A) were identified as ANO1-mediated current

molecular interactions of ANO1 could offer new leads for theby using its specific blocker T16Ainh-A01. Furthermore, we

treatment of exocrine gland diseases such as the Sjӧgren

showed that TRPV4 could be activated through IP3 receptors

syndrome. Our recent work has led to the characterization of aand thus enhance the muscarinic stimulation of saliva and tearfunctional interaction between ANO1 and some members ofsecretion as these mechanisms were down regulated by a

the transient receptor potential (TRP) channels superfamily,

specific antagonist of TRPV4 (HC-067047) and also in

exposing new regulators of the ANO1-mediated functions. One

TRPV4-deficient mice. Our work suggests that TRPV4of them is TRP vanilloid 4 (TRPV4), a calcium- permeable

contributes to the muscarinic pathway of salivation and tearchannel. Interestingly, this ion channel is reported to be highly

secretion through its interaction with ANO1.

expressed in the membrane of secretory acinar cells, while its（21）Involvement of MARCKS phosphorylation and translocation in amylase releasein exocrine gland acinar cells
Keitaro Satoh（Asahi University School of Dentistry）
Hiroshi Sugiya（Nihon University College of Bioresource Scineces）
Yoshiteru Seo（Dokkyo Medical University School of Medicine）
Myristoylated alanine-rich C kinase substrate (MARCKS) is

PKC results in the translocation of MARCKS from the

known as a major cellular substrate for PKC. PKCδ has a strong

membrane to the cytosol. MARCKS is implicated in membrane

affinity for MARCKS. The phosphorylation of MARCKS bytrafficking in several cell types. Exocytotic amylase release is489

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

found in parotid and pancreatic acinar cells. In parotid acinar

When acinar cells were lysed by a detergent, CCK partiallycells, the amylase release is regulated by intracellular cAMP

induced displacement of the MARCKS from lipid rafts isolated

levels. In contrast, the amylase release is regulated byasintracellular Ca2+ levels in pancreatic acinar cells. Here, we

membrane fractions in which Syntaxin2 is distributed. MANS

investigated the role of MARCKS in the cAMP- and Ca2+-

inhibited the CCK-induced amylase release. Rottlerin inhibited

dependent amylase release in parotid and pancreatic acinar

the CCK-induced MARCKS phosphorylation and amylase

cells, respectively. In parotid acinar cells, the β-adrenergic

release. These findings suggest that MARCKS phosphorylation

agonist,MARCKSand then MARCKS translocation from the membrane to thephosphorylation and MARCKS translocation from thecytosol are involved in the cAMP- and Ca2+-dependent amylase

membrane to the cytosol. MARCKS-related peptide (MANS)

release. In parotid acinar cells, the PKCδ activation is theas the MARCKS inhibitor inhibited the IPR-induced amylase

downstream of the PKA activation in the intracellular signaling

release. The PKCδ inhibitor (rottlerin) and the PKA inhibitorof amylase release. In pancreatic acinar cells, the lipid rafts that

(H89) inhibited the IPR-induced MARCKS phosphorylation

release the MARCKS might contribute to the exocytotic

and amylase release. IPR activated PKCδ, and the effects ofamylase release. In conclusion, MARCKS signaling is a

IPR were inhibited by H89. In pancreatic acinar cells,

common event in amylase release in exocrine gland cells suchcholecystokinin (CCK) induced MARCKS phosphorylationas parotid and pancreatic acinar cells.

isoproterenol(IPR),

inducedmonosialoganglioside

GM1a-richdetergent-resistantand MARCKS translocation from the membrane to the cytosol.

（22）NF-κB regulates MEK/ERK signaling pathway in fibroblasts
Hiroshi Sugiya, Rei Nakano, Hisashi Tsuchiya（Nihon University College of Bioresource Scineces）
Mitogen-activated kinases (MAPKs) are implicated in various

respectively,

clearlyinhibited

IL-1β-induced

ERK1/2kinds of physiological and pathophysiological functions. In

phosphorylation. In the cells treated IL-1β, phosphorylation of

exocrine gland cells including salivary glands, MEK/ERK

p65, a subunit of NF-κB, and degradation of IκBα, a binding

signaling, a MAPK pathway, has been reported to be activatedprotein as an inhibitory factor for NF-κB, were observed,

by secretagogues. The activation of MEK/ERK pathway was

indicating that NF-κB was activated by IL-1β. MEK and ERK1/2

provoked by activation of cytokine receptors and G-protein

inhibitors had no effect on the phosphorylation of p65 subunit

coupling receptors in canine dermal fibroblasts. NF-κB is

induced by IL-1β, whereas the NF-κB inhibitor BAY 11-7082

considered to be a transcription factor. In this study, we

completely inhibited IL-1β-induced phosphorylation of ERK1/2.

investigated regulation of MEK/ERK pathway by NF-κB in the

Phosphorylation of p65 and ERK1/2 occurred in the IκBα-fibroblasts. The proinflammatory cytokine interleukin-1β (IL-knocked down cells, but not in scramble siRNA-transfected cells.

1β)-induced the phosphorylation of ERK1/2 time- dependently.

These findings suggest that NF-κB activation regulates activation

The MEK and ERK inhibitors, U0126 and FR180204,

of MEK/ERK signaling pathways in canine dermal fibroblasts.

490

国際研究集会（23）Roles of muscarinic receptors on the functions of salivary glands
Akihiko Tanimura, Akihiro Nezu, Takao Morita（School of Dentistry, Health Sciences University of Hokkaido）
It has been thought that the muscarinic receptor-mediatedsalivary secretions are mediated by the rise in intracellular Ca2+

imaging flowmeter for the real-time monitoring of salivary
flow and blood flow, respectively.

concentrations ([Ca2+]i) that leads to the opening of ion channels

These novel in vivo experimental techniques allowed us to(Cl- and K+) that is followed by the activations of ion transporters

estimate the [Ca2+]i that required for activating the salivary

and exchangers, such as Na+-K+-2Cl- cotransporter and Na+/H+

secretions. We also found that acetylcholine induced a tissue-

exchanger. These models have been constructed mainly with inwide synchronization of Ca2+ oscillations with the fluctuation

vitro studies using isolated salivary acinar cells.

of the salivary secretion and the blood flow. Diverse effects ofHow much of this idea is applicable in real salivary
secretions?

How much do we know about these responses inlive animals?

To ask these questions, we developed andifferent agonists and neuronal stimulations on Ca2+ responses
and salivary secretions were also observed. In addition, we will
demonstrate the effects of pilocarpine on [Ca2+]i, salivary

intravital imaging system for monitoring Ca2+ responses in rat

secretions, and gene expressions.

submandibular gland acinar cells in live animals by retrograde

will discuss about the functions of muscarinic receptors on theductal injection of adenoviral vectors for expressing thetherapeutic effects of sialagogues.

genetically encoded

Ca2+

Based on these results, we

indicator, YC-Nano50. We also

employed a fibre optic pressure sensor and a laser speckle（24）Microcirculation and paracellular fluid secretion in the isolated perfused submandibular gland of rat
Masataka Murakami, Fei Wei（National Institute for Physiological Sciences）
Sadamitsu Hashimoto, Yoshiyuki Shibukawa, Masaki Sato（Tokyo Dent College）
Martin C Steward（Manchester University）
Following muscarinic stimulation, interstitial hydrostatic

circulation to saliva is by solvent drag via a paracellularpressure in the perfused submandibular gland of rat increases

pathway. The arterio-venous pressure difference decreased

as a result of local vasodilation. This increase in pressure drives

upon cholinergic stimulation during perfusion at a constant rate,paracellular fluid secretion and secretion of the fluorescent dye

suggesting an expansion of the microcirculation. In addition,(Lucifer Yellow, 500 Da) in proportion to the applied pressure.

we also found that the Chinese herb danshen reduced theIn this study, we perfused the gland with another fluorescentarterio-venous pressure immediately, but paracellular secretion

extracellular marker (DyLight488, ca. 1000 Da) and measured

was delayed by around 5 min after start of stimulation. Fromthe secreted dye concentration, as a function of salivary flow

this finding we conclude that the onset of paracellular transport

rate, during perfusion at different rates. The saliva/perfusate

requires not only an increase in microcirculation but also anconcentration ratio (Cs/Cp) was constant over a wide range ofincrease in the permeability of the tight junction.

flow rates, suggesting that the pattern of dye transfer from491

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）（P1）PKC regulates MEK/ERK signaling pathway in fibroblasts
Rei Nakao, Hiroshi Sugiya（Nihon University College of Bioresource Scineces）
Mitogen-activated kinases (MAPKs) are involved in various

knockdown cells nor scramble siRNA-transfected cells. BK

kinds of physiological and pathophysiological functions. In

stimulated phosphorylation of PKCε, and the PKCε activator

salivary glands, MEK/ERK signaling, a MAPK pathway, has

FR236924 induced ERK phosphorylation. These observations

been reported to be activated by secretagogues. The activation ofstrongly suggest that PKCε plays a crucial role in ERK

MEK/ERK pathway was induced by activation of G-protein

phosphorylation.

coupling receptors (GPCR) or cytokine receptors in canine

Next, the intracellular localization of phosphorylated-ERK

dermal fibroblasts. In this study, we investigated regulation ofand phosphorylated-PKCε was examined by subcellular

MEK/ERK pathway via the activation of GPCR in the fibroblasts.

fractionation. When the cells were treated with BK,

ERK1/2

phosphorylated-ERK and phosphorylated-PKCε were time-

phosphorylation time-dependently via the activation of Gq/11

dependently increased in the nuclear fraction. The co-type GPCR. U0126 and FR180204, MEK and ERK1/2 inhibitors,

localization of phosphorylated ERK and nuclei marker TO-PRO-

respectively,

ERK1/23 was observed by using immunocytochemistry. The co-phosphorylation. The pan-PKC inhibitor Calphostin C and the

localization induced by BK was attenuated by U0126, FR180204

novel PKC inhibitor Rottrelin inhibited BK-induced ERK

and Rottlerin.

Bradykinin

(BK),

a

attenuatednonapeptide,theinduced

BK-induced

phosphorylation. When contribution of the novel PKC subtypes

These observations suggest that PKCε acts as a novel regulator

to the BK-induced ERK phosphorylation was examined by usingof MEK/ERK signaling pathway and the activation of PKCεsiRNA, BK-induced ERK phosphorylation was significantly

contributes to ERK nuclear translocation.

attenuated in PKCε-knockdown cells, but not in PKCδ-（P2）Induced expression of a subtilisin-like proprotein PACE4 in the regulation model ofrat submandibular gland
Chenjuan Yao, Tetsuya Akamatsu, Takahiro Hasegawa, Hiroshi Yoshimura（Tokushima University）
To investigate the mechanisms of regeneration of

The atrophy and weight decrease of the ligated glands weresubmandibular gland (SMG), a subtilisin-like proprotein

observed, but not the CL glands from L1 to L9. Although theconvertase, PACE4 was examined in the rat SMG underlying

decrease of gland weight in male rats was gradually observed

the atrophy by the main excrete duct ligation or re-opening.

through the period of ligation (1-9 weeks; L1-L9), that in

6w-old male and female Sprague Dawley rats were gotten fromfemale rats was almost same level in L2-L9 rats. In the re-Japan SLC, Inc.

Ligation of the main excretory duct of right

opening group (L1O1-L1O8), the recovery of ligated glandside was performed at 7w-old, and the left side of the duct wasweight in male rats did no more than about 60% of CL glands,

kept intact as the contralateral (CL) control.

On the re-even though the regeneration period is long (L1O4-L1O8).

It

opening group, the ligation was re-opened after 1 week of thewas reached to about 80% of CL glands in female rats.

Byligation.

Western blotting, the induction of PACE4 expression was

SMGs were extracted at the designated days after

ligation, and used for further analyses.

492

observed in the ligated glands, but not in the CL glands.

Its

国際研究集会

level by re-opening seemed to be inversely dependent on thelevel and the functional recovery of salivary gland regeneration.

recovery of AQP5 level, suggesting the correlation of PACE4（P3）Simulation of intracellular pH change caused by NH4+ and AcO- pulses in pancreatic duct cell）
Makoto Yamaguchi1, Martin Steward2, Yoshiro Sohma3, Akiko Yamamoto1, Hiroshi Ishiguro1（1 Nagoya University Graduate School of Medicine, 2 University of Manchester,3 Keio University School of Medicine）

Pancreatic duct cell produces isotonic HCO3--rich fluid

to pH ~7.49 and that of 80 mM NaAcO caused rapid cellularsecretion and the H+/HCO3- transport mechanisms have been

acidification to pH ~6.96 followed by partial recovery.

studied in cells which were acid- or alkali-loaded by NH4+ andSubsequent removal of NH4Cl caused rapid acidification

AcO-

pulse techniques. The mechanisms for changes in(overshoot) to pH ~7.09, and that of NaAcO caused rapid

intracellular pH (pHc) induced by NH4+ and AcO- pulses werealkalinization (overshoot) to pH ~7.63 followed by recovery toanalyzed in a mathematical model of pancreatic duct cellthe baseline. Those changes were due to membrane diffusion of

constructed by MATLAB/Simulink. The model was composed

NH3 or AcOH, consumption/production of H+ by intracellularof 4 compartments (bath, cell, intercellular space, and lumen)

buffering, and membrane H+/HCO3- transport. When NH4+ pulse

with basement membrane, basolateral and apical membranes,

was performed under stimulation, the initial rate of pHc recovery

and tight junction. The basolateral membrane contained Na+-

from acidification was accelerated from 0.56 to 1.05 pH unit/min

HCO3-

exchanger (AE2),

due to the increase of basolateral HCO3- uptake from 38 to167

Na+/H+ exchanger (NHE1), K+ channel, Na+-K+ pump, etc. andnmol/min. When AcO- pulse was performed under stimulation,

the apical membrane contained CFTR anion channel and Cl-

the initial rate of pHc recovery from alkalinization was/HCO3- exchanger, etc. The cell contained 4 buffering systems

accelerated from 0.10 to 0.25 pH unit/min due to the increase of(HCO3-/CO2,

Cellapical HCO3- secretion from 39 to 166 nmol/min. These suggest

stimulation was mimicked by increasing the permeability ofthat NH4+ and AcO- pulse techniques are useful to study theNBC1, K+ channel, CFTR, and SLC26A6. In the model, addition

regulation of H+/HCO3- transport in pancreatic duct cell.

cotransporter (NBC1),

intrinsic,

Cl-/HCO3-

NH4+/NH3,

andAcO-/AcOH).

of 20 mM NH4Cl to the bath caused rapid cellular alkalinization（P4）V-ATPase a3 subunit KO mouse shows decreased salivation
Yoshinori Sahara, Sawa Horie, Hideyuki Fukami, Naomi Matsumoto-Goto,
Mayumi Nakanishi-Mastui, Kohjiro Tohyama, Masamitsu Futai（Iwate Medical University）
Vacuolar H+-ATPase (V-ATPase) is localized in membranesinterstitial spaces. In the salivary gland, Roussa & Thévenodof intracellular organelles (e.g., vacuoles, lysosomes, the Golgi(1998) showed the presence and cellular distribution of V-

apparatus, and synaptic vesicles), and is involved in membrane

ATPase in the major rat salivary glands, and we reported that 1)

trafficking processes. V-ATPase is also expressed in plasma

a2, a3, d1, B2, C1, E2 subunit isoforms of V-ATPase weremembranes, contributing to proton transport across thecommonly expressed in the major mouse salivary glands; 2) the

membrane of specialized cells, and acidifying adjacent lumen or

B2 subunit isoform of V-ATPase was localized in ductal cells,493

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

but not in acinar cells, and was located in the apical membrane,

isoproterenol-induced saliva in the a3-KO mice. The properties

basolateral membranes, and basal infoldings as well as cytosolof pilocarpine-induced saliva of a3-KO mice were also changed;of the striated ductal cells (Sahara et al., 2015). In order to clarify

osmolality was increased, concentrations of Na+, Cl-, Mg2+ in thethe functional role of V-ATPase in the salivary gland, here, we

secreted saliva were affected, and pH of intraoral salivary tended

examined phenotypes of the knockout mouse of a3 subunit

to be slightly acidified. These suggest that V-ATPase would play

isoform (a3-KO mouse). In a3-KO mice, there is little saliva

some roles in the ductal system, such as ion transports, electrolyte

secretion and the size of major salivary glands was smaller thanabsorption, anion secretion and modifying pH by unknown

that in the wild type. The amount of pilocarpine- induced saliva

mechanism.

was prominently reduced, whereas no difference was detected by（P5）The expression patterns of clock genes in rat submandibular acinar and ductal cells
Ryouichi Satou, Masaki Sato, Maki Kimura, Youichi Ishizuka, Masakazu Tazaki,
Naoki Sugihara, Yoshiyuki Shibukawa（Tokyo Dental College）
The secretion rate of salivary substances, ions and water

were significantly higher than those in acinar cells. Expression

follows circadian rhythm, however, relationship between

profiles of Bmal1, Per2 and Cry1 in both isolated acinar andmolecular mechanism of salivary secretion and peripheral

ductal cells, showed rhythmic patterns. The expressions of Clockcircadian rhythm has remained to be clarified. We examinedmRNA in ductal cells showed rhythmical expression, but did notrhythmical and temporal expression of the clock genes (Bmal1,

in acinar cells. We could not observe clear expressions peak of

Per2, Clock and Cry1) in whole submandibular glands (SGs) andClock in whole SGs and acinar cells, however ductal cells

isolated acinar and ductal cells by semi-quantitative RT-PCR,

showed clear peak of it at ZT0 and ZT24. This result suggested

under light/dark conditions.

that the obscurity of Clock rhythm in whole SGs might be caused

In whole SGs, Bmal1, Per2, Clock and Cry1 mRNAs showedby mixing different cycle of acinar and duct cells. It is presumed

significant rhythmical expression (one-way ANOVA, p<0.05).

that the temporal expression patterns of clock genes in SGs are

Bmal1 expression pattern showed an opposite in phase for thecomprised of acinar and ductal mRNA expression profiles.

temporal expression pattern of Per2. Peak maximum expression

In conclusion, we showed that rat SGs have peripherallevel of Bmal1 in ductal cells was higher than acinar cells at theircircadian mechanism. The strong expression of clock genes inpeak time, but there is no significant difference. Maximum Per2,

ductal cell may be associated with modification of the ionic

Clock and Cly1 mRNA peak expression levels in ductal cells

composition of saliva.

494国際研究集会（P6）Effects of Chinese herb HQ on salivary fluid secretion by isolated and perfused
rat submandibular glands
Muxin Wei, Wei Ding，Liqun Xie，Ping Wang，Ping Hu（The first Affiliated Hospital with Nanjing Medical University）
Fei Wei，Masataka Murakami（National Institute for Physiological Sciences）
AIM: To study the mechanism how Chinese herb Huangqi

single stimulation with HQ and mixed stimulation with CCh(HQ, Radix astragali) promotes salivary fluid secretion andand HQ. After stimulation of CCh, the addition of only HQ did

relieves xerostomia (dry mouth).

not increase the fluid secretion, but promoted the sustained

METHODS: Adult male Wistar rats were anesthetized withoxygen consumption. By perfusion with HQ and CCh, thepentobarbitone sodium, and the submandibular glands wereamount of secreted saliva increased significantly (P<0.05) andsurgically isolated and transferred to an organ bath (37℃). The

then decreased slightly. Besides, addition of ouabain inhibited

artery and vein were cannulated and the glands ware perfusedsalivary fluid secretion sharply. The oxygen consumption

arterially using a peristaltic pump. As a control stimulation,

during mixed stimulation with CCh and HQ was significantly

carbamylcholine (CCh) was added to the perfusion. Then thehigher than that stimulated by only CCh (P<0.05). Addition ofglands were perfused with HQ or HQ and CCh. During theouabain decreased the oxygen consumption significantly

experiment the saliva was leaded into the cup on the electronic(P<0.05).

balance and weighed every 3 s and transferred to the computer.

CONCLUSION: With the stimulation of CCh, HQ can

At the end of this experiment, the weight data were calculated

increase both salivary fluid secretion and oxygen consumption

to the rate of fluid secretion. To examine whether HQof isolated and perfused rat submandibular glands, but without

influenced energy metabolism of the glands, the partial oxygen

CCh, HQ can only promote oxygen consumption. The

pressure was also measured by the Clark-type electrodes at

promoted effect of HQ inhibited by ouabain, suggesting that

arterial and venous sides.

HQ may work through activating Na+-K+-ATPase.

RESULTS: The fluid secretion was compared between a（P7）Visualization of microcirculation and paracellular pathway in the perfused submandibular gland
Sadamitsu Hashimoto（Tokyo Dental College）
Masataka Murakami（National Institute for Physiological Sciences）
Takanori Narita（Nihon University College of Bioresource Sciences）
Masaki Sato, Yoshiyuki Shibukawa（Tokyo Dental College）
Introduction: First step of the fluid secretion is dilatation of

However, morphological change of the paracellular route forcapillary blood vessel, and transudation of blood plasm occur in

fluid secretion in the salivary gland is not fully understood. To

the tight junction at the endothelial cells. After permeation of

elucidate the mechanism of water flow via paracellular pathway,

acinar basement membrane, tissue fluid flow is controlled byduring salivary secretion, we used both freeze-fracture (FF)acinar cells tight junctions. Most important function of tightreplicas of rapidly frozen tissues viewed by three-dimensional

junctions are, 1) selective permeability barrier in the paracellulartransmission electron microscopy, and fluorescent dye-labeled

pathway, and 2) fence mechanism in the plasma membrane

lectin staining for indicating capillary blood vessel by LSM.

structure for segregate into luminal and basolateral membrane.

Materials & Methods: Submandibular glands were isolated495

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）from male Wistar rats and perfused arterially with modified

formalin, tissue slice (100 μm thickness) was stained with Fluor

Krebs’ solution, saturated by 100% O2 gas. Isolated perfused rat→488 phalloidin for F-actin and DAPI for nucleic acid. Tissue

SMG were non-stimulated as controls, and stimulated with CCh,slice were examined by confocal LSM.

or CCh with IPR. For three-dimensional analysis by the quick

Results and Discussions: During CCh with or without IPR

freezing deep etching FF replica method, fresh submandibulartreatment, the intercellular canaliculi became dilated, and thetissues were rapidly frozen with liquid helium. After cutting

cytoskeletal actin filaments beneath the plasma membrane wereand deep etching at -110 to -100℃, freeze-fracture replicas werearranged in a thicker layer compare with control.

obtained from the fractured surfaces of specimens by rotarystimulation, diameter of the small arterially was contracted, andshadowing with platinum and carbon coating. These replicas

lumen of the capillary blood vessel was becoming narrow andwere examined by transmission electron microscopy.

meandering.

For

After

These result were suggested that, the fluid

visualization of microcirculation, DyLight → 594 conjugate

secretion were controlled by both of the cytoskeletal actin

tomato lectin was infused into artery of perfused gland. Afterfilament rearrangement beneath the plasma membrane of tightstimulation, perfused gland was chemically fixed by bufferedjunction, and increase of the microcirculation.

（P8）Simultaneous monitoring of Ca2+ response and salivary secretion reveals the threshold level of
intracellular Ca2+ concentration for salivary secretion in rat submandibular gland
Akihiro Nezu, Takao Morita, Akihiko Tanimura（School of Dentistry, Health Sciences University of Hokkaido）
We monitored changes in intracellular calcium concentration([Ca2+]i)that this time lag is caused by the period of time for increasing

and salivary flow rate in rat submandibular gland[Ca2+]i to the level required for activating the various molecules(SMG) using an intravital Ca2+ imaging and an optic-fiber

such as Cl-, K+ channels and ion transporters for fluid secretion,pressure sensor, simultaneously (Nezu A., et al., 2015). The

and thus we analyzed the level of [Ca2+]i elevations at the onset

intravenous infusion of acetylcholine (ACh, 10-720 nmol/min)of salivary secretion. The time lag with the lowest dose of AChincreased [Ca2+]i in a dose-dependent manner with parallel rise

(30 nmol/min) was 106 sec. This time lag was shortened within salivary flow rate.

Atropine, a muscarinic ACh receptors

the increase in a dose of ACh, and it was 19 sec with the high(mAChRs) antagonist completely blocked ACh-induced Ca2+

dose of ACh (360 nmol/min), which induces maximum Ca2+

responses, whereas hexamethonium, a ganglionic blocker had no

responses and salivary secretion in SMG. We estimated that

These results indicate that ACh induced Ca2+

the [Ca2+]i at the onset of salivary secretions was 45-57 nM in

responses and salivary secretions predominantly due to the direct

vivo, irrespective of ACh dose. This small rise in [Ca2+]i (9-20

activation of mAChRs on acinar cells in SMG.

nM) was equivalent to the Ca2+ responses in SMG cells induced

effect in SMG.

This novel

experimental systems revealed a clear time lag between the onset
of increase in [Ca2+]i and that of salivary secretion.

496

It is thoughtby the low concentration of carbachol (200-300 nM).

国際研究集会（P9）Enhancement of salivary secretions and gene expressions in the submandibular gland and thebrain by preadministration of pilocarpine
Takao Morita, Akihiro Nezu, Akihiko Tanimura（School of Dentistry, Health Sciences University of Hokkaido）
Pilocarpine (Pilo), which is known to be a muscarinic

associated with changes of gene expressions throughagonist and a therapeutic drug for Sjögren syndrome, causes

muscarinic receptor in salivary gland and/or central nervous

the increases in salivary secretion by its long-term (more thansystem.
Based on this idea, we performed comprehensive analyses of

12 weeks) administration clinically.
We also confirmed that Pilo-induced salivary secretions

the SMG and the brain to compare gene expression with orfrom rats with preadministration of Pilo (1 week) were

without 1-week-pretreatment of Pilo using mRNA sequencesignificantly increased. In addition, 1-week-preadminis-

method. We found that in Pilo-preadministrated rat, 67 and 57

tration of Bethanechol, another muscarinic agonist, and 1-day-genes out of 10668 genes in the SMG were up-regulated andpreadministration of Pilo also caused the enhancement of Pilo-down-regulated remarkably (> 2 fold), respectively.

induced salivary secretions.

The real-time analyses ofbrain, 50 genes were up- or down-regulated remarkably. Real-salivary secretion from submandibular gland (SMG) showed

time quantitative RT-PCR (qRT-PCR) analyses confirmed thatthat intravenous infusion of acetylcholine (ACh, 60- 120

several genes were up-regulated in the SMG or the brain in Pilo-

nmol/min) induced oscillation-like salivary secretions.

preadministrated

In

rats.

These

resultssuggestIn thethat

Pilo-pretreated rats, same concentrations of ACh induced

preadministration of Pilo increased in the salivary secretion andcontinuous salivary secretions, and resulted in an increase inenhanced gene expression through activation of muscarinic

the amount of saliva with relatively low concentrations of ACh.

receptor in the SMG and the brain.

These results imply that the increase in saliva secretion is

497

行

動

様

式

行動様式

行動様式
〔

目

次

〕

１．神経成長の制御マウス群の高次脳機能調節機構の解明 ................................................. 502
２．時計関連遺伝子欠損マウスの行動様式解析 ........................................................... 502
３．グルタミン酸受容体遺伝子改変マウスを用いた行動学習の分子基盤の解明 ............................... 503
４．PAPS 輸送体ヘテロ欠損個体の行動様式の解析 ........................................................ 504
５．FcγRIIB 欠損マウス幼少期・発達期における行動異常の解析 ........................................... 504
６．神経樹状突起 mRNA 輸送・局所的翻訳の高次脳機能解析 .............................................. 505
７．電位センサーを持った機能未知タンパク質の記憶・学習に与える影響の解析 ............................. 505

501

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

1．神経成長の制御マウス群の高次脳機能調節機構の解明
五十嵐道弘 1, 2，河嵜麻実 1, 2，本多敦子 1, 2，武内恒成 1,3（1 新潟大学･医歯学系･神経生化学，2 同・超域学術院，3 愛知医科大学･医･生物学）
高雄啓三，宮川剛（生理学研究所･行動様式解析室）（目的）神経成長は細胞外の要因（外因）および細胞内ある。当該のマウスは病態の作成によって，末梢神経障の制御因子（内因）によって調節され，軸索再生の鍵と害の低下，代謝の異常，腎のバリア機能変化，腸管バリなっている。すでに行動解析を進めたコンドロイチン硫

ア機能の変化，など各臓器ごとの変化が想定されるため，酸（CS）合成酵素 KO は，代表的な外因である CS 量を

脳内の変化の理解が重要と推測された。

調節するが，申請者が新たに作成した GAP-43 のリン酸

GAP-43（S96A）ノックインマウスについては，通常の化不活性化マウスは，内因として典型的な GAP-43 の機

成熟脳でこのリン酸化を解析したところ，可塑性の高い能を調節する。CS 合成調節マウスおよび GAP-43 リン酸

神経回路に局在し，そうでない神経回路にはほとんど見化不活性化マウスの行動解析から，神経成長・再生のコ出せないことがわかった。従って，このノックインマウ

ントロールが，脳の高次機能・可塑性に関連することを

スは可塑性の異常が強く推測されることとなり，28 年度

証明することとした。

に胚操作を準備した。

（結果）28 年度は T1KO の生化学的 CS 量を定量化し，（研究業績）

脳内各部位の CS 量が 50％に減少していることを明確に

1. Nozumi M, Nakatsu F, Katoh K, Igarashi M (2017)

した（Yoshioka et al.; 論文投稿中）。このマウスについて，

Coordinated Movement of Vesicles and Actin Bundles

CS が集積している perineuronal nets（PNN）での脳内各所

during Nerve Growth Revealed by Superresolution

での CS も極端に減少していた。一方，PNN で CS が結Microscopy. Cell Rep 18: 2203-2216.

合している aggrecan というコア蛋白質は全く減少してい

2. Honda A, Ito Y, Takahashi-Niki K, Matsushita N, Nozumi M,ないこと，PNN によって活性が調節される PV 細胞

Tabata H, Takeuchi K, Igarashi M (2017) Extracellular（Parvalbumin 陽性の神経細胞）が，同様に変化していな

Signals induce Glycoprotein M6a Clustering of Lipid-rafts

いことを見出した。以上の結果は，これまで見出した数

and associated Signaling Molecules. J Neurosci, in press

件の行動異常が，PNN の CS 集積減少そのものに基づき，

3. Tanaka H, Yamamoto Y, Kashihara H, Yamazaki Y, Tani K,

PV 細胞数の減少などは行っていないことを明確にした

Fujiyoshi Y, Mineta K, Takeuchi K, Tamura A, Tsukita S

ものである（Yoshioka et al.; 投稿中）。

(2016) Claudin-21 Has a Paracellular Channel Role at Tight
Junctions. Mol Cell Biol 36: 954-64.

一方，T2KO については現時点で高雄が行動解析中で

2．時計関連遺伝子欠損マウスの行動様式解析
清水貴美子（東京大学･理学系研究科･生物科学専攻）
高雄啓三，宮川地球上に生息するほぼすべての生物は概日時計をもち，睡眠・覚醒，血圧やホルモン分泌など様々な生理機能を剛（生理学研究所･行動様式解析室）

はほとんど無く，まして，そのメカニズムに関しては何もわかっていなかった。

制御している。鬱病が生体リズム異常を伴う等，基本的

我々は，マウスの高次脳機能が概日時計によって調節な生理機能だけでなく，高次脳機能も概日時計によってされていることを実証するために，外界の光条件を遮断制御されることが最近になって示唆され始めた。しかし，した状態で記憶効率や不安様行動の日周変動を測定した。

時計システムと高次脳機能との連関を学術的に示した例

その結果，不安様行動や海馬依存性の長期記憶効率に日

502

行動様式

周変動がある事を見出した。さらに，中枢時計の破壊や，33500, 2016)

前脳特異的な（海馬・扁桃体 BLA を含む）概日時計の破SCOP が海馬依存性の記憶効率にも扁桃体 BLA が司る壊により，不安様行動や長期記憶効率の概日変動が失わ

不安様行動にも関わるという事は，SCOP は他の様々なれていた。我々は，概日時計からの発現調節を受ける分

脳機能と概日時計機構とを繋ぐ鍵分子である可能性が考子 SCOP が概日時計と高次脳機能を繋ぐ鍵分子になりうえられる。そこで，SCOP 欠損マウスをもちいて更に多ると考え，SCOP 欠損マウスを用いて記憶効率と不安様

様な行動様式解析をおこなった結果，Social interaction

行動の日周変動を検討した。海馬特異的な SCOP 欠損でtest において変化が見られ，SCOP 欠損マウスは社会性の

は長期記憶の日周変動が見られなくなり，また扁桃体

指向が異なることが示唆された。今後はさらに，社会性

BLA 特異的な SCOP 欠損では不安様行動の日周変動が見を検出するための他の解析により，SCOP 欠損マウスのられなくなった。概日時計と海馬依存性の長期記憶形成

社会性の変化を確認するとともに，社会性の形成におけおよび不安様行動の調節機構との間には，SCOP が関わる SCOP の役割を分子レベル・神経回路レベルで解明する分子シグナリングが介在する事を示した。(Shimizu et

る予定である。

al. Nature Commun 7, 12926, 2016, Nakano et al. Sci Rep 6,

3．グルタミン酸受容体遺伝子改変マウスを用いた行動学習の分子基盤の解明
林崇，伊藤政之（国立精神･神経医療研究センター 神経研究所）
高雄啓三，宮川剛（生理学研究所･行動様式解析室）

哺乳類の中枢神経系において，主要な興奮性神経伝達の機能亢進が予想された。これらの知見を基にして，更物質はグルタミン酸である。哺乳類脳におけるグルタミに in vivo での AMPA 受容体パルミトイル化修飾の役割

ン酸作動性の興奮性シナプス伝達は，AMPA 型グルタミを解析するため，AMPA 受容体のシナプス後膜組み込み

ン酸受容体（AMPA 受容体）が仲介する。AMPA 受容体に重要な GluA1 サブユニットの C 末端パルミトイル化のシナプス発現とイオンチャンネルとしての機能の調節部位システイン残基をセリンに置換し，パルミトイル化

はシナプス可塑性の分子実体であり，これが哺乳類の脳修飾が起こり得なくした非修飾型ノックインマウスをの働きを支える分子基盤となる。また，NMDA 型グルタ

C57BL/6N(B6N)系統由来の胚性幹細胞を用いて作製した。

ミン酸受容体（NMDA 受容体）は可塑性の誘導に重要な

この B6N 系統を遺伝的背景とする GluA1 非修飾型

役割を果たす。AMPA 受容体は，パルミトイル化翻訳後

ノックインマウスのヘテロ雌雄同士の掛け合わせによっ

修飾を受けることによって局在および輸送過程が制御さて，同腹，同生育環境の野生型およびノックインホモマ

れており，興奮性シナプスにおける受容体の発現調節がウスの雄各 20 個体を得，これらのマウスに対して標準プ行なわれる。本研究は，AMPA 受容体パルミトイル化修

ロトコールに準拠した網羅的行動様式試験を系統的に行飾部位を置換した非修飾型ノックインマウスの行動様式なった。昨年度に続き，不安様行動，協調運動/平衡感覚，

解析を通して，興奮性シナプスにおけるグルタミン酸受

恐怖条件付け，薬物反応性等に関して，これまでに有意容体の翻訳後分子修飾が脳機能と行動発現の制御に与え差の見られた各種課題の再現実験を行ない，AMPA 受容

る影響を明らかにし，哺乳類の行動学習の分子基盤解明

体パルミトイル化修飾の影響を定量的に解析した。そのを目指す。

結果，野生型の対照群と比較して，GluA1 非修飾型ノッ

これまでの主に培養神経細胞を用いた in vitro 実験の結果から，AMPA 受容体の脱パルミトイル化に伴う受容クインマウスは特定の課題において行動異常を示すことを確認した。

体のシナプス発現上昇およびそれに伴う興奮性シナプス503

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

4．PAPS 輸送体ヘテロ欠損個体の行動様式の解析
西原祥子（創価大学･理工学部）
高雄啓三，宮川剛（生理学研究所･行動様式解析室）

硫酸化は，広汎な組織に認められる翻訳後修飾の一種

13 から 15 週齢の PAPST1 ヘテロ欠損個体 21 匹と同腹であり，タンパク質のチロシン残基や糖鎖が硫酸化修飾の野生型個体 23 匹に対する解析から，複数種の行動異常を受けている。特に，硫酸化された糖鎖であるヘパランが認められ，異常の原因と予測される脳部位において，硫酸やコンドロイチン硫酸は，モルフォゲンの分布の決

PAPSTの発現は低下し，それに伴って硫酸化も低下して定や様々なリガンド分子の受容体への結合に必須である。

いた。ヘパラン硫酸やコンドロイチン硫酸の様々な硫酸

PAPS は，様々な硫酸転移酵のドナー基質である。細胞質化修飾を染め分ける抗体で，該当する部位を染色したとで合成され，硫酸化修飾の行われるゴルジ体内腔へ PAPS

ころ，部位により硫酸化修飾のパターンが異なっている

輸送体（PAPST）により輸送される。このため，PAPST のことが分った。各種シグナルとの関連も予測されたため，発現を制御することにより，糖鎖やタンパク質の硫酸化

現在，検討を行っている。さらに，老人性難聴への関わを制御することができる。我々は，ゴルジ体で発現するりを明らかにするため，老齢マウスを用いて，聴性脳幹2 種の PAPST，PAPST11)と PAPST22)を同定した。多くの反応 ABR の実験条件を決め，検討を行った。これらの実組織では PAPST1 と PAPST2 の両者が発現していたが，験から得られた結果を統合して，硫酸化修飾と行動異常

脳では PAPST1 の発現量は PAPST2 の 5 倍高かった。

との因果関係を明らかにする予定である。

PAPST1 のノックアウトマウスを作製したところ，ホモ欠損個体は胎生致死であったが，ヘテロ欠損個体では様々な表現型が認められた。マウスの集団飼育の観察から，
PAPSTヘテロ欠損個体の行動異常が示唆されたため，網1) Kamiyama S, Nishihara S et al., J. Biol. Chem., 278, 2595825963 (2003).
2) Kamiyama S, Nishihara S et al., J. Biol. Chem., 281, 1094510953 (2006).

羅的な行動様式の解析に付した。

5．FcγRIIB 欠損マウス幼少期・発達期における行動異常の解析
上野浩司（川崎医療短期大学･臨床検査科）
高雄啓三，宮川

近年，免疫に関わる分子が中枢神経系においても発現し，免疫とは異なる機能を持っていることが多数報告されてい剛（生理学研究所･行動様式解析室）

FcγRIIB 欠損マウスは記憶の柔軟性が低いことも明らかになった。

る。Fcγ 受容体は免疫グロブリン IgG の Fc 部分と結合する

FcγRIIB 欠損マウスの海馬における PV ニューロン数を受容体である。我々は，Fcγ 受容体の一種である FcγRIIB 受

計測した結果，野生型マウスと比較して PV ニューロン数

容体が中枢神経系の Parvalbumin 陽性ニューロン(PV ニューが低下していた。以上のことより，FcγRIIB 欠損マウスではロン)上に発現していることを発見し，報告した。しかし，

PV ニューロンによる錐体細胞への抑制が弱いことが推測

PV ニューロン上で FcγRIIB がどのような機能を持っていされた。

るのかは不明であった。そこで，FcγRIIB 遺伝子が欠損した

本年度は，PV ニューロンの発達途中であるマウスの幼

マウスの行動解析し，
FcγRIIB の機能を知ろうと実験を行っ

少期に行動実験を行おうと計画していた。しかし，まと

た。
その結果，
FcγRIIB 欠損マウスは野生型マウスと比較し，まった研究費が得られず，発達期の FcγRIIB 欠損マウスの多動性傾向であることが明らかになった。全ての行動実験

行動解析は行えていない。そのため，平成 29 年度以降ににおいて FcγRIIB 欠損マウスは過活動を示した。また，研究費を獲得し，FcγRIIB 欠損マウスを詳細に解析してい504

生理研年報 （研究報告用）

く予定である。

6．神経樹状突起 mRNA 輸送・局所的翻訳の高次脳機能解析
山下映，片山香織，椎名伸之（統合バイオサイエンスセンター／基礎生物学研究所･神経細胞生物学研究室）
高雄啓三，宮川剛（生理学研究所･行動様式解析室）

学習・記憶には，神経細胞内での翻訳が必須である。

ウスは致死性を示さなかったため，行動テストバッテ

この翻訳は刺激された後部シナプス近傍で起こることかリーを開始するべく，22 匹の同腹の NFAR2 KO マウス

ら，後部シナプスが存在する樹状突起へ mRNA を輸送し，及び野生型マウスを準備した。高雄の富山大学への異動

刺激依存的に局所的翻訳を活性化させる機構が重要であに伴い，準備したマウスは富山大学へ搬入し，行動テスる。RNA 顆粒は翻訳に必要な因子が集合した高次複合体

トバッテリーを開始した。

であり，mRNA 輸送・局所的翻訳に中心的役割を担うこRNG140 に関しては，CRISPR/Cas9 による KO マウスとが明らかにされつつある。本研究では，RNA 顆粒を構作製を進めた。RNG140 のゲノム編集が起こった 2 系統

成する RNA 結合タンパク質，NFAR2 及び RNG140 のマのヘテロマウスを得，このうち 1 系統にフレームシフト

ウスにおけるノックアウト（KO）が，学習・記憶を含め変異が起きていることを確認した。ホモ KO マウスを得た高次脳機能にどのような影響を及ぼすかを行動テスト

るべく，このヘテロマウス同士を掛け合わせた。今後，

バッテリーによって明らかにすることを目的としている。

NFAR2 及び RNG140 KO マウスの行動テストバッテリー

本年度は，NFAR2 へテロマウス同士を掛け合わせるこを進めることによって，これら RNA 顆粒構成因子の高とにより，NFAR2 ホモ KO マウスを得た。NFAR2 KO マ

次脳機能への関与を明らかにする。

7．電位センサーを持った機能未知タンパク質の記憶・学習に与える影響の解析
岡村康司（大阪大学大学院･医学系研究科）
高雄啓三，宮川剛（生理学研究所･行動様式解析室）

Voltage sensor only protein1 (VSOP1)は電位センサード

ウスを使用し，網羅的な行動学的解析を行ってきた。そメインのみからなり，電位依存性プロトンチャネルとしの結果，若齢マウスの状態ではノックアウトマウス・野て機能することが知られている。脳内ではミクログリア

生型間で有意差の見られなかったものの，一部の行動実

特異的に発現することが分かっており，近年他の研究室

験項目では加齢マウスで有意差が認められるものが存在

や我々の研究室における研究から，VSOP1 はミクログリした。

アの活性酸素産生に寄与すること，またそれが脳梗塞時

上記の結果を受け，VSOP1 の脳内での発現差異を解析の障害の際に重要であることが明らかになってきた。一してみたところ，興味深いことに VSOP1 の発現には領方で近年様々な精神疾患においても，脳内の活性酸素産域による差異が認められた。以上の結果を踏まえ，今後

生との関連性を示唆する報告が存在する。したがってはこのような VSOP1 の発現パターンが加齢と共にどう

VSOP1 がこれらの疾患に寄与している可能性も考えらなるのかを検証し，また加齢に伴うミクログリアの性質れる。そこで本研究では VSOP1 の機能と精神疾患の関変化に，VSOP1 がどのような影響を与えるのか，またそ

連性について，焦点を当てた研究を進めてきた。

れによって神経回路機能はどのように変化するのかにつ

昨年度までの研究では，新潟大学の崎村教授との共同いて着目しながら研究を進めていきたいと考えている。

研究によって作出された VSOP1 遺伝子ノックアウトマ

505

特別プロジェクト

特別プロジェクト

特別プロジェクト
〔

目

次

〕

１．クライオ電顕トモグラフィーを用いたコケ植物葉緑体のペプチドグリカン層の観察と解析 ................. 510

２．精子形成の調節因子である細胞接着分子およびその相互作用する細胞内分子のノックアウトマウスの精巣の形態学的解析 ..................................................................................... 510

509

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

1．クライオ電顕トモグラフィーを用いたコケ植物葉緑体のペプチドグリカン層の観察と解析
高野博嘉（熊本大学大学院先端科学研究部）

藍藻は細胞壁としてペプチドグリカン層を持つが，藍を分解するリゾチーム処理を行ったサンプルについても，藻を起源とする緑色植物の葉緑体にはペプチドグリカン

クライオ電顕トモグラフィーによる観察を行った。そのが無く，二重の包膜のみで覆われていると考えられてき

結果，葉緑体の内包膜と外包膜の間に繊維状の構造物がた。しかし，我々はペプチドグリカンがコケ植物の葉緑存在している像を 1 例見つけることができた。一方，リ体分裂に関わることを明らかにし，更に最近葉緑体型ペゾチーム処理をした葉緑体では包膜の綺麗な観察像を撮

プチドグリカンの蛍光顕微鏡下での可視化に成功した。

ることはできなかった。ペプチドグリカン様の繊維状構

一方，通常の電子顕微鏡観察で葉緑体型ペプチドグリカ造の観察例が少ないため，更に観察例を増やしていく必

ンを観察することはできていない。本研究は，クライオ

要がある。また，葉緑体が細菌に比べるとかなり大きい

電顕トモグラフィー法を用いて，葉緑体型ペプチドグリ

ため，包膜画分の単離なども必要かもしれない。別の方

カンの電子顕微鏡下での観察を目指した。熊本地震のた法として，代謝標識法で葉緑体ペプチドグリカンをエチ

め熊本大学理学部生物学コースではほぼ 1 年に渡って電ニル基標識したコケから葉緑体を単離後，アジド基付き子顕微鏡が使用不能となったため，生理学研究所で実験

ビオチンでクリック反応を行い，更に蛍光標識アビジン-を進めることができたことに感謝します。

金コロイドを反応させることでペプチドグリカンに蛍光ペプチドグリカン層の葉緑体内での構造と局在部位を色素と金コロイドを標識する系を用いてクライオ電験ト

明らかにするために，野生型のヒメツリガネゴケを破砕

モグラフィーを行うやり方も試み，今後葉緑体ペプチド

後，密度勾配遠心を用いて無傷葉緑体を単離した。単離

グリカンの可視化を目指したい。

葉緑体はそのまま観察するとともに，ペプチドグリカン

2．精子形成の調節因子である細胞接着分子およびその相互作用する細胞内分子のノックアウトマウスの精巣の形態学的解析
若山友彦（熊本大学大学院生命科学研究部･生体微細構築学分野）
大野伸彦（生理学研究所･分子神経生理研究部門）

精子形成は，精祖細胞の有糸分裂，精母細胞の減数分は先端部に異常を認めた。そこで，透過型電子顕微鏡を裂，精子細胞の形態変化（精子完成）からなる。精子完

用いて，これらの KO マウスの精子細胞の微細構造レベ

成では，精子細胞とセルトリ細胞の細胞接着分子を介しルの形態異常を検討した。10-15 週令の KO マウスより精た相互作用が重要である。すなわち，精子細胞に発現す巣を採取し，細切して固定してエポン包埋標本を作製しる細胞接着分子 Cell adhesion molecule-1（CADM1）とた。CADM1 の KO マウスでは，鞭毛は形成されるが尾Nectin-3 は，それぞれセルトリ細胞に発現する Poliovirus部を形成する細胞質内の細胞内小器官が鞭毛を中心に配

receptor と Nectin-2 と結合する。CADM1 と Nectin-3 は，置せず，細胞の伸長化が障害された。尾部の異常が目立

伸長精子細胞における局在が異なり，Nectin-3 は先端部

つが，先体形成や核の濃縮と先端部の伸長化は認められに CADM1 は尾部に局在する。CADM1 と Nectin-3 のノッ

た。一方，Nectin-3 の KO マウスでは，尾部の伸長化はクアウト（KO）マウスは精子形成障害を起こすが，光学保持されるが，先体形成と核の形態異常が目立つ。した

顕微鏡による観察により，CADM1 の KO マウスは精子がって，CADM1 と Nectin-3 の局在の違いが，精子細胞細胞の尾部の形態に異常を示し，Nectin-3 の KO マウスの形態形成を制御していることが分かった。

510

各種シンポジウム

2016（平成 28）年度生理研国際シンポジウム
The 47th NIPS international Symposium「第 47 回生理学研究所国際シンポジウム〜Decoding Synapses〜」が 10 月 26 日から 28 日の 3 日間，岡﨑コンファレンスセンターにて開催されました。参加者数は総計 121 名（内，外国人 12 名）でした。本シンポジウムでは，9 名の海外からの招待演者（米国 5 名，韓国 2 名，フランス 1 名，英国 1 名），11 名の国内招待演者，および 3 名の所内講演者の合計 23 名から講演をいただきました。そのうち，David S Bredt 博士（Johnson & Johnson 社），Daniel Choquet
教授（ボルドー大学）、狩野方伸教授（東京大学）に特別講演していただきました。各講演者には，(1)シナプス伝達制御機構の最先端，(2)シナプス形成，維持，除去に関する分子機構，(3)シナプス内部構造の超解像イメージングと最先端イメージング技術，(4)神経活動依存的な神経回路発達機構，(5)シナプス蛋白質の構造生物学，などについて最新の知見を紹介していただきました。若手研究者による 6 題の short talk，12 題の Flash talk，26 題のポスター発表も行
われました。講演セッション，ポスターセッションとも，充分な討論時間を確保し，活発な質疑応答や意見交換が行
なわれました。

The 47th NIPS International Symposium,“Decoding Synapses”
October 26 – 28, 2016, Okazaki Conference Center (OCC), Okazaki, Aichi, JapanThe 47th NIPS International Symposium “Decoding Synapses” was held at Okazaki Conference Center from October 26th to
28th, 2016. This symposium was held with 121 participants (12 from abroad). Nine invited oversea speakers (USA 5, South
Korea 2, France 1, UK 1), 11 domestic invited speakers and 3 NIPS speakers gave 23 presentations, including three special
lectures by Professor David S Bredt (Janssen Pharmaceutical Companies of Johnson and Johnson, USA), Professor Masanobu
Kano (The Univ of Tokyo, Japan) and Professor Daniel Choquet (CNRS-Bordeaux Univ, France). All speakers presented theirrecent studies with high quality level in science about (1) regulatory mechanisms of synapse transduction, (2) molecularmechanisms of synapse formation, elimination and maintenance, (3) advanced technology of synaptic imaging, (4) plasticity
of synaptic circuits and (5) structural biology of synaptic proteins. There were also 6 short talks, 12 flash talks and 26 poster
presentations by young researchers on these topics. In all sessions, participants enjoyed intensive and fruitful discussion.

513

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

Program
13:50 – 14:25

Oct 26 (Wed) 2016
Opening remarks
Keiji Imoto (Director General, NIPS, Japan)

Session 1: Regulation of receptor trafficking
Chair: Toshihisa Ohtsuka (Univ of Yamanashi, Japan)
9:10 – 9:45
Masaki Fukata (NIPS, Japan)“Regulatory mechanisms for AMPA receptors through PSD-95”
9:45 –10:20
Katherine W Roche (NIH/NINDS, USA)

Katsuhiko Tabuchi (Shinshu Univ, Japan)“Distortion of the synaptic functions in the microcircuit of the brain
in model mice for neurodevelopmental disorders”
14:25 – 15:00
Michisuke Yuzaki (Keio Univ, Japan)“Synaptic Ménage à Trois—A Bridge Over Troubled Synapses”

Session 3: Synaptic dynamics and plasticity I
Chair: Yasuo Mori (Kyoto Univ, Japan)
15:15 – 15:50
Toshihisa Ohtsuka (Univ of Yamanashi, Japan)“Decoding short-term synaptic plasticity: implication of CAST

“PSD-95 plays diverse roles in regulating synaptic NMDA receptors”

phosphorylation in control of synaptic plasticity at the excitatory

10:20 – 10:55

synapses”

Akihiko S Kato (Lilly Research Laboratory, USA)
“Selective pharmacological modulation of forebrain AMPA receptors:

15:50 – 16:25
Shigeo Okabe (The Univ of Tokyo, Japan)

Success in the development of TARP γ-8-dependent AMPA receptor“Maturation-dependent regulation of synaptic density andantagonist, TDAA”

dynamics”
16:25 – 17:00

Special Lecture 1
Chair: Masaki Fukata (NIPS, Japan)
11:10 – 12:00
David S Bredt (Janssen Pharmaceutical Companies of Johnson
and Johnson, USA)

Naoki Matsuo (Osaka Univ, Japan)“Visualization and manipulation of memory engram”
17:00 – 17:15
Eisuke Koya (Univ of Sussex, UK)“Enhanced excitability of nucleus accumbens, but not orbitofrontal“Discovery of NACHO: An essential chaperone for presynaptic andcortex neuronal ensembles following sucrose memory recall:postsynaptic nicotinic acetylcholine receptors in brain”

reversal by extinction”

Luncheon Satellite Seminar (Director-Invited Lecture)
Chair: Junichi Nabekura (NIPS, Japan)
12:15 – 13:05
Ryohei Yasuda (Max Planck Florida Institute, USA)

17:15 – 17:30
Kazuhiko Yamaguchi (RIKEN, Japan)“Reassessment of synaptic plasticity in mutant mice carrying
mutated GluA2-CT with normal ability in motor learning: revival of
LTD hypothesis”“Biochemical computation in single dendritic spines: implication insynaptic plasticity”

Flash talk for poster presentations
Session 2: Trans-synaptic regulation
Chair: Yuko Fukata (NIPS, Japan)
13:15 – 13:50
Eunjoon Kim (KAIST, Korea)“Regulation of neuronal synapses by the SALM/Lrfn family ofsynaptic adhesion molecules”

514

17:35 – 18:00

各種シンポジウム

Oct 27 (Thu) 2016

Shigeki Kiyonaka (Kyoto Univ, Japan)“Visualization of native AMPA receptors in live neurons by a novel

Special Lecture 2

chemical approach”

Chair: Masaki Fukata (NIPS, Japan)
9:00 – 9:50
Masanobu Kano (The Univ of Tokyo, Japan)“Multiple phases of activity-dependent synapse elimination in thedeveloping cerebellum”

Session 6: Structural aspects of synaptic proteins
Chair: Makoto Kinoshita (Nagoya Univ, Japan)
15:45 – 16:20
Shuya Fukai (The Univ of Tokyo, Japan)“Structural basis of splice insert-dependent synaptic adhesion

Session 4: Synaptic dynamics and plasticity II
Chair: Haruhiko Bito (The Univ of Tokyo, Japan)
10:05 – 10:40
Keiko Tanaka-Yamamoto (KIST, Korea)

mediated by receptor protein tyrosine phosphatase δ”
16:20 – 16:55
A Radu Aricescu (Univ Oxford, UK)“Structural basis for integration of GluD receptors within synaptic“Timely regulated late endosome sorting for the maintenance oforganizer complexes”

cerebellar long-term depression”

16:55 – 17:10

10:40 –11:15
Masahiko Watanabe (Hokkaido Univ, Japan)

Haruka Munezane (The Univ of Tokyo, Japan)“The elucidation of the physiological function of CLAC-P/ collagen“Glutamate transporter GLAST controls synaptic wrapping by

XXV in neuromuscular development”

Bergmann glia and ensures proper wiring in Purkinje cells”

17:10 – 17:25

11:15 – 11:50
Kazuo Emoto (The Univ of Tokyo, Japan)

William P Dempsey (Univ of South California, USA)“In vivo single-cell labeling by confined primed conversion”“Spatio-temporal regulation of dendrite development and remodeling”

Poster session
Special Lecture 3

17:30 – 18:45

Chair: Masaki Fukata (NIPS, Japan)
13:00 – 13:50
Daniel Choquet (CNRS-Bordeaux Univ, France)

Oct 28 (Fri) 2016

“The various roles of nanoscale AMPA receptor dynamics insynaptic plasticity”

Session 7: Synaptic imaging and manipulation II
Chair: Akihiko S Kato (Lilly Research Laboratory, USA)

Session 5: Synaptic imaging and manipulation I
Chair: Katherine W Roche (NIH/NINDS, USA)
14:05 – 14:40
Hideji Murakoshi (NIPS, Japan)“Spatiotemporal manipulation and imaging of signaling molecules
in dendritic spines”
14:40 – 15:15
Matthew J Kennedy (Univ of Colorado Denver, USA)
“Novel approaches for controlling synaptic and cellular function
with light”
15:15 – 15:30

9:00 – 9:35
Junichi Nakai (Saitama Univ, Japan)“in vivo calcium imaging with genetically encoded calcium
indicators and optogenetics”
9:35 –10:10
Don B Arnold (Univ of South California, USA)
“Visualizing and ablating synapses in vivo using novel recombinant
probes”
10:10 – 10:25
Alvaro Carrier-Ruiz (The Univ of Tokyo, Japan)“Dentate granule cell activity during fear memory retrieval andextinction in freely moving mice”

515生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

Session 8: Synaptic circuit
Chair: Toshiya Manabe (The Univ of Tokyo, Japan)
10:40 – 11:15
Yumiko Yoshimura (NIPS, Japan)

11:15 –11: 50
Haruhiko Bito (The Univ of Tokyo, Japan)“A critical role for activity-dependent Arc expression in long-term
memory via inverse synaptic tagging”“High reciprocal connectivity between clonal cortical neurons isestablished under the guidance of epigenetic regulation”

Closing remarks
Masaki Fukata (NIPS, Japan)

516

トレーニングコース

第 27 回 生理科学実験技術トレーニングコース“生体機能の解明に向けて”
2016 年 8 月 1 日－8 月 5 日
担当：鍋倉淳一（生体恒常性発達研究部門）【概要】
生理科学実験技術トレーニングコースは，今年で 27 回目を迎え，8 月１日（月）より 8 月 5 日（金）までの 5 日間，生理学研究所の明大寺•山手両キャンパスで開催された（担当：鍋倉淳一）。生理学研究所は，シナプスから個体行動レベルまでの各階層を縦断する研究を行い，大型共同利用機器を保有している。これらの利点を生かして，生理科学•
神経科学に関する多様な技術を普及させたり，それらを使って研究レベルを向上させることが，このコースの目的である。本年度は，21 コース（約 120 名）の募集を行ったところ 208 名の応募があった。127 名の方々が採択され，下記のコースを受講された。受講者の 6 割程が大学院生で，他は学部学生と，大学や企業の研究者であった。開催にあたって，日本生理学会からご援助をいただいた。実習指導には生理研職員を中心として，他大学からの講師の先生も含めて，80 人程の研究者があたった。

【講演】
1.

「1 個体脳機能地図から２個体ネットワーク解析へ：機能的 MRI によるアプローチ」
定藤

2.

規弘（生理学研究所 心理生理研究部門

教授）「上皮のバリア機能を司る細胞間接着の分子機構」
古瀬幹夫（生理学研究所 細胞構研究部門

教授）

【紹介】
『生理学研究所の紹介』
鍋倉淳一（生体恒常性発達研究部門

教授）

【講義】
「動物実験教育訓練：－生理学研究と動物実験－」佐藤浩（生理学研究所 動物実験コーディネータ室

特任教授）【実習内容】
1.

in vitro 発現系を用いたイオンチャネル・受容体の機能解析

2.

海馬神経初代培養法とシナプス超解像観察

3.

成体マウス脳切片を用いた on situ hybridization 法

4.

心臓の圧受容・適応シグナル

5.

２光子顕微鏡による細胞内分子活性化の FRET イメージング

6.

免疫電子顕微鏡法によるタンパク質の細胞内局在の解析

7.

TEM トモグラフィーおよび SBS-SEM による三次元解析

8.

ウイルスベクターの作成と導入遺伝子の発現観察

9.

ゲノム編集技術による遺伝子改変動物作成のための発生工学技術

10.

遺伝子改変マウスの基本的手技と学習・記憶行動解析

519

生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）11.

パッチクランプ法を用いた温度感受性ＴＲＰチャネル解析

12.

スライスパッチクランプ法を用いた神経・シナプス活動・回路解析

13.

In vivo パッチクランプ法等による神経・シナプス活動解析

14.

２光子励起顕微鏡を用いた生体脳機能画像解析

15.

視床下部神経核への薬物微量注入法と摂食行動解析

16.

視知覚の脳内メカニズムの実験的解析

17.

覚醒下実験動物からの神経活動記録法入門

18.

SPM を用いたヒト脳の fMRI 解析

19.

脳磁図によるヒト脳活動の可視化

20.

生体アンプ回路工作と機械工作入門

21.

PIC による回路工作とプログラミング

各コースのさらに具体的な内容に関しては，以下を参照されたい。

http://www.nips.ac.jp/training/2016/courses2.html
トレーニングコース終了時には，例年参加者からアンケートをいただいている。下記 URL にアンケートの集計結果を示す。

http://www.nips.ac.jp/training/2016/questionnaire/TC2016Q.pdf

520

セミナー報告

セミナー報告1．Large scale axonal reconstruction: How to find a needle in a haystack
Ertan Bas（Janelia Research Campus, Howard Hughes Medical Institute, Ashburn, VA 20147, USA）
(2016.4.15)
he structure of axonal arbors controls how signals fromimaging of complete tissue volumes that enables theindividual neurons are routed within the mammalian brain.

visualization and reconstruction of long-range axonal arbors.

However, the arbors of very few long-range projection neurons

This platform relies on a high-speed two-photon microscope

have been reconstructed in their entirety, as axons withintegrated with a tissue vibratome and a suite of computational

diameters as small as 100 nm arborize in target regions

tools for large-scale image acquisition and analytics.

dispersed over many millimeters of tissue. We introduce aplatform for high-resolution, three-dimensional fluorescence2．低分子量 G 蛋白質 Arf6 の意外な病理学的および生理学的機能
金保安則（筑波大学医学医療系（生命医科学域）生理化学研究室）(2016.4.22)
低分子量 G 蛋白質の Arf6 は，シグナル伝達系においい発見をして以来，Arf6 の個体レベルでの生理学的およて分子スイッチとして機能しており，細胞レベルで細胞び病理学的機能への関与について解析を進めており，膜ダイナミクスに関連した細胞機能を制御している。

Arf6 シグナル伝達をターゲットとした創薬開発を模索

我々は，1999 年に Arf6 がリン脂質キナーゼの PIP5K のしている。本セミナーでは，これらの点について，極め活性をして細胞膜形態を制御するという非常に興味深て新規な知見を紹介し，議論したい。

3．脳波と脳磁図を用いた注意の神経機構の検証
木田哲夫（システム脳科学研究領域 統合生理研究部門）(2016.5.9)
ヒトは多感覚環境から入力される多種多様な感覚刺

とんどは個々の感覚系における注意効果を検証したも激に対して注意を適応的に制御することにより必要なのであり，複数の感覚系に関わる注意効果は不明であっ情報を選択する。空間位置，感覚系，刺激特性などを手た。本セミナーではこれまで脳波・脳磁図を用いて調べがかりに注意を特定の感覚刺激に向けた際，その感覚刺た感覚系内，感覚系間，感覚系超の注意効果に関する知激に対する感度は増し，反応時間は短縮する。このよう見を紹介する。また近年，複雑ネットワーク解析を導入

なパフォーマンスの向上と一致する知見として，注意刺して得られた，注意制御に関わる脳機能ネットワーク特激によって誘発される脳波・脳磁場反応が増大すること性の多次元動態についての予備的知見を紹介する。

も古くから報告されてきた。しかし，これらの研究のほ523

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

4．人工再構成系を用いた温度感受性 TRP チャネルの機能解析
内田 邦敏（生理学研究所 細胞生理研究部門）(2016.5.16)
脂質平面膜法は生体膜の代わりに人工的に形成した受性 TRP チャネルを対象に研究を行っている。特に，脂質二重膜にイオンチャネルタンパク質を埋め込み，そ

温度や機械刺激などの物理的刺激によって活性化されの機能を電気生理学的に解析する手法である。このようる温度感受性 TRP チャネルがこれら刺激によって開口な人工再構成系の大きな特徴は，1）単純な実験系である

するメカニズムを明らかすることを研究目的としていこと，2）培養細胞等を用いた検討では困難な膜脂質も自る。本セミナーでは，2013 年に熱刺激によって活性化

由にコントロール可能であることが挙げられる。

されることが報告された TRPM3 チャネルを脂質平面

私は細胞膜脂質と膜タンパク質であるイオンチャネ
ルとの相互作用に着目し，近年，神経系を含む様々な膜法を用いて解析した結果，並びに他の研究者らによる報告について紹介する。

組織でその生理的役割が明らかになりつつある温度感

5．実物の神経細胞に近い形態をもつ錐体細胞と非錐体細胞のモデル細胞
窪田芳之（生理学研究所 大脳神経回路論研究部門）(2016.5.16)
近い将来，神経モデリング解析分野で，信頼おけるモに組織処理した。その神経細胞を，Neurolucida 解析によデル細胞を使ったシミュレーション解析をいかにナり樹状突起分岐特性等を解析した上で，連続電子顕微鏡

チュラルにするかが，重要な要素のひとつになると見込像からその神経細胞の樹状突起セグメントを３次元再んでいる。そこで，私達は，実物の神経細胞に近い形態

構築し，断面積などの重要な形態情報を収集した。それをもつ錐体細胞と非錐体細胞のモデル細胞を作成し，シらを盛り込んだナチュラルな樹状突起の形態を持つモ

ナプス電位伝導特性をシミュレーション解析した。なお，

デル細胞を Neuron simulator を使って作成し，passive

現状では，２コンパートメントモデル等の単純化したモchannel 等を組み込み，単一の EPSP, IPSP シナプスコン

デル神経細胞を数百個組み合わせた神経回路モデルをダクタンスを樹状突起に入れ，それらの伝導特性をシ使ったシミュレーション解析が多いと思われる。

ミュレーション解析した。このモデル細胞は，研究者がスライスホールセルパッチ電極法で，神経細胞にバイ
オサイチンをいれ，DAB 染色を施し，電子顕微鏡観察用

自由にダウンロードできるように Model DB にアップロードしてある。

6．疼痛評価を目的とした脳内情報処理の基礎的研究
大鶴直史（新潟医療福祉大学医療技術学部，新潟医療福祉大学運動機能医科学研究所）(2016.5.17)
痛みは主観的な感覚であり，器質的，認知的，心理的ので紹介する。

要因など様々な要因によって修飾を受けることが知ら① 痛覚神経の選択的な刺激方法の開発：これまで，痛みれている。そのため，痛みの評価には多面的評価が重要を伝える神経である Aδ および C 線維の選択的刺激は困である。そこで我々は，脳波および脳磁場計測装置を用難であるとされてきた。そこで，我々は表皮内電気刺激

いて，「疼痛評価を目的とした脳内情報処理の基礎的研法とよばれる手法を開発し，Aδ および C 線維の選択的究」を主要なテーマに，以下の 3 つの研究を行ってきた評価法を考案してきた（Inui et al., 2002, Otsuru et al., 2009,524

セミナー報告2010)。この手法は多くの基礎研究に応用されており，一想している。

部では臨床での使用も行われている。

③ 自己身体認知に関する研究：自分の体は自分のもの② 変化検出システムと痛みの心理特性：我々はこれまであるという感覚（自己身体所有感）が，慢性疼痛患者

でに，先行情報と異なる情報が入力された時，すなわちで破綻しているという報告が数多くなされている。健常

変化を検出する際の皮質活動に関する研究を行ってき者において，自己身体所有感の操作が脳内情報処理にどた（Inui et al., 2009, 2010 他多数，Otsuru et al., 2011, 2012）。

のような影響を及ぼすか検討を行ってきた（Otsuru et al.,

現在，この変化検出システムの反応が，痛み受容に影響2014）。その概要をご紹介する。

を及ぼす心理学的特性と関連があるのではないかと予

7．山手イブニングセミナー
講演者１：東島眞一 教授

講演者２：青木一洋 教授（岡崎統合バイオサイエンスセンター）(2016.5.26)
岡崎統合バイオに着任された新任教授お二人の山手イブニングセミナーを行います。詳細は下記リンクをごhttp://www.oib.orion.ac.jp/PDF/160526Higashijima_
Aoki_Poster.pdf

覧下さい。

8．Sensorimotor circuit function in orientation and aversion～an evolutionary conserved blueprint～
Andreas Kardamakis（Karolinska Institute(Sweden), Senior postdoctoral researcher）(2016.5.26)
How our brains determine where to look is a long-standing

electrosensory) stimulation. Excitatory multisensory inputs

problem that embodies sensory processing and motor behavior.

drive tectal output neurons but also feedforward inhibitory

The optic tectum (homologue of the mammalian superior

interneurons forming a disynaptic circuit that is able tocolliculus) is central for multisensory integration and motor

generate spatiotemporal rivalry across the tectal map of space.

control of gaze movements. To elicit orientation/gaze towards

I will also describe how the state of the tectal circuit can be

an object or evasivse movements to avoid for instance a

manipulated by forebrain and dopaminergic modulation andcollision is dependent on tectal output channels to the

how this in turn can control oculomotor, reticulospinal andbrainstem, it relies on multisensory input to tectum as well as

ventral root activity.

input from pallium/cortex and the basal ganglia.

Our overarching aim is to understand/control/model theI will talk about the range of intact and isolated preparations

dynamic interaction between sensory, cortical and basalthat we have developed in the lamprey - which we use as ourganglia inputs with the collicular microcircuit and how it leads

reductionist experimental model - to dissect tectal function

to gaze action selection &#8211; a neural architecture that isduring unisensory (visual) and multisensory (visual andphylogenetically conserved across the vertebrate phylum.

525生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）9．２型糖尿病性近位腎尿細管障害における上皮細胞内代謝異常の顕微鏡解析
齊藤

成（山梨大学大学院 総合研究部 医学域基礎医学系解剖学講座 構造生物学教室 助教）(2016.6.2)

メタボリック症候群の悪化に伴う腎機能低下は糖脂面画像を取得するとともに，得られた超薄切片の STEM-

質代謝や高血圧を増悪するなどの悪循環を形成し，心・EDX 解析を行った。一部の固定組織は OCT コンパウン

脳血管疾患のリスクを増強すると考えられている。2014

ド包埋後，凍結切片上で顕微ラマン分光解析を行った。

年より医療で使用が開始された Na+/グルコース共輸送

SBF-SEM による連続断面画像の立体再構築では，糖尿病

体 (SGLT2) 阻害薬は，腎臓近位尿細管特異的に作用し，モデル群の近位尿細管 S1〜S2 領域を中心にミトコンド

体重減少効果・血圧低下・脂質改善が期待されている。

リア(Mt)の断片化と S2 領域を中心に巨大オートファゴ

一方で，糖尿病性腎障害への治療効果や上皮細胞に及ぼ

ソーム(At)が出現した。フロリジンを投与した群は，Mt

す影響は不明な点も多い。そこで，高脂肪食負荷による体積は増加し At は減少した。STEM-EDX 元素分析定性

２型糖尿病マウスモデルを用いて，糖尿病性近位腎尿細マッピングにより，At にリンの強い集積が見られた。最管障害における SGLT 阻害剤(フロリジン)の薬理効果を後に，顕微ラマン分光解析の At に該当する領域では，ラ検証した。高脂肪食餌による２型糖尿病発症マウス

マンスペクトラムがスフィンゴミエリンとほぼ同一の(C57BL6J)にフロリジンを投与した。コントロール群とピークで有ることを確認した。2 型糖尿病性近位腎尿細して通常食餌を用いた。灌流固定後に腎組織を採取し，管障害では Mt 断片化と At を生じ，フロリジンにより改還元オスミウムを用いた OTO 法とウラン・鉛のブロッ善される可能性が示唆された。

ク染色，電顕樹脂包埋を行った。SBF-SEM による連続断10．Glial glutamate transporter 1-mediated reciprocal synaptic dynamics in sleep- andwake-promoting neurons
仙波和恵（Dalhousie University, Canada）(2016.6.9)
Astrocytes play a major role in modulating neuronal

exhibits sleep history-dependent, dynamic and opposite

communication in the brain, and one of their functions is tochanges in its perisomatic localization with wake-promoting

clear

glutamateorexin (ORX) and sleep-promoting melanin concentratingtransporters. Sleep/wake states are regulated by the interaction

hormone (MCH) neurons. These GLT1 apposition changes areof sleep/wake promoting neurons that are widely distributed inaccompanied by modulation of excitatory transmission to ORX

the brain; however, the role of astrocytes in regulating theseand MCH neurons with distinct mechanisms. This GLT1-

neurons is only beginning to be understood. Our recent

mediated synaptic plasticity may represent a novel homeostatic

findings show that glial glutamate transporter 1 (GLT1)

mechanism for regulating sleep/wake behaviour.

glutamate after synaptic release via

11．拡散強調 MRI を用いた視覚情報伝達機構の研究
竹村浩昌（日本学術振興会 特別研究員，大阪大学大学院生命機能研究科 招へい研究員）(2016.6.10)
ヒトの大脳皮質は白質と呼ばれる領域を介した長距であると考えられます。近年の拡散強調 MRI 法の進展に離の線維連絡を多く持ちます。白質を通じた線維連絡は，より，白質の線維束をヒト生体脳において同定すること

機能的に異なる様々な脳領域どうしの情報伝達に重要が可能となりました。今回の発表では拡散強調 MRI 法の526

セミナー報告

原理や特徴，解析手法の進展および神経科学研究に果たに，網膜疾患症例を対象とした拡散強調 MRI 計測を通じす役割について解説を行ったのち，実際に私が行っていて，網膜の疾患が白質組織に及ぼす影響を明らかにしたる視覚系を対象とした研究をご紹介します。

研究をご紹介します。第三に，視覚系における白質線維

第一に，拡散強調 MRI を用いてヒトとサルの脳において空間情報処理に関わる背側視覚野と物体認識処理に束の組織特性とヒトの視覚機能の個人差の関係を検証した実験について紹介します。

関わる腹側視覚野をむすぶ白質線維束を同定した研究

最後に，これらの研究成果を踏まえた上での今後の展成果をご紹介し，この線維束が視覚処理に果たす役割や開や実際に拡散強調 MRI を用いた研究を進める上でのヒトとサルの類似点および違いについて論じます。第二

注意点についても議論させていただきたいと思います。

12．Outsourcing Opportunity for Connectomics
Haruo Mizutani（Harvard University）(2016.6.10)
In our previous studies, the EM connectomic technology

procedures. It is also certain to maintain various kinds of experts,

depicted the finest neural network architecture in a mousesuch as EM operators, mechanical engineers, computer scientists,

cerebral cortex by using the serial section technique called

and medical doctors for the research.However, it would not be

Automatic Tape-collecting Ultra-Microtome (ATUM) [1, 2]. It

realistic to hire all professionals in one laboratory.

could display all cellular and sub-cellular structures, such as

To satisfy the demand to keep away the high expense and thesmall neural fibers, synapses (synaptic vesicles and post synaptic

labors for 3D EM, we will leverage the expertise and equipment

densities), mitochondria and blood vessels. It took a half year toof Harvard to provide outsourced connectomics as a service foracquire EM image stack for 0.13 mm3 sample size, thus we haveacademic researchers. We will give users a detailed model of a

installed 61 barrel beam SEM (MultiSEM) to increase the data

particular brain region they re interested in, just by sending us aacquisition speed for ~1mm3 region of the cerebral cortex.

small sample. The users can simply get results and focus on their

In a perilous side, connectomic studies include overwhelming

own biological interests to avoid all the tedious works that wetedious works in sample preparation, image data acquisition andcan contribute to do. This idea also implies that it would becomputational alignment/ segmentation processes in a series of

unnecessary for the users to purchase expensive equipment suchthe whole procedure. This process takes months of work for aas MultiSEM and devices on connectomics.

small tissue sample as described above.
Although this entire workflow is practically essential to[1] J. Morgan et al., Cell 165, 192-206 (2016)

reconstruct the neural network structure, typical biologists hope[2] N. Kasthuri et al., Cell 162, 648-661 (2015).

to avoid those scientifically non-essential methodological

http://www.oib.orion.ac.jp/PDF/160610Mizutani_Poster.pdf

13．サル視床下部外側野ニューロンによる自己および他者の報酬情報表現
則武

厚（関西医科大学・助教）(2016.6.13)

報酬は，生体が対象へ接近するか・しないかを決定づ際と予測した報酬の誤差) 信号の重要性が主に強調され，ける主要因であり，行動の動機づけや学習において重要

他の報酬情報表現の存在やその役割については議論がな役割をはたす。従来の学習理論では，中脳のドパミン

不十分であった。この問題を解決する試みとして，我々(dopamine, DA) ニューロンが表現する報酬予測誤差 (実は視床下部外側野 (Lateral hypothalamus, LH) に着目し

527

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

た電気生理学的解析を行ってきた。LH は，中脳 DA

古典的条件づけと，② ２個体を同時に用いて他者といニューロンと前頭前野ニューロンをつなぐ報酬処理シ

う環境要因を組み込んだ「社会的枠組み」での古典的条

ステムの一部を構成する。また大脳辺縁系とも神経回路

件づけを行った。本セミナーでは，各条件づけ下で得ら網を形成するため，報酬と罰の情報を統合しながら接近れた LH ニューロンの応答を紹介し，LH における報酬と行動全般を制御する脳のクリティカルノードと考えら

罰の情報処理機構について議論する。また，社会的枠組れる。さらに近年，社会行動における視床下部の重要性

みでの古典的条件づけでは，DA ニューロンと内側前頭が指摘されるようになり(Noonan et al., 2014)，他者とい前野ニューロンからも神経活動を記録しており，それら

う環境要因が LH の神経活動に対してどのような影響をとの比較をとおして明らかになった LH ニューロンの機与えるかに関心が高まりつつある。我々はマカクザルを能特性についても議論したい。

用い，① 単離個体に対して報酬と罰を確率的に与えた14．競争場面におけるサル前頭連合野ニューロン活動：対戦型ゲームを用いた研究細川貴之（東北大学・助教）(2016.6.13)
自然界においてエサや配偶者，なわばりといった資源（勝ったとき）に大きな活動を示すニューロン，③競争

はその量が限られているため，個体間の競争が必然的に条件で報酬がなかった（負けた）ときに大きな活動を示

起こる。人間社会においても，学業やスポーツ，ビジネ

すニューロンが多く存在することを見つけた。また，対スなど他人と競争しなければならない場面は多くある。

戦相手の影響を調べるため，コンピュータが対戦相手でこのような競争に勝つことは生存や社会的な地位を確ある条件でニューロン活動を記録したところ，対戦相手保するうえで重要な意味を持つ。

がサルであるときのほうが活動が高くなる傾向が見ら

我々は，競争場面に特有の脳活動を調べるため，サルれた。さらにニューロン活動に及ぼす「勝ち・負け」のに対戦型シューティングゲームを訓練し，ゲームで競い影響と「報酬の有無」の影響を分離するため，「勝って合っているときのニューロン活動を前頭連合野から記も負けても報酬がもらえる」もしくは「勝っても負けて録した。競争条件ではコンピュータモニタの前に並んだも報酬がもらえない」といった平等報酬条件を導入した。

2 頭のサルが互いにゲームで競い合った。ゲームでは

その結果，平等報酬条件になると，弾の命中率が低下し，

ジョイスティックを操作することで弾を撃てるように最初の弾を撃つまでの反応時間が長くなるなど，サルのなっており，先に相手の砲台に弾を当てると勝ちとなる。

モチベーションの低下が見られた。また，報酬期に活動

勝者には報酬（ジュース）が与えられ，敗者には何も与するニューロンのなかに，「勝っても負けても報酬がもえられなかった。この競争条件とは別に，1 頭のサルだ

らえる」状況で報酬を得た（もしくは「勝っても負けて

けがゲームをプレイする非競争条件を設けた。非競争条

も報酬がもらえない」状況で報酬がなかった）ときに比件では，相手側から弾が撃ち返してこない状況でター

べ，自分が勝たないと報酬がもらえない状況で報酬を得ゲットに弾を当てると 50％の確率で報酬が与えられた。

たとき（もしくは報酬がなかったとき）に高い活動を示

これら競争／非競争条件でサルがゲームをしているとすニューロンが多く見つかった。これらの結果から，前きに，前頭連合野から単一ニューロン活動の記録を行っ

頭連合野は競争場面と非競争場面を区別し，現在の状況

たところ，①非競争条件に比べ競争条件で活動レベルがと競争における自分のパフォーマンス（勝ち・負け）を上昇するニューロン，②競争条件で報酬を得たときコードしていると考えられる。

528

セミナー報告15．神経解剖学的および電気生理学的手法による霊長類大脳皮質の神経ネットワークに関する研究
二宮太平（京都大学霊長類研究所・研究員）(2016.6.13)
本セミナーでは，これまで主にマカクザルを用いておDougherty K, Godlove DC, Schall JD. J Neurophysiol 2015）

こなってきた神経解剖学的および電気生理学的研究のV1 とその周辺の視覚野の入出力関係に関する知見（例えうち，以下の２つの研究成果を中心に紹介したい。

ば，４層が入力層で２/３層が出力層である）から，大脳（１）マカクザル MT および４次視覚野（V4）への前頭皮質の領野内層間ネットワークには鋳型のような共通葉からの多シナプス性入力様式の解析（Ninomiya T,のパターンが存在するという仮説（Canonical cortical

Sawamura H, Inoue K, Takada M. J Neurosci 2012）霊長類

microcircuit hypothesis，CCM 仮説）が提唱されている。

の大脳における視覚情報処理システムは，それぞれ異なしかし，V1 と異なり，顆粒細胞からなる４層が極めて乏る視覚情報を処理する背側視覚路と腹側視覚路からなしい SEF のような領野も存在しており，CCM 仮説は長る，並列的かつ階層的な機能構造になっていることが知年議論の対象となっている。CCM 仮説を検証するため，られている。それぞれの神経ネットワークにおける代表

マカクザルの SEF および V1 において多点電極による局的な高次視覚野である MT および V4 への前頭葉からの所電場電位の全層同時記録をおこない，Cross-frequency

top-down 入力様式を，狂犬病ウイルスによる逆行性越シ

coupling 解析と呼ばれる周波数解析を用いて層間ネット

ナプス的神経トレーシング法を用いて解析した。その結ワークを比較した。その結果，V1 ではアルファ帯域（７果，MT と V4 は４６野腹側部から２次入力を受けてい－１４Hz）とガンマ帯域（３０－２００Hz）の相互作用

ることが明らかになった。また，MT については，補足

が５層内および５層と２/３層の間で顕著にみとめられ眼野（SEF）からも２次入力を受けていることが分かったのに対して，SEF では３層内でのみ V1 と同じ周波数た。さらに，２種類の蛍光色素を用いた逆行性二重標識

帯での相互作用がみとめられた。このことは，V1 と SEF実験をおこない，前頭前野から MT と V4 に伝達されるにおける層間ネットワークが異なることを反映してい信号が，前頭眼野や外側頭頂間野の異なる神経細胞群にると考えられ，CCM 仮説に反駁する結果が得られた。

よって中継されていることも見出した。

また，これまでおこなってきた神経疾患モデルにおけ（２）周波数解析によるマカクザル SEF と１次視覚野

る電気生理学的研究や，皮質脊髄路の解剖学的研究に関（V1）における層間ネットワークの比較（Ninomiya T,

しても，時間の許す限り紹介したい。

16．記憶情報の脳内表現の可視化と操作
松尾直毅（大阪大学大学院 医学系研究科 分子行動神経科学講座 独立准教授）(2016.6.16)
私たちの日々の経験により得られる記憶情報が，どこ作する遺伝学的手法を組み合わせることにより，記憶情

で，どのように表現されているのか？という記憶痕跡に報を担う特定の神経細胞群の活動制御を介した記憶の関わる素朴な疑問は古来より多くの哲学者，科学者を魅操作を行うことも可能となりつつある。本セミナーでは，了してきた。私たちは immediate early genes のひとつ c-

これらの技術を活用した私たちの研究を紹介し，記憶のfos 遺伝子のプロモーターを利用したトランスジェニッ

脳内表現と，その行動表出の制御の仕組みについて議論

クマウスの開発を行い，脳の各階層における記憶痕跡のを交わしたい。

可視化とその解析を行ってきた。さらに，神経活動を操529

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

17．Imagining beyond Imaging
Sadao Ota（University of Tokyo）(2016.6.24)
As a mixture of advanced imaging, microfluidic, electricalwant to discuss its clues and potentials, which may be possibly

and information technologies, I recently developed a novel

alter our view of science. Really welcome open minded

fluorescence imaging flow cytometry that runs at throughput

criticisms, discussions, and collaborations!

>> 10,000 cells/sec. What kind of opportunities is a vailable

Posterwith this invention? What kind of uses can be truly exciting? I

http://www.oib.orion.ac.jp/PDF/160624Ota_Poster.pdf

18．分離顆粒層細胞を用いた皮膚表皮角質バリア形成機構の解析松井毅（理化学研究所 統合生命医科学研究センター 皮膚恒常性研究チーム 上級研究員）(2016.6.24)

陸上脊椎動物（両生類・爬虫類・鳥類・哺乳類）の体

体の細胞生物学的解析手段がないために，SASPase によ

表面は，気相環境に適応するために，重層扁平上皮組織

る角質層の保湿制御機構をはじめとして多くの現象にである表皮によって覆われている。皮膚表皮は，体表面不明の部分が多い。この問題にアプローチするために私に向かって基底層・有棘層・顆粒層・角質層からなる層達は，最近マウス顆粒層を分離・培養し，細胞死を誘導構造で構成されている。基底層で分裂した表皮細胞は，する系を構築した。その結果，マウス顆粒層細胞の細胞

有棘層・顆粒層を経て，細胞死を起こし，気相ー液相境

死における顆粒消失や核膜の変化には，細胞外の Ca2+や界バリアである角質層を形成する。私達は以前，哺乳類

pH が重要な役割を果たしていることが明らかになった。

特異的に獲得され，皮膚表皮の顆粒層に特異的に発現すこの系を様々な陸上脊椎動物の皮膚表皮角質層の解析

る レ ト ロ ウ イ ル ス 由 来 プ ロテ ア ー ゼ の Skin Asparticに適用することで，皮膚表皮の適応進化機構が細胞生物

Protease (SASPase) が，マウスにおいて角質層の「保湿」学的に明らかになっていくと考えられる。

を制御することを明らかにした。しかし，顆粒層細胞自19．高齢化時代の脳の危機管理 update
松本昌泰（独立行政法人地域医療機能推進機構 星ヶ丘医療センター 院長）(2016.6.28)
少子高齢化の急速に進行するわが国では，高齢者で多急性期における血栓溶解療法，血管内治療法などの新た発する脳血管障害や認知症に対する対策はより深刻でな治療手段の登場は，脳梗塞治療の革新的変化をもたらある。なかでも，脳卒中は高齢者に多発する「寝たきり」

した。また，発症・再発予防法の充実は認知症の発症をの最大原因であるとともに血管性認知症の原因病態で防ぐ上でも最も重要である。講演では，脳卒中診療の最もあり，その予防法や治療法の確率，普及が不可欠と言新の進歩につき演者等の研究成果を交えながら概説すえる。さいわい，脳卒中の急性期の治療，病態診断法，る。

発症・再発予防法は急速に進行してきているが，特に超530

セミナー報告20．In vivo 2 光子イメージング法による発達期マウスのミクログリア-シナプス関連の観察
宮本愛喜子（生理研生体恒常性発達研究部門）(2016.7.11)
In vivo 2 光子イメージング法は高波長のレーザー光をグにより成体のミクログリアが突起を頻繁に動かして用いることで非侵襲的に生体内の蛍光タンパク質を発いてシナプスと接触することで監査を行っていること現している細胞を観察することができる方法である。こが報告され，正常状態のミクログリアの機能が明らかにれまで中枢神経系において免疫機能を担当する細胞でなってきている。また，発達期においてはシナプス除去

あるミクログリアは傷害・病態時に活性化し，傷害・病に関与することが報告されているが，本セミナーでは発態部へ遊走，死亡した細胞や細胞片などを貪食によって達期のミクログリアがシナプス形成に関与することが in

取り込むなどの役割があることが知られていたが，生理vivo 2 光子イメージング法を用いて明らかとなったので的条件下のミクログリアがどのような働きをしている

紹介したい。

かは分かっていなかった。近年，in vivo2 光子イメージン

21．表象類似度解析を用いた脳機能画像からの多元的情報の抽出
近添淳一（生理研生体機能情報解析室）(2016.7.11)
外界の情報は脳内で多元的に表現（表象）されている。

ナーでは，脳内表象の解析に特化した，多ボクセルパ

例えば，初期視覚野では傾きなどの視覚的特徴，側頭葉

ターン解析の一種である「表象類似度解析」を解説する。

など高次視覚野では統合された対象（例：顔や椅子の視この手法を用いれば，脳内および行動レベルで観察され覚イメージ）など，脳内表象は脳領域によって異なる様る表象内容相互の関係から，表象の構造とそれに関連す式をとる。近年の解析技術の進歩により，functional MRI

る脳領域を特定することができる。今回は，この手法をなどの非侵襲的手法により得られた脳機能画像から，表視覚刺激実験および味覚刺激実験遂行中の脳機能画像

象内容の情報を読み取ることが可能になった。本セミ

データに適用し，得られた知見を紹介する。

22．Heteromerization of K2P channels: how heteromerization increases functional diversity
Sandy Blin（Institute of Molecular and Cellular Pharmacology CNRS, Sophia-Antipolis, France）(2016.7.14)
Two-pore domain potassium channel (K2P) channels produce
K+ conductance

immunocytochemistry, FRET as well as electrophysiology tothat control resting membrane

prove physical interaction among subunits. Interestingly,

potential and influence cell excitability. They are involved inheterodimers exhibit unitary conductances, pharmacology andfunctions as diverse as cell volume regulation, neuronal

regulations different of those of the corresponding homodimers.

excitability, cardiac rhythm, apoptosis and fluid balance.

These results unveil a previously unexpected diversity of K2PRecently, K2P have emerged as promising targets for thechannels that will be challenging to analyze in vivo, but whichdevelopment of new classes of anesthetics, analgesics andopens new perspectives for the development of clinicallyantidepressants. However, we demonstrated that K2P channels,

relevant drugs.

and particularly THIK and TREK subfamilies, assemble andReference:

form active heterodimeric channels. We combined biochemistry,

Blin, S, Ben Soussia, I, Kim, EJ, Brau, F, Kang, D, Lesage, F

background531

生理学生理学研究所年報and Delphine Bichet.

第 38 巻（Dec,2017）

Mixing and matching TREK/TRAAK

properties. Proc Natl Acad Sci USA 2016, 113(15): 4200-4205

subunits generate heterodimeric K2P channels with unique

23．From hidden to overt: uncovering the roles of glia in hearing and hearing loss
Gabriel Corfas（Professor and Associate Chair for Research, Department of Otolaryngology—
Head and Neck Surgery, Director, Kresge Hearing Research Institute, The University of Michigan）(2016.7.19)
Hair cells in the inner ear are responsible for the detection offindings regarding the roles that inner ear glia play in thesound, its transduction to synaptic signals and theirformation, maintenance and regeneration of hair cells synapses,transmission to auditory primary neurons, which then feed thisthe regenerative potential of supporting cells and the effects of

information to the auditory circuits in the brain. We aredemyelination on hearing. Our studies thus provide insights

exploring the roles that glial cells associated with hair cells andinto basic mechanisms of neurons-glia interactions, inner ear

spiral ganglion neurons play to define their contributions todevelopment and function, cell regeneration and demyelinating

hearing and deafness. In my seminar I we discuss our recent

disorders.

24．聴性定常応答による聴覚機能に関する諸現象の基礎的検討
田中慶太（東京電機大学 理工学部 電子・機械工学系）(2016.7.27)
我々は，これまで聴性定常応答(ASSR)の周波数選択性

言語認知に関する大脳半球機能の検査に両耳分離聴検を利用して，聴覚機能に関する諸現象を検討している。

査が用いられる。本研究では ASSR を利用して両耳聴取

今回は，主に以下の３つの研究に関して紹介する。

時における同側・対側応答を弁別し言語音に対する大脳(1) 聴覚機能にみられる確率共鳴現象

半球機能を検討した。その結果，行動評価と同じく右耳

確率共鳴現象とは，信号に弱い雑音を加えると，系の非優位性を示した。

線形性によって，信号に対する反応が雑音がないときよ(3) 情動による聴性定常応答への影響りも強くなる現象である。本研究は，聴覚において確率

情動画像呈示と律動的聴覚刺激を同時に行い，情動画像

共鳴現象が見られるか，ASSR により検討した。その結の覚醒価の変化が ASSR に及ぼす影響を検討した。その果，刺激音に微弱な雑音を混入した方が ASSR の振幅が結果，Calm，Neutral 画像に比べ，Excited 画像呈示時に，増加した。この結果より確率共鳴現象が聴覚でも見られ

ASSR の振幅は増加した。このことより情動の覚醒価にることを明らかにした。

より聴性定常応答は変調することを示唆する。

(2) 言語音の両耳聴取時における優位性の評価

25．Probing the function of distal network connectivity in visual cortex
佐藤達雄（Postdoctoral Fellow (JSPS fellow), Technische Universität München, Germany）(2016.7.27)
Neurons in different locations across the cortex are

how the networks recruit synaptic excitation and inhibition. It

connected through polysynaptic networks including bothis also not known whether their overall impact is increase or

excitatory and inhibitory neurons. However, it is not known

decrease in spike activity, and whether their impact is fixed or

532

セミナー報告

recordings revealed that activation was caused by increase independs on other factors.
To answer these questions, we triggered fixed amount ofsynaptic excitation and inhibition, whereas suppression was

spikes optogenetically in a local region of mouse primary

mediated not by increase in inhibition but by decrease in bothvisual cortex (V1), and then investigate their causal effects on

excitation and inhibition2. These results indicate that distal

distal V1 regions. Extracellular measurements showed that thisnetwork connectivity can flexibly recruit or disengage synaptic

local activation had two effects on spike activity at distal

inputs, achieving adaptable impact on spike activity at distal

locations1: activation when cortex was silent, and suppression

cortical locations.

when sensory-stimulated. The balance between the two1) Sato TK*, Husser M, Carandini M. (2014), Naturedepended on the strength of visual stimulation, and was

Neuroscience, 17(1):30-2

correctly captured by divisive normalization, one of canonical2) Sato TK*, Haider B, Husser M, Carandini M*. (2016),

cortical computations. Furthermore, in vivo whole-cell

Nature Neuroscience, 19(4):568-70

26．Mechanisms of Critical Period Brain Development: From Perceptual to Cognitive Systems
Hirofumi Morishita（Assistant Professor Department of Psychiatry, Neuroscience, and Ophthalmology Mindich Child Health &Development Institute Friedman Brain Institute Icahn School of Medicine at Mount Sinai）(2016.7.27)
Our behavior reflects neural circuits sculpted by experience

integrated

approachcombiningmolecular,

anatomical,

during“critical periods”in postnatal life. Such heightened

imaging, electrophysiological, and behavior methodologies

plasticity declines into adulthood, often limiting recovery ofusing mouse models. In my talk, I will first discuss our recent

function. On the other hand, the adult brain needs stability.

findings of a novel nicotinic regulator of inhibitory neuron

Failed stabilization can disrupt circuit computations byactivity to restore juvenile-like plasticity in adult visual cortex.

allowing modification by undesirable information, which may

Next, I will share results of our recent project aiming tolead to mental disorders. How does the brain solve thisexamine to what extent a mechanism critical for regulating thestability-plasticity dilemma? The goal of our research is tocritical period for visual cortex development also modulates

identify the mechanisms of developmental critical periods tomaturation of frontal cortex-dependent cognitive functions

establish (1) perception and (2) cognition relevant tosuch as attention.

neurodevelopmental and psychiatric disorders. We take an

27．運動遂行・運動抑制に関する脳活動特性
中田大貴（奈良女子大学 研究院生活環境科学系 准教授）
(2016.7.29)
運動を遂行する際，我々は，外界からもたらされる

日常生活は，ほぼ運動遂行と運動抑制を巧みにコント

様々な刺激を知覚し，そして得られた情報を瞬時かつ正ロールすることによって成り立っていると言ってよい。

確に判断した上で，最終的な実行の意志決定を行ってい本発表では，ヒトの運動遂行・運動抑制過程について，る。このような一連の情報処理過程の結果として現れる

脳内情報処理が「いつ・どこで・どのように」働いてい

動作は，日常生活の中で意識的に，そして時に無意識のるのか，それぞれの過程が互いにどのように関係していうちに当たり前のこととして遂行されている。また反対

るのか，その神経メカニズムの一端を紹介する。また，に，運動を発現しない，言い換えれば「運動を抑制する」

応用研究として，暑熱環境下における運動遂行・運動抑という決定が脳内でなされることもある。つまり我々の制の脳活動特性についても紹介する。

533

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

28．Engineering controllable biomolecular motors
Zev Bryant（Stanford University）(2016.7.29)
Molecular motors lie at the heart of biological processes

speed and direction of motor transport, and can be dynamicallyranging from DNA replication to cell migration. Engineering

controlled using programmed transitions in lever arm structure.

biomolecular motors can provide direct tests of structure-

Using in vitro assays of propelled actin filaments and single-

function relationships, new tools for controlling cellularmolecule tracking of processive complexes, we have confirmed

processes, and customized components for harnessing molecular

the operation of RNA-myosin motors designed to reverse

transport in artificial systems. Our laboratory has designed anddirection under the control of strand-displacement reactions. The

characterized a series of modified cytoskeletal motors thatsequence addressability of RNA lever arm structures will allow

reversibly change gears － speed up, slow down, or switch

multiplexed control of speed and direction in collections of

directions－when exposed to external signals such as metal ionsengineered motors, enabling programming of complex transportor blue light. Using a modular approach, we have developed

systems. Together, an extended set of optogenetic motors andcontrollable motors for both actin-based and microtubule-based

RNA-protein hybrid motors will provide a diverse toolkit fortransport. To enable precise perturbations of mechanicalspatiotemporal control of nanoscale transport and force

functions, we have recently worked to expand the functional

generation, both in living cells and in microfabricated devices

range of optically controlled myosins, creating next-generationthat exploit the proven capabilities of biological molecular

designs with optimized velocities and deep modulation depths.

motors.

We have also designed and tested myosin motors that

Selected publications

incorporate rigidly attached lever arms constructed from RNA,

1. Nat Nanotechnol. 2014, 9: 693-7.

forming hybrid assemblies in which conformational changes in

2. Nat Nanotechnol. 2014, 9: 33-8.

protein motor domains are amplified and redirected by nucleic

3. Nat Nanotechnol. 2012, 7: 252-6.

acid structures. Following principles established in protein

Posterengineering studies, the RNA lever arm geometry determines the

http://www.oib.orion.ac.jp/PDF/160729ProfZevBryant.pdf

29．Real-time MRI – A New Horizon
Jens Frahm（Biomedical NMR, Max Planck Institute For Biophysical Chemistry, Göttingen, Germany）(2016.8.24)
This lecture presents recent advances towards real-timeswallowing), cardiac function, blood flow and extensions tomagnetic resonance imaging (MRI) which result in high-quantitative parametric mapping. In general, real-time MRI

quality image series of dynamic processes with measuring

techniques are comfortable to the patient, provide new diagnostic

times of only 10 to 40 milliseconds.

opportunities (e.g., immediate physiologic responses to stress or

The acquisition technique employs radially encoded gradient-exercise), are insensitive to irregular motion (e.g., patients withecho sequences with up to 30-fold data undersampling. Imagearrhythmia), and promise a revitalization of“interventional”MRI

reconstruction emerges as the iterative solution of a nonlinear

procedures.

inverse problem which is accomplished by a bypass computer

For a few examples see:fully integrated into a commercial MRI system. Apart from a

http://www.biomednmr.mpg.de/index.php?option= com_brief technical description, the talk will focus on applications tocontent&amp;task=view&amp;id=132&amp;Itemid=39

oropharyngeal functions (e.g., speaking, brass playing,534

セミナー報告30．Imaging the Genome in Living Cells
Bo Huang（UCSF）(2016.9.8)
The spatial architecture and temporal dynamics of the

To systematically study the products of gene expression in agenome play critical roles in regulating its function. However,native cellular background, we sought to create libraries of cellvisualizing endogenous DNA sequences in living cells remainlines expressing proteins tagged with a functional sequence atchallenging due to the lack of imaging tools. We havetheir endogenous loci. Taking advantage of the split GFP11/1-

developed such an imaging tool by repurposing the CRISPR

10 system and CRISPR/Cas9-mediated gene editing, we

system, previously engineered for RNA-guided gene editing

describe a scalable method for the robust, scarless, and specificand regulation.

tagging of endogenous human genes with GFP. Our approach

Utilizing fluorescent protein-tagged endonuclease-deficientrequires no molecular cloning and allows a large number of cell

Cas9 proteins and structurally-optimized sgRNAs, we havelines to be processed in parallel. We demonstrate the scalability

demonstrated robust imaging of both repetitive and non-of our method by successfully labeling 30 human genes for

repetitive DNA sequences in mammalian cell nucleus.

fluorescence microscopy. Our method paves the way for the

The target flexibility of the CRISPR system allows us tolarge-scale generation of endogenously tagged human cell

simultaneously track multiple genomic loci in different colors,

lines for the proteome-wide analysis of protein localization andhelping to elucidate chromosome structure change during theinteraction networks in a native cellular context.

cell cycle. Our study defines a new class of genome imaging tool

Posterand highlights its potential to visualize genomic organization inhttps://groups.ims.ac.jp/organization/iino_g/pdf/

living cells and how it regulates gene expression.

160908ProfBoHuang.pdf

31．膜センサーと脂質代謝物を介した温度走性(Thermosensation via membrane proteins and lipid metabolites)
曽我部隆彰（Assistant Project Scientist (カリフォルニア大学サンタバーバラ校)）(2016.9.20)
環境刺激の受容と適切な応答は，生存戦略において重な嗜好性の変化が生じ，18℃を好むようになる。我々は要な役割を果たす。特に環境温度は各生物に固有の至適

今回，この温度嗜好性のスイッチに光センサーとして知範囲が存在し，運動機能に加えて成育や生殖行動など幅られる G タンパク結合型受容体ロドプシン（Rh）5 と Rh6

広い活動に影響する。多くの生物には積極的に温度をモが関与することを明らかにした。Rh5 と Rh6 は末梢感覚ニターするメカニズムが備わっており，多細胞動物にお神経と中枢神経に発現し，Gq/PLC 経路を介して TRPA1

いては TRP チャネルが温度センシングの中核を担ってを制御することで特定の低温域を感じ分ける。セミナー

いることが明らかになってきた。

の後半では，膜脂質を代謝するリパーゼの冷刺激受容に

本セミナーでは，キイロショウジョウバエ幼虫が TRPおける役割について最新のデータを交えながら紹介し，チャネルなどの膜タンパクや脂質代謝物を介して，環境

温度嗜好性を決定する脂質依存的な分子機序モデルや，温度に応答するメカニズムを紹介する。ショウジョウバ

膜タンパクと脂質成分に着目した環境刺激受容メカニ

エはヒトと似た至適温度範囲（18～24℃）で生育し，特ズムの研究展開について述べる。

に 24℃を好むが，幼虫期の限られた期間にダイナミック

535

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

32．Roles of synaptic input distribution in binaural coincidence detectors in avian brainstem
Hiroshi Kuba (Department of Cell Physiology, Graduate School of Medicine, Nagoya University)(2016.9.23)
Spatial pattern of synaptic inputs has strong impact on their

参考文献

integration at dendrites, and plays a critical role in determining

Presynaptic activity regulates Na+ channel distribution atneuronal output. We recently found in avian coincidence

the axon initial segment (2010) Kuba H, Oichi Y, Ohmori H.

detectors, which are involved in encoding interaural time

Nature 465: 1075-8.

differences for sound localization, that excitatory synapses are

Activity-dependent and activity-independent development

preferentially distributed at distal location of dendritesof the axon initial segment (2014)

particularly in neurons tuned to low frequency sound. In thisOhmori H.

Kuba H, Adachi R,

J Neurosci 34: 3443-53.

seminar, I will show evidences for this biased distribution of

Redistribution of Kv1 and Kv7 enhances neuronal excitability

excitatory synapses, and discuss its implication in the signal

during structural axon initial segment plasticity (2015) Kuba H,

processing of the neurons.

Yamada R, Ishiguro G, Adachi R. Nat Commun 6:8815.

33．The role of voltage-gated potassium channels in regulating neuronal intrinsic excitability
Ian Forsythe（Department of Neuroscience, Psychology & Behaviour, University of Leicester, UK）(2016.9.23)
My laboratory studies the mechanisms by which voltage-of Kv1, Kv2 and Kv3 potassium channel families.

I will tellgated potassium channels regulate neuronal excitability. The

you about their localization and physiological roles within theability of a neuron to adapt its own excitability is called

context of auditory processing and describe our preliminary“ intrinsic plasticity ” and is a complementary process towork on synaptic modulation of neuronal excitability.

“synaptic plasticity”, about which we know so much more.

参考文献

We have focused our studies in the brainstem auditory pathway

The sound of silence: ionic mechanisms encoding soundbecause of its clear physiological role in integrating soundtermination (2011) Kopp-Scheinpflug C, Tozer AJ, Robinson

information from both ears for the purpose of sound

SW, Tempel BL, Hennig MH, Forsythe ID. Neuron 71: 911-25.

localization. This function requires extreme precision in action

Protection from noise-induced hearing loss by Kv2.2 potassium

potential firing and coincidence detection. The adaptations

currents in the central medial olivocochlear system (2013)

include a giant synapse (Calyx of Held), fast gating glutamate

Tong H,,,, Forsythe ID. J Neurosci 33: 9113-21.

receptors, along with the expression and precise localization of

Nitric oxide selectively suppresses IH currents mediated bypotassium channel subunits in the neuronal plasma membrane.

HCN1-containing channels (2015) Kopp-Scheinpflug C, Pigott

We exploit this system to explore the physiological relevanceBM, Forsythe ID. J Physiol 593: 1685-700.

536

セミナー報告34．1. Temporal and frontal brain areas interact to set relative reward expectation
2. Do monkeys have long-term memory?
1. Dr. Barry J Richmond

2. Dr. Richard C Saunders（NIMH/NIH）(2016.10.3)

講演１

behavior decisions based on the relative values of predicted

講演者：Dr. Barry J Richmond (NIMH/NIH)

outcomes.

題 ： Temporal and frontal brain areas interact to set

演講演２

relative reward expectation
The choices we make about what actions to take reflect therelative values of the outcomes, with more valuable ones
chosen more often than less valuable ones－or perhaps weinfer which are more and less valuable from which are chosen
more often. Thus, in day-to-day activity, choices are often fromamong several possibilities. This requires estimating the values,
comparing them to other values and remembering these values

講演者：Dr. Richard C Saunders (NIMH/NIH)
題：Do monkeys have long-term memory?

演The auditory cortex underlies effortless ability todiscriminate and remember complex sounds, including speech.
Anatomical findings in monkeys have raised the possibility
that, like the occipitotemporal visual areas, superior temporal
auditory areas send highly processed stimulus quality
information to downstream targets that are important forfor ongoing reference.
We have examined data from behavior, single neuron
recording, and tissue inactivation in rhesus monkeys, and foundthat the rhinal cortex in the medial temporal lobe, theorbitofrontal cortex and the lateral prefrontal cortex are all
involved in setting values. We believe that the OFC is sensitive
to the reward values, that the lateral PFC is sensitive to putting
values from different dimensions such as reward size and delay－ to-reward, and the rhinal cortex is critical for assigning/
remembering the relative values of the rewards. Our data indicatethat the brain areas are engaged in a dynamic interaction to allow

stimulus recognition. To investigate the importance of thisventral stream in auditory memory, monkeys were trained on
an auditory recognition task. We found their memory
performance is limited to short-term memory, and unaffectedby lesions of the rhinal cortex; this is in sharp contrast to theirmemory performance in vision which extends to long-term
memory and is severely disrupted by a rhinal lesion. Thesestudies suggest that monkeys may be unable to store acoustic
signals in long-term memory, raising the possibility that they
may therefore also lack auditory working memory (WM).

35．Estimating docking site number and releasing vesicles reveals two sequential vesicular pool model atsingle glutamatergic synapses
三木崇史（Laboratoire de Physiologie Cérébrale, Université Paris Descartes, Paris, France）(2016.10.6)
Abstract:Variance analysis of postsynaptic current amplitudes

counting released vesicles using a new developed method basedsuggests the presence of distinct docking sites (also called releaseon deconvolution analysis. Vesicular release counts at simple

sites) where vesicles pause before exocytosis. Docked vesicles

synapses follow binomial statistics with a maximum that varies

participate in the readily releasable pool (RRP), but the relationfrom 2 to 10 among experiments. This maximum presumably

between docking site number and RRP size remains unclear. It

reflects the number of docking sites at a given synapse. We findis also unclear whether all vesicles of the RRP are equally releasea remarkably low variance of cumulative vesicle counts during

competent, and what cellular mechanisms underlie RRP renewal.

action potential trains. This, combined with Monte Carlo

We address here these questions at single glutamatergic synapses,

simulations, indicates that vesicles transit through 2 successive537

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

states before exocytosis, so that the RRP is up to 2-fold higher

A. (2016). Actin- and myosin-dependent vesicle loading ofthan the docking site number. The transition to the second state

presynaptic docking sites prior to exocytosis. Neuron 91, 808-

has a very rapid rate constant, and is specifically inhibited by823.

latrunculin B and blebbistatin, suggesting the involvement ofMalagon, G., Miki, T., Llano, I., Neher, E., and Marty, A. (2016).

actin and myosin.

Counting vesicular release events reveals binomial release

Reference:statistics at single glutamatergic synapses.

Miki, T., Malagon, G., Pulido, C., Llano, I., Neher, E., and Marty,

4010-4025.

J. Neurosci. 36,

36．Neuro Chemical Biology: Chemical approaches for visualization or activation ofneurotransmitter receptors
Shigeki Kiyonaka（京都大学）(2016.10.21)
Yamate Evening Seminar

Importantly, our methods allowed visualizing native AMPARs

In central nervous systems, excitatory neurotransmission is

deep in brain tissues. Importantly, analyses of the diffusion

essential for our memory and learning. Glutamate, a typicaldynamics of endogenous AMPARs by our methods revealed

excitatory neurotransmitter in animals, is recognized bythat diffusible component of AMPARs was markedly lower

glutamate receptors in synapses. Glutamate receptors arethan that revealed previously by using conventional GFP tags.

categorized into ionotropic- or metabotropic-types. These areWith respect to subtype-selective activation of glutamate

composed of 25 subtypes, each of which has essential roles inreceptors, we recently developed a novel method for selective

neurotransmission and synaptic plasticity, a putative molecular

activation of the receptor subtypes using genetic manipulation

mechanism of our memory. Thus, it is highly desirable toand coordination chemistry, termed On-cell Coordination

visualize or activate a glutamate receptor subtype selectively in

Chemistry (OcCC). Our method has been successfully applied

neurons.

for the selective activation of the mutant glutamate receptor in

Recently, we succeeded in visualization of endogenous

live neurons, initiating a subsequent signal transduction pathway.

AMPA receptor, an essential glutamate receptor subtype for

Postersynaptic plasticity in live cells by chemical approach.

http://www.oib.orion.ac.jp/PDF/161021Kiyonaka_Poster_I.pdf

37. Biochemical computation in single dendritic spines: implication in synaptic plasticity
安田涼平（Scientific Director, Max Planck Florida Institute for Neuroscience）(2016.10.26)
Activity-dependent changes in synaptic strength and structure

signaling networks. First, based on 2-photon fluorescenceare believed to be cellular basis of learning and memory. A

lifetime imaging and highly sensitive biosensors, we havecascade of biochemical reaction in dendritic spines, tiny

developed techniques to image signaling activity in single

postsynaptic compartments emanating from dendritic surface,dendritic spines. We have succeeded in monitoring activity ofunderlies diverse forms of synaptic plasticity. The reaction inseveral key signaling proteins in single spines undergoing

dendritic spines is mediated via signaling networks consist of

structural and functional plasticity. This provided new insights

hundreds of species of proteins. We have developed uniqueinto how the spatiotemporal dynamics of signaling are organized

optical techniques to elucidate the operation principles of suchduring synaptic plasticity. We have developed sensitive and538

セミナー報告

specific sensors for CaMKI, CaMKII, Rho GTPase proteins, Rabmechanisms underlying the spatiotemporal regulation of

GTPase proteins, protein kinase C isozymes (α, β, γ etc) and asignaling dynamics underlying synaptic plasticity and learning

BDNF receptor TrkB. By monitoring signaling components withand memory.

high spatiotemporal resolution, we expect to reveal the

38．サルレトロウイルス（SRV）と SRV 関連内在性レトロウイルスの不思議な関係
宮沢孝幸（京都大学ウイルス・再生医科学研究所准教授）(2016.10.31)

2001 年から 2011 年に京都大学霊長類研究所において，列（SRV 関連内在性レトロウイルス）は，マカク属のサ

サルレトロウイルス 4 型（SRV-4）の感染によりニホン

ルのゲノムに多数存在しており，病態と関わっている可ザルが血小板減少症を発症し連続死する事例があった。

能性がある。また，最近我々はアカゲザルがもっている

一方，国内の別のニホンザル繁殖飼育施設においても，

内在性レトロウイルス（Fb1）由来タンパク質が SRV のSRV-5 の感染によりニホンザルが血小板減少症を呈し相感染をブロックすることを見いだした。本講演では，SRV次いで死亡する事例があった。SRV に類似のウイルス配と SRV 関連内在性レトロウイルスについて概説する。

39．SEM による生物組織の 3 次元超微形態解析法
大野伸彦(分子神経生理研究部門)(2016.11.11)
近年，Serial block-face scanning electron microscopy (SBF-

ら，様々なトランスジェニックマウスや疾患モデルの解SEM)をはじめとする走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた

析に有効である。また蛍光蛋白や特定のマーカーを発現

連続断面観察法が開発され，電子顕微鏡レベルの連続画する細胞の形態学的解析も，種々のラベル法を併用する像の取得と 3 次元再構築が広く用いられるようになってことで可能となる。本発表では SBF-SEM を中心に SEMきている。こうした手法はミトコンドリアや小胞体などを用いた生物組織の 3 次元超微形態解析法の特徴と最新の膜性オルガネラや細胞の形態を観察するには非常にの応用例を紹介するとともに，その試料作製を改良にす

強力な手法であり，また高いスループットを持つことかる最近の試みについても紹介したい。

40．上皮極性形成における密着結合の役割
大谷哲久（細胞構造研究部門）(2016.11.11)
上皮細胞は高度に極性化しており，体の外側に向く頂端散の障壁として働くと考えられてきた。しかし，TJ と上部側と基底膜に面する側基底部側に区画化されている。上皮極性の関係については相反する結果が報告されており，

皮細胞が分泌・吸収といった機能を発現するためには，頂現在に至るまで TJ の上皮極性形成における役割は確立し端部側・側基底部側にそれぞれ異なる膜輸送体が特異的にていない。私たちは，モデル上皮細胞である MDCK II 細局在化することが必須であり，上皮極性形成機構の解明は胞においてゲノム編集を用いて TJ を欠損するような変異

上皮生物学における中心的課題の一つである。上皮細胞の細胞を作出したところ，上皮極性に異常が生じることを見頂端部側と側基底部側の境界部には密着結合（TJ：Tight

いだした。これらの結果を踏まえ，TJ が上皮極性形成に

Junction）が存在し，頂端部面と側基底部面の間の物質拡おいて果たす役割について議論したい。

539

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

41．Mechanosensory specialization in the trigeminal system of tactile specialist ducks
Slav Bagriantsev（Department of Physiology, Yale University, USA）
(2016.11.14)
The sense of touch, or mechanosensitivity, is crucial forrodents and other vertebrates, the trigeminal ganglia innervating

virtually all aspects of everyday life, yet among all the senses

duck head are dominated by mechanoreceptors instead ofpossessed by vertebrates, it remains least explored at the cellular

thermoreceptors and nociceptors. Electrophysiological analysis

and molecular levels. Key to touch sensitivity are neuronal

showed that duck trigeminal neurons have an augmented ability

mechanoreceptors, which constitute a minor group of neurons in

to convert touch into excitation, presumably due to the properties

the somatosensory ganglia of most vertebrates. The scarcity ofof the resident stretch-sensitive ion channels. We determined thatneuronal mechanoreceptors coupled with the absence ofa majority of duck trigeminal neurons express mechano-

unequivocal markers for their identification impedes progress inactivated ion channels of the Piezo and Nav classes. We explored

understanding the molecular mechanism of touch sensitivity.

functional properties of these channels in vitro and inquired into

Towards this end, we developed a novel animal model - thetheir contribution to mechanically activated excitatory current

trigeminal system of duck embryos. Ducks are tactile specialists

and action potential generation in rapidly-adapting neuronalcapable of foraging by means of acute mechanosensitivity of themechanoreceptors. Our data suggest a molecular mechanism

glabrous skin covering their bill. We found that in contrast tounderlying the sense of touch in the glabrous skin of vertebrates.

42．Of TRPs and SOC: an electrophysiological study of calcium channels in prostate cancerLoïc Lemonnier（Université Lille 1, France）(2016.11.14)
Since the discovery of TRP (Transient receptor Potential)

carcinogenesis and cancer progression has been suggested by

and SOC (Store-Operated Channel) calcium channels, many

many teams. These perturbations could result from quantitative

labs have shown their involvement in the regulation of celland functional variations affecting these channels or the

calcium homeostasis. In general, many alterations of these

proteins modulating their activity. Over the years, we havechannels have been associated to syndromes, diseases andcharacterized the roles of SOC and TRPM8 channels incancers. One of the mechanisms linking TRP and SOC

prostate cancer, and how different partner proteins canalterations to the apparition of a pathology could be themodulate their intracellular localization and their activity. We

perturbation of cell calcium homeostasis resulting from thishave also shown the interplay between both channels and theiralteration. Indeed, the involvement of these perturbations in

isoforms, and how they preside over prostate cancer cells fate.

43．Synthesis of molecular biology and evolutionary biology
Shozo Yokoyama（Department of Biology, Emory University）(2016.11.22)
Natural selection has played an important role in establishing

the precise roles of critical mutations should be understood byvarious functions in nature, but molecular mechanisms of suchengineering and manipulating ancestral molecules. Experimental

adaptive events are not well understood. The slow progress is aand quantum chemical analyses of dim-light and color visionconsequence of mutagenesis experiments using present-day

reveal some surprising results and provide a foundation for amolecules and the limited scope of statistical methods used to

productive study of actual functional differentiations.

detect adaptation. To fully appreciate functional differentiation,

540

セミナー報告44．毛様体平滑筋の収縮調節に関与する非選択性陽イオンチャネルの分子実体
高井章（旭川医科大学 生理学講座 自律機能分野）(2016.11.25)

視覚遠近調節を司る毛様体筋は典型的な副交感神経

な単離毛様体筋細胞を得ることが難しいことが制約と支配の平滑筋組織の一つである。この筋には，膜表面なり，NSCCS の分子実体の解明はなかなか進まなかっの M3 型ムスカリン受容体刺激に応じて開口する，単位た。最近われわれはコラゲナーゼ処理と Percoll 密度勾

コンダクタンスが 100 fS と 35 pS と大きく異なる 2 種

配遠心分離によりウシ毛様体筋組織から平滑筋細胞を類の非選択性陽イオンチャネル(NSCCS と NSCCL)が存

高純度に取り出す方法を開発した。それにより調整し在する。そのうち，いわゆる store-operated Ca2+ channel

た単離筋細胞を用いて siRNA 法などによる実験をおこ(SOC)様の性質を示す NSCCS については，安定的な視なったところ，SOC の本体として注目されている

覚焦点合わせに重要な筋収縮持続相の維持に必要な細STIM1/Orai1 と NSCCS との関連を強く示す知見が得ら

胞外からの Ca2+の流入経路として機能することが予想れた。

されてきた。しかし，実験に供しうる十分な数の健常

45．メカノメディスン：メカノトランスダクション研究とその臨床応用
成瀬恵治（岡山大学大学院医歯薬学総合研究科（医）システム生理学）(2016.11.25)
我々の体は外界からだけではなく体内においても様々切口とした病態解明を基に，新規治療法を開発するメカノな力学的・機械的刺激（メカニカルストレス）を受容し，医療（メカノメディスン）の確立を目指し，これまでに数々応答することで正常な生理機能を維持している。メカニカの新規研究方法や研究システムを開発し問題を解決してルストレスの受容応答機構は細胞分裂，発生過程，臓器機きた。

能発現など広範な時空間スケールにわたる生理機能の調本講演ではメカノバイオロジーに関する基礎医学的研節に寄与しており，メカニカルストレス受容応答機構の破究，特にメカニカルストレス受容機構を概説し，その研究

綻が様々な病態に関与していることを示唆するエビデン

過程で派生した再生医療（自己集合化ペプチドを用いた 3スが集積されてきた。メカノセンサー分子→細胞→組織→次元培養＋メカニカルストレス負荷システム）・生殖補助

臓器→個体レベルでの縦糸的研究に各種臓器の疾患とい医療（マイクロ流路良好運動精子分離システム・ストレッう横糸的研究を加えた布陣をとり，メカノバイオロジーを

チ刺激負荷受精卵培養システム）への展開を紹介する。

46．Ca2+シグナリングにおける新たな作用点：初期分泌経路における ALG-2 のアダプター機能の研究
京卓志（名古屋大学大学院生命農学研究科）(2016.12.9)

Ca2+シグナリングは，神経伝達，筋収縮，さらには発ングにおいて独特な位置を占める機能様式である。私は，生など様々な生理機能に関わっている。このシグナルは

初期分泌経路における ALG-2 のアダプター機能に関す

おもに Ca2+結合タンパク質によって伝達される。そのたる研究に携わった。初期分泌経路とは，小胞体で合成さめ Ca2+結合タンパク質の機能を明らかにすることは Ca2+

れたタンパク質をゴルジ体へと輸送する経路である。こシグナリングを理解する上で極めて重要である。ALG-2の過程は COPII 小胞が担っている。COPII 小胞は小胞体

は Ca2+に応答して２者のタンパク質間の相互作用を仲介の特別な領域である ERES（ER exit sites）において形成するアダプタータンパク質である。これは Ca2+シグナリされる。本セミナーでは，まず，ALG-2 が COPII 小胞の541

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

構成タンパク質の一つである Sec31A と，リン脂質結合

ンパク質として機能することで，その多量体形成や細胞タンパク質 AnxA11 をアダプトすることで，小胞体から内局在を調節するという知見を報告する。Ca2+シグナリのタンパク質輸送を制御している可能性について紹介

ングにおける新たな作用点としての，初期分泌経路におする。さらに，COPII 小胞の構成タンパク質ではないが，ける ALG-2 の生理的役割について議論したい。

ERES に局在する TFG に対して，ALG-2 がアダプタータ

47．ミニ国際シンポジウム(2016.12.14)
生体システム研究部門は，日本学術振興会の支援を受

Gilad Silberberg (Karolinska Institutet, Stockholm)

けてスウェーデン王立工科大学と大脳基底核 の計算論

Neural Microcircuits Underlying Multisensory Integration inについて共同研究を行っています。今回，スウェーデン

the Mouse Striatumのメンバーを迎えてミニ国際シンポジウムを開催しま

Minoru Kimura (Tamagawa University, Tokyo)

した。

Roles of thalamostriatal projection from posterior intralaminar
nuclei in associative learning of external events

Atsushi Nambu (National Institute for Physiological Sciences,

Nathan Skene (Karolinska Institutet, Stockholm)

Okazaki)

Genetic dissection of the cellular processes underlying

Welcome remarks

schizophrenia

Britta Robbertson (Karolinska Institutet, Stockholm)

Dwi Wahyu Indriani (National Institute for PhysiologicalThe basal ganglia over 500 million years

Sciences, Okazaki)

Carolina

Bengtsson

Gonzalez(Karolinska

Institutet,

Electrophysiological study on L-dopa-induced dyskineia

Stockholm)

Arvind Kumar (KTH Royal Institute of Technology,

Molecular and electrophysiological diversity of striatal

Stockholm)interneuron populations

Origin of Parkinson's disease related aberrant activity in the

Yoshikazu Isomura (Tamagawa University, Tokyo)

basal ganglia

Cortical, striatal and hippocampal activations during reward-

Kenji Morita (Tokyo University, Tokyo)

seeking behaviors

Forgetting in reinforcement learning: linking sustained

Nobuhiko Hatanaka (National Institute for Physiological

dopamine signal to motivation

Sciences, Okazaki)

Arvind Kumar

GABAergic modulation of striatal neuron activity in behaving

Concluding

remarksmonkeys48．コミュニケーション場面における自他を繋ぐ神経基盤：二者同時記録 fMRI を用いた研究
小池耕彦（生理学研究所心理生理学研究部門）(2017.1.5)
ヒトはコミュニケーションにより，五感を通して他者い。自他が一つのシステムへと統合される過程は，異なと情報を相互伝達，目的を共有したある種のシステムとる情報を保持する脳領域が情報を相互伝達し，一つのシして振る舞う。情報を相互伝達し，結果として自他を繋ステムとして機能するのと類似しているように思われぐメカニズムは，心の理論や共感といった高次社会能力る。我々は脳内ネットワークの研究で用いられている研の基盤と考えられているが，その神経基盤は明らかでな究手法を拡張し，異なる情報を持つ二者がコミュニケー

542

セミナー報告

ション行動を介して情報を共有して繋がるメカニズム，の変調が，真に二者間での情報の相互伝達に拠るのか，

およびその神経基盤を研究した。研究には主に，二者同それとも「情報を相互伝達している」という主観に拠る

時記録 fMRI を利用した。このシステムは 2 台の MRI 内

かを調べたところ，主観に関わらず，リアルタイムでみにいる被験者達が，言語/視覚コミュニケーションをしてつめあい情報の相互伝達が起こっている場合にのみ小脳-

いる際の脳活動を，二者から同時に記録できる。この装前部帯状回の活動が上昇し，その活動は右島皮質へと入置を利用した研究で，視覚を通した共同作業である共同

力されていた。これら一連の研究は，コミュニケーショ

注意をおこなう際に，自分と他者の作業への関わり方にン場面において情報の相互伝達を介して自他を繋ぐ際

応じて，右島皮質-下前頭回の異なる下位領域が賦活されに，右島皮質が重要な役割を果たしている可能性を示唆ることが示された。また共同注意を特定のパートナーとする。さらに，(1)二者が繋がるメカニズムを高時間解像おこなった経験は，二者が相互にみつめあう際の，右島度で解明するための二者同時記録脳波-fMRI 研究，(2)実皮質-下前頭回における二者間での脳活動相関の上昇とし社会の最小構成である三者のコミュニケーションを解明て痕跡を残すことも示した。これらの結果は，二者で情する手法，さらに(3)島皮質の下位領域が自他統合に果た報を相互伝達する際に，自分由来の信号と他者由来の情す役割の詳細を解明するための 7T-fMRI 研究など，今後報を統合するのに，右島皮質-下前頭回が大きな役割を果の展開についても紹介したい。

たす可能性を示す。これら注意の共有にともなう脳活動

49．社会的評価による運動技能学習の促進菅原翔（早稲田大学基幹理工学術院）(2017.1.5)

新しく何かを始める時，私達は新たに複数の運動技能

える神経基盤を，機能的磁気共鳴画像を用いた一連の研を習得する必要がある。もっと容易かつ早く当該技能を究により検討してきた。運動技能学習の神経基盤として習得する方法があるならば，私達は生涯でより多くのこは，線条体や小脳という皮質下領域が系列運動学習の獲とを達成できるかもしれない。運動技能を習得する上で，得と定着過程に関与することに加え，学習の痕跡が早期経験した技能を忘れずに定着させることは極めて重要

段階から一次運動野を中心とする皮質ネットワークでである。金銭報酬などのフィードバックにより運動技能保持されることを明らかとした。社会的評価の神経基盤定着が促進されるという現象が，複数の研究により報告に関しては，肯定的評価と否定的評価の処理に関係するされている。特に，我々は「褒められる」という社会的脳領域だけでなく，社会的評価に対する感受性が楔前部

評価が運動技能定着を促進することを発見した。しかし，の活動と関連することを示した。

社会的評価と運動技能定着を結びつける神経学的機序

今回の発表では，これまでの研究成果を総括するとは分かっていない。この問題を解決するには，運動技能

ともに，これらの知見に基づく展望と現在進行形の取定着と社会的評価を支える神経基盤の解明が不可欠でり組みについて紹介したい。

ある。そのため，運動技能学習と社会的評価の処理を支

50．順遺伝学的アプローチによる GPI アンカー型タンパク質の輸送と側鎖生合成の研究
平田哲也（大阪大学微生物病研究所）(2017.1.6)
グリコシルホスファチジルイノシトール（GPI）アン

り，初期発生や神経形成等に必須である。GPI は小胞体

カーは，糖脂質 GPI によるタンパク質の翻訳後修飾であで合成された後，タンパク質へと付加されて GPI アン

543

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

カー型タンパク質（GPI-APs）となる。合成された GPI-鎖の形成が知られている。GalNAc 側鎖の構造は約 30 年

APs は，積荷受容体である p24 ファミリー複合体により前に報告されたにもかかわらず，その生合成経路は不明

COPII 小胞へと積み込まれ，小胞体からゴルジ体へと輸であった。私は，GPI-APs の輸送や生合成機構に興味を送される。その後，未解明な積荷受容体と輸送小胞によ持ち，研究を進めてきた。本セミナーでは，哺乳動物細り，ゴルジ体から細胞表面へと輸送される。

胞での順遺伝学的スクリーニングにより得られた，GPI-

一方，小胞体あるいはゴルジ体で，GPI の構造変化が行われることが知られている。そのうちの一つとして，

APs のゴルジ体からの輸送に関わる分子，及び GalNAc
側鎖の合成酵素に関する研究成果を報告する。

N-アセチルガラクトサミン（GalNAc）糖鎖による GPI 側

51．The enigmas of color vision in nature and in art
Sérgio M.C. Nascimento（Department of Physics, University of Minho）(2017.1.23)
Colors in nature seem to be almost unlimited. Yet, spectral

natural scenes [6]. But experiments on aesthetics of occidental

imaging of natural scenes has revealed that the colors aroundand Japanese paintings showed, quantitatively, that the non-us are limited to just a couple of million which is only a small

naturalistic nature of the gamut orientation does not constraint

part of the colors our visual system can perceive [1]. Daltonics

in any way its aesthetic value [7].

perceive even fewer colors.
Theoretical estimates predict that anomalous trichromats can[1] Linhares, Pinto & Nascimento, J. Opt. Soc. Am. A, 25,

see 50% of the colors seen by normal individuals and2918-2924 (2008).

dichromats less than 1% [2].

[2] Perales, Martínez -Verdu, Linhares & Nascimento, J. Opt.

Empirical data has shown, however, that in natural scenes

Soc. Am.

A, 27, 2106-2114 (2010).

dichromats are little impaired as they can discriminate almost[3] Nascimento, Linhares, Pastilha, Santos & de Almeida,

70% of the colors perceived by normal individuals [3]. Another

Journal of Vision, 16(12):638-638 (2016).

remarkable result revealed by spectral imaging is the enormous[4] Nascimento, Amano, Foster, Vision Research, 120, 39-44

variation in the color of the illumination across natural scenes(2016).

[4]. Nevertheless, normal individuals and daltonics exhibit a[5] Álvaro, Lillo, Moreira, Linhares, & Nascimento, Journal of

notable degree of color constancy [5].

Vision, 15(12): 406 (2015).

Natural color statistics seems to be mimicked by artists in[6] Montagner, Linhares, Vilarigues, & Nascimento J. Opt.
Soc. Am. A, 33, 178-183 (2016).

paintings.
At least in one aspect, however, natural scenes and paintingsseem to differ systematically: the color gamut of paintings is[7] Nascimento, Linhares, Montagner, João, Amano, Alfaro,& Bailão, Vision Research, 130, 76-84 (2017).

generally more biased towards the red in paintings than in

52．新生仔マウスの興奮性細胞におけるギャップ結合の発現は樹状突起スパインの密度と反応の信頼性を制御する
林健二（東京大学大学院医学系研究科

統合生理学研究室）(2017.1.24)

新生仔マウスの新皮質において，興奮性細胞は出生後２544

週までギャップ結合によって相互結合し，神経回路の発達

セミナー報告の制御を行うと考えられています。
とりわけ connexin43 サ

connexin43 をノックダウンすることを可能にしました。成ブタイプは，興奮性細胞において胎児期および出生後の早熟後の一次視覚野にて２光子励起顕微鏡で in vivo Ca2+イ

い時期特異的に発現することが知られます。しかしながら，メージングを行い，視覚機能に対する影響を評価したとこ

ギャップ結合は皮質板での神経細胞の移動に必須であり，ろ，ノックダウン細胞では視覚応答の信頼性が減少し，そ細胞移動に影響を与えることなくギャップ結合の機能をれに伴い方位選択性が鋭くなることを明らかにしました。

抑制することの技術的な難しさから，ギャップ結合の神経

さらに，ノックダウン細胞では樹状突起スパインの密度が回路発達における機能は未解明のままでした。そこで我々低下していました。これらのことは，適切な connexin43 のは，tet 作動性のノックダウンシステムを構築し，shRNA

発現レベルが，スパインの密度の制御を介して，方位選択の発現を doxycycline 依存的に制御することで，細胞の移性の鋭さと反応の信頼性のバランスを調整することを示

動に影響を与えることなく，出生後の発達期にのみしていると考えられます。

53．Microglia-neuron communication in epilepsy and pain
Long-Jun Wu（Assistant Professor, Department of Cell Biology & Neuroscience, Rutgers, The State University of New Jersey
Associate Professor, Department of Neurology, Mayo Clinic (2016~)）(2017.1.25)
Microglia are the principal immune response cells in themolecular mechanisms and functional consequences ofcentral nervous system. Resting microglia constantly survey the

microglia activation in brain diseases? To address thesemicroenvironment in the normal brain. Upon brain dysfunction,questions, we use the combination of two photon deep-brain

microglia are activated and exert detrimental or beneficial effects

imaging, electrophysiology, mouse genetics to dissect the role ofon the surrounding neurons. The long-term goal of my lab is tomicroglia in neuronal circuits and in brain disorders, with

understand microglia-neuron communication in normal andparticular focus on epilepsy and chronic pain. Our studies

diseased brain. We are interested in fundamental questions on:

provide a novel insight on microglial function in brain(1) How microglia sense neuronal activities? (2) How microglia

hemostasis and suggest microglia as a potential therapeutic target

regulate neuronal and synaptic function? (3) What are thefor the treatment of epilepsy and chronic pain.

54．Toward understanding mechanisms of mammalian hibernation～ an approach with Syrian golden hamsters
Yoshifumi Yamaguchi（The University of Tokyo）(2017.1.27)
Hibernation is an adaptive strategy to survive cold winter with

with low body temperature) and periodic arousal during

little or no food. Some of mammals can hibernate to survive

hibernation”. We have tackled the topics by examining one ofduring the winter months by suppressing metabolisms andideal animal models for hibernation research, Syrian golden

lowering body temperature and heart rate. Since thesehamsters (Mesocricetus auratus); they can enter hibernation

physiological changes are lethal to most mammals including

throughout the year irrespective of seasons when exposed to amouse and human, it is of great interest from both basic sciences

short day photoperiod and cold ambient temperatures underand clinical application to understand mechanisms that enable

laboratory conditions. In this seminar, I will introduce our recent

hibernation. Two fascinating topics in the mysteries offindings and discuss how hamsters achieve proper hibernation.

hibernation are “seasonal (chronic) body remodeling for

Posterhibernation” and “regulation of deep torpor (immobility state

http://www.oib.orion.ac.jp/PDF/160127Yamaguchi_Poster.pdf

545

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）55．Generating astrocyte diversity in the mature brain: Implications for circuit function and brain disease
Keith Murai（Professor, Dept of Neurology and Neurosurgery Director, Centre for Research in Neuroscience
McGill University, Montreal, Canada）(2017.1.31)
Astrocytes are important partners for neurons in the healthy

potassium channels, and water channels. Thus, neurons in thebrain and have active roles in the physiology and homeostasis ofmature brain actively control astrocytes to ensure that astrocytes

neural circuits. Astrocytes perform diverse functions throughacquire and maintain specialized properties that are tuned to their

their rich structural and molecular properties. However, theassociated brain circuits.

mechanisms that create and sustain differences among astrocytes

参考文献

that allow them to fulfill unique physiological roles in the brain

Farmer WT, Abrahamsson T, Chierzi S, Lui C, Zaelzer C,

remain poorly understood. In this presentation, results will be

Jones EV, Bally BP, Chen GG, Théroux JF, Peng J, Bourquepresented showing that astrocytes have remarkable molecular

CW, Charron F, Ernst C, Sjöström PJ, Murai KK (2016)plasticity in the mature, healthy brain. Moreover, mature neurons

Neurons diversify astrocytes in the adult brain through Sonic

signal to neighbouring astrocytes in various brain regions tohedgehog signaling. Science 351:849-54.

direct their molecular and physiological features. This neuron to

Kacerovsky JB and Murai KK (2016) Stargazing In Vivo:

astrocyte communication is both necessary and sufficient for

Monitoring

astrocyte molecular diversification including the expression of

Neuroscience 323:84-95.

subcellular

dynamics

of

brain

astrocytes.

key molecules including glutamate transporters and receptors,

56．Ion-channels as targets for CNS disease
Derek Bowie（Professor, Dept of Pharmacology & Therapeutics Director of GÉPROM
McGill University, Montreal, Canada）(2017.1.31)
The Bowie Lab uses a combination of techniques to study

role of ion-channels in CNS disease. The talk will focus on

ionotropic glutamate receptors (iGluRs), GABAA receptors

recent findings linking deficits in glutamatergic signaling to theand more recently, Na+ channels. All ion-channel families areneurodevelopmental disorder, Fragile-X syndrome.

widespread in the vertebrate brain and fulfill many important

参考文献

roles in healthy individuals as well as being implicated in

Dawe GB, Musgaard M, Aurousseau MR, Nayeem N, Green

disease states associated with postnatal development (e.g.

T, Biggin PC, Bowie D (2016) Distinct Structural Pathways

autism, schizophrenia), cerebral insult (e.g. stroke, epilepsy)

Coordinate the Activation of AMPA Receptor-Auxiliary

and aging disorders (e.g. Alzheimer's disease, Parkinsonism).

Subunit Complexes. Neuron 89: 1264-1276.

Each ion-channel family is studied at two inter-related levels.

Accardi MV, Daniels BA, Brown PM, Fritschy JM, Tyagarajan

In structural terms, ion-channel activation mechanisms are

SK, Bowie D (2014) Mitochondrial reactive oxygen species

examined to provide insight into developing novel therapeutic

regulate the strength of inhibitory GABA-mediated synaptic

compounds. At the level of brain circuits, we are studying thetransmission. Nature Communications 5: 3168.

546

セミナー報告57．A newly identified involvement of steroid metabolism in human diseases
笹野公伸（東北大学医学部病理診断学分野）(2017.2.3)
Hormone actions are determined by how much hormonesto 50 times higher than adipose tissue of abdomen or buttocks ofavailable and their receptor expressed in the target cells.

the same patients or benign breast disorders such as fibroadeoma.

Therefore, numerous efforts have been made toward the precise

Post-menopausal breast cancer patients are actively converting

measurement of hormones and their metabolites in urine andfrom circulating adrenal androgens, precursors of estrogens, intoblood in the field of endocrinology. Estrogens play pivotal roles

estrogens through aromatase at the sites of estrogen actions. Thisin the pathogenesis and development of estrogen dependent

mechanism allows breast cancer to grow and invade independent

breast cancer patients with estrogen receptor expressed inof circulation estrogen levels in post-menopausal women.

carcinoma cells. However, there had been no differences ofThis mode of hormone action, i.e., the conversion or synthesis

estrogens and their metabolites in urine and serum/plasmaof active steroids from circulating precursors at the sites ofbetween estrogen dependent breast cancer patients and age

actions, is termed “Intracrinology” in contrast to classicalmatched controls of women, especially in post-menopausal“Endocrinology”. These intracrine actions of hormones could

settings.These results even led to the hypothesis that estrogens

allow hormone dependent biology regardless of circulatingwere not involved in the pathology of these breast cancer patients.

hormones and is involved not only in estrogen dependent breast

However, in late 1980’s, estrogen concentrations in breast

cancer but also in atherosclerosis, osteoporosis, dementia andcancer tissue or adipose tissues around cancer turned out to be 5others in postmenopausal women.

58．天敵のにおいに対する恐怖に関わる神経回路
近藤邦生（米国 フレッドハッチンソン癌研究所）(2017.2.7)
動物が生き残るためには危険に対して恐怖を感じ適ルを伝達する上流の神経細胞を同定する方法を確立し切な対応することが重要である。マウスなど多くの動物た。その結果，天敵のにおいによって活性化されて CRH

は，天敵のにおいを嗅ぐと逃避やすくみなどの恐怖行動

ニューロンにシグナルを伝達する神経細胞が扁桃体梨に加えて血中ストレスホルモンの増加を伴う恐怖の生状皮質移行領域(AmPir)と呼ばれる嗅皮質の領域に存在理的反応を示す。我々は，においの情報を受け取る脳のしていることがわかった。AmPir を人為的に活性化する領域である嗅皮質において，天敵のにおいに対するストとストレスホルモン応答が誘導され，AmPir を抑制する

レスホルモン応答に関わる領域を同定した。ストレスホと恐怖行動に影響することなく天敵のにおいによるスルモン応答は脳の視床下部に存在する CRH ニューロン

トレスホルモン応答が抑制された。以上の結果より，によって制御されている。CRH ニューロンに天敵のにおAmPir が天敵のにおいに対する生理的な恐怖反応においいの情報を伝える神経回路を明らかにするため，我々はて重要な役割を果たしていることが明らかになった。

仮性狂犬病ウイルスを用いて，特定の神経細胞にシグナ

59．骨格筋ファイバータイプ制御の分子メカニズム
榊原伊織（愛媛大学プロテオサイエンスセンター）(2017.2.7)
骨格筋は，動物が動くために必須の器官であり，脳から運動神経を介した制御を受け，動きを実現する。その547

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）

多様なタスクに対応するために，筋繊維には代謝，およに特徴があり，遅筋はミトコンドリアが発達しており，び，筋収縮速度の異なるタイプが存在する。新生児期に脂肪酸を主なエネルギー源とし，速筋では解糖系が発達

筋繊維は胎生期タイプから遅筋タイプ，もしくは，速筋しており，糖を主なエネルギー源とするが，絶食時にはタイプへと特化する。その後，性成熟期には性ホルモン

アミノ酸，ケトン体，短鎖脂肪酸などの代謝に変化する。

の影響を受け，骨格筋は男性的，または，女性的な性質

本講演では，筋繊維のファイバータイプに関わる３つのを獲得する。

遺伝子，Six1，Androgen receptor，AceCS2 について紹介

骨格筋はファイバータイプによって，エネルギー代謝

したい。

60．神経活動の人工制御システムによる空腹が味覚に及ぼす影響の解明
中島健一朗（東京大学大学院農学生命科学研究科）(2017.2.7)
摂食は動物にとって，自身の生存や子孫の繁殖のため

響を評価した。マウスの視床下部にウイルスベクターをに重要な行動である。このうち味覚は食物の価値の判断導入し，摂食中枢を司る神経の活動を化学遺伝学・光遺基準として機能する。また，生理状態の変化に伴って食伝学的にコントロールした。この末梢臓器による副次的の嗜好性や味の感じ方が変化することは経験的には知な影響を除き，人為的に空腹状態を再現した際の味覚感られているものの，その原因は不明な点が多い。

受性の評価を試みた。発表では，その結果について報告

本研究では，空腹により味の感じ方が変化する現象をモデルに，摂食中枢神経の活動が味覚受容におよぼす影

するとともに，中枢による味覚伝達経路の修飾機構について考察したい。

61．意識，意思決定，神経ダイナミクスの次元
田嶋達裕（ジュネ―ヴ大学 基礎神経科学科）(2017.2.17)
脳全体の複雑な神経ダイナミクスは認知機能に重要

ダイナミクスを導く．この理論は最適な意思決定ポリと考えられている．ヒトのそれのような高度な認知処理

シーにおける一般的な幾何学的対称性を明らかにし，あの原理を理解するには，高次元の神経集団活動を追跡す

る種の連続アトラクタが最適意思決定ポリシーの神経るための計測技術を進歩させるだけでなく，その構造を実装に寄与している可能性を予測する．総合して，連続明らかにするための新たな理論的視点を発展させる必的なアトラクタの幾何構造やトポロジーが意思決定，意要がある．ここではダイナミクスの構造と機能を関係づ

識，あるいはその他，複雑システムに現れる機能の重要けるための２つの理論的なアプローチを紹介する．ひとな基盤になっている可能性を提案する．

つめのボトムアップ的なアプローチでは，力学系の一般

References:

理論を動機として， 理論ドリブンの強力なデータ解析

S. Tajima, T. Yanagawa, N. Fujii, T. Toyoizumi (2015)

手法を開発する．この方法を用いて，再構成したアトラ

Untanglingbrain-wide dynamics in consciousness by cross-

クタ同士の非線形の埋め込み関係を行動中のサルからembedding, /PL//o//S//Computational Biology/, 11(11):e1004537.

広域記録した電気生理データで調べる．その結果，意識

http://journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/

下の脳ダイナミクスに普遍的な相互作用と複雑性の階

journal.pcbi.1004537

層が明らかとなり，また複雑な神経システムを解読する

S. Tajima, J. Drugowitsch, A. Pouget (2016) Optimal policy for

ために広く適用できる手法が示される．ふたつめのトッ

value-based decision-making. /Nature Communications/, 7:12400.

プダウン的なアプローチは，多数の価値比較を含む意思

http://www.nature.com/articles/ncomms12400

決定の規範理論を構築することから出発し，最適な神経548

セミナー報告62．タイ国立霊長類研究センターの設立の経緯と現況
SUCHINDA MALAIVIJITNOND（Professor, Department of Biology, Faculty of Science, Chulalongkorn University, Thailand
Director, National Primate Research Center of Thailand）(2017.2.22)
Thailand is geographically situated in the center of Southeast

laboratory in Thailand for more than 45 years, Chulalongkorn

Asia and connects between mainland and islands. It is therefore

University designates to establish “The National Primate

in a hot and humid climatic zone which supports a variety of

Research Center of Thailand (NPRCT)” in 2012. It is the first

tropical ecosystems. From the records, as many as of 17 species

and the only primate center owned by Thais. Three species ofof non-human primates (NHPs); from prosimians (slow loris)

NHPs are planned to be bred and used for research; Thai origin

to lesser apes (gibbons) are listed.

However, at the same time

cynomolgus macaques (Macaca fascicularis), Myanmar rhesus

of being in the tropical regions, Thais have to face with many

macaques (M. mulatta) and common marmoset (Callithrix

tropical diseases. The vaccines and drugs are needed to combat

jacchus). The research facilities are/will be composed of one

with those diseases. NHPs are required for vaccine and drug

strictly hygienic conventional building and one of Animal

manufacturing and development, and they are also essential for

Biosafety Level (ABSL) 2 and 3. The center aims to provide a

toxicity and safety tests. With regard to these concerns and withgood quality in health and genetic of NHPs and to provide

the long-term experience on primates, as a pioneer of primate

research services for both in-country and aboard.

63．視覚弁別課題遂行中のラット一次視覚野の神経活動
木村梨絵（生理研視覚情報処理研究部門）(2017.2.23)
頭部固定のラットに特定の方向の縞刺激（縦縞）が提録したところ，麻酔下で観察されるような，コントラス

示されるとレバーを押し，別の縞刺激（横縞）が提示さトが高いときに活動が強くなる単純な線形性を示す細れるとレバーを引くという視覚弁別誘発性の運動課題

胞のみならず，コントラストが低く，難易度が高いときを学習させた。その後，視覚刺激のコントラストの違いに活動が強くなる細胞も観察された。本セミナーでは，によって課題の難易度を変えた。この課題遂行中のラップレリミナリーなデータを含む研究成果を紹介し，視覚

トの一次視覚野の多細胞の発火活動を多点電極にて記弁別の神経メカニズムについて議論したい。

64. 光応答性 CaMKII の開発とシナプス可塑性研究への応⽤柴田明裕（脳機能計測・支援センター 多光子顕微鏡室）(2017.2.23)
近年，急速に普及してきている光遺伝学は，光によって光応答性 CaMKII（photoactivatable CaMKII）を新規に開発

構造変化する光応答性タンパク質を遺伝学的手法によりした。この paCaMKII は，青色光もしくは二光子励起に

特定の細胞に発現させ，その機能を光で操作する技術であ

よって構造変化させることで，活性化する（不活化状態のる。今回我々は，学習や記憶の基盤と考えられているシナ

closed form から活性化状態の open form への構造変化す

プス可塑性において必須とされているカルシウムカルモる）。本セミナーでは，paCaMKII の開発過程について詳

ジュリン依存性タンパク質キナーゼ II（CaMKII）の機能

しく紹介するとともに，paCaMKII を用いたシナプス可塑を直接調べるために，光遺伝学を用いた。それには，光応性研究への応用についても紹介したい。

答性タンパク質ドメインである LOV2 ドメインを用いて549

生理学生理学研究所年報

第 38 巻（Dec,2017）65．摂取する炭水化物の種類は脳・精神機能発達にどの程度影響するのか
平井志伸（東京都医学総合研究所・神経細胞分化プロジェクト 研究員）
(2017.3.17)
長年，完全な遺伝子疾患だと考えられてきた幾つかの

神疾患発症の遺伝要因と考えられている，遺伝子変異を疾患は，重症度やその発症のタイミングが環境によって有するマウスと“成分の異なる炭水化物を含む食”の組

大きく変化するという報告が相次いでいます。そして，

み合わせにより生ずる，行動，組織，生化学的変化を追統合失調症やうつ病を始めとする精神疾患は，環境要因いました。幾つかの異常は，環境要因と遺伝要因が重の占める割合が，その発症に大きく影響することが近年なった時のみ観察されたことから，“食”も今後考慮す証明されつつあります。私は，環境要因の中の“食”，

べき重要な環境要因になるのではないかと考えます。

さらにその中の“炭水化物の成分”に注目しました。精66．脳の発達を制御する転写抑制因子 RP58
岡戸晴生（東京都医学総合研究所・神経細胞分化プロジェクト プロジェクトリーダー（副参事研究員））(2017.3.17)
脳の発達過程において，神経細胞は，幹細胞から分化

要であることが明らかとなり，RP58 は脳形成にきわめてし，遊走，そして成熟します。その過程で様々な遺伝子

重要な因子と考えられます。この RP58 が高次機能を量発現の調節が行われています。われわれの注目している的に規定していること，大脳皮質の進化に関係する可能

転写抑制因子 RP58 が，それらの各ステップに独立に必性についてお話したいと思います。

550

大学院特別講義

大学院特別講義1.

第 194 回（2016.4.27）
演者：基盤神経科学研究領域

大脳神経回路論研究部門

窪田 芳之

准教授

和氣 弘明

教授

演題：大脳皮質の神経回路の構造

2.

第 195 回（2016.5.11）
演者：基盤神経科学研究領域

生体恒常性発達研究部門

演題：グリアによる神経回路活動の時空間的制御機構

3.

第 196 回（2016.6.29）
演者：システム脳科学研究領域

認知行動発達機構研究部門

西村 幸男

准教授

演題：ブレインコンピューターインターフェイスによる機能再建

4.

第 197 回（2016.9.7）
演者：行動・代謝分子解析センター 行動様式解析室

高雄 啓三

教授

演題：遺伝子改変マウスの行動解析を起点とした精神疾患研究5.

第 198 回（2016.10.12）
演者：システム脳科学研究領域

統合生理研究部門

岡本 秀彦

准教授

演題：ヒトにおける音信号処理

6.

第 199 回（2016.11.16）
演者：生体機能調節研究領域

生殖・内分泌系発達機構研究部門

箕越 靖彦

教授

演題：代謝センサー・AMP キナーゼによる食物選択行動の調節機構

7.

第 200 回（2016.12.14）
演者：分子細胞生理研究領域

神経機能素子研究部門

久保 義弘

教授

演題：イオンチャネル・受容体の機能と構造の動的側面

8.

第 201 回（2017.1.11）
演者：統合バイオサイエンスセンター 生体制御シグナル研究部門 佐藤 幸治 特任准教授（プロジェクト）
演題：化学感覚におけるシグナル伝達機構

9.

第 202 回（2017.2.1）
演者：システム脳科学研究領域

認知行動発達機構研究部門

郷 康広

特任准教授

演題：認知ゲノム科学 － ゲノム科学と脳科学の融合 －10. 第 203 回（2017.3.1）
演者：分子細胞生理研究領域

生体膜研究部門

深田 優子

准教授

演題：てんかん関連リガンド受容体の機能と機能不全

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生理学研究所年報
発
行
編 集 者
発 行 者

2017 年 12 月 25 日
深 田 正 紀自然科学研究機構生理〒444-8585

編集協力

第３８巻

学

研

究

所

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