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生理学第一講座は○○○○○○○○を専門とする○○○○○○○○会社です。

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業績

COMPANY

《2019年》
☆論文発表

(3) Saito Y*, Sugimura T
Different activation mechanisms of excitatory networks in the rat oculomotor integrators for vertical and horizontal gaze holding.
eNeuro 7 January/February 2020
DOI: https://doi.org/10.1523/ENEURO.0364-19.2019

我々がものを見るときには対象物に視線を一定時間以上保持する必要がある。脳幹の舌下神経前位核(PHN)とカハール間質核(INC)はそれぞれ水平性、垂直性の視線保持の制御に関与することが知られている。これまでの我々の研究により、視線保持の指令となる持続的な神経活動の生成には興奮性神経ネットワーク(Excitatory Neural Network, ENN)が必要であり、そのネットワークがPHNとINC共に存在することが明らかになった。しかし、ENNの活性化メカニズムはPHNとINCとの間で異なっている可能性も示唆された。本研究では、脳幹スライス標本においてホールセル記録法による電気生理学的記録を行い、PHNとINCでENNの活性化メカニズムの違いを調べた。ENNの活性化によって生じる持続的な興奮性シナプス電流応答に着目して、グルタミン酸受容体やイオンチャネルの阻害剤の効果を解析した結果、ENNの活性化には、PHNではカルシウム透過型AMPA受容体とカルシウム依存性非選択的陽イオンチャネル(Ican)の活性化が必要であり、INCではNMDA受容体の活性化が必要であるとの知見が得られた。これらの結果から、水平性と垂直性の視線保持は異なるシナプス伝達機構により制御されていることが初めて明らかになった。
この論文は“注目論文”としてeNeuroのホームページで紹介されました(2020年1月31日)。


(2) Yokoyama S, Nakagawa I, Ogawa Y, Morisaki Y, Motoyama Y, Park Y-S, Saito Y, Nakase H
Ischemic postconditioning prevents surge of presynaptic glutamate release by activating mitochondrial ATP-dependent potassium channels in the mouse hippocampus
PLoS One 14(4): e0215104, 2019

虚血再灌流の後に間欠的に虚血負荷を行うことで虚血耐性が得られるIschemic postconditioning (PostC) 現象の存在が知られており、その発現にミトコンドリア局在KATP (mito-KATP) channelの関与が報告されているが電気生理学的機序は十分に解明されていない。本研究では海馬スライスモデルを用いてホールセルパッチクランプを行い、虚血再灌流負荷及びPostC処置後の各群のsEPSC頻度の推移を計測した。その結果、虚血負荷及び虚血再灌流によりsEPSC 頻度は急激に増加するが、PostC処置を行うとsEPSC頻度は有意に抑制された。またKATP channel 開口薬(diazoxide)投与によりsEPSC 頻度の増加が抑制され、mito-KATP channel阻害薬(5-HD)投与によりPostCによるsEPSC 頻度抑制効果が阻害された。またsEPSC累積頻度と虚血負荷後の死細胞数には有意な相関を認めた。これらの結果から、PostC処置によりmito-KATP channelの開口を介してsEPSC頻度が抑制され神経保護効果をもたらすことが示唆された。


(1) Nishitani A, Kunisawa N, Sugimura T, Sato K, Yoshida Y, Suzuki T, Sakuma T, Yamamoto T, Asano M, Saito Y, Ohno Y, and Kuramoto T.
Loss of HCN1 subunits causes absence seizures in rats.
Brain Research 1706: 209-217, 2019

京都大学大学院医学系研究科附属動物実験施設との共同研究の成果であり、本講座はスライスパッチクランプ法を用いた電気生理学的解析を担当した。時間依存的内向き整流性を示すHCN1チャネルをノックアウトしたラットでは欠神発作が頻繁に観察される。我々は、このノックアウトラットにおいてHCN1チャネルを介する電流や電位の応答が見られないことを確認した。さらに、ノックアウトラットはwild typeラットと比べ静止電位が過分極であることや膜抵抗が高くなっていることを明らかにした。詳細は庫本高志先生(現 東京農業大学 動物栄養学研究室)にお問い合わせください。


☆学会発表
Sugimura T, Saito Y
The neural connections between the oculomotor neural integrators and the vestibulo-cerebellum.
Neuroscience 2019 2019年10月19-23日、Chicago 10月22日発表

Okamura K, Kimoto S, Yoshino H, Nishihata Y, Yamaguchi Y, Yamamuro K, Ikehara M, Makinodan M, Ogawa Y,
Saito Y, Kishimoto T
Social isolation affects inhibitory neural circuits of Prefrontal Cortex during development.
Neuroscience 2019 2019年10月19-23日、Chicago 10月20日発表

Nishihata Y, Yoshino H, Ogawa Y, Sugimura T, Okamura K, Yamamuro K, Makinodan M, Toritsuka M, Komori T, Kaneda T, Saito Y, Kishimoto T
Social Isolation during development Reduces Excitability of a Subtype of Pyramidal Cell in Mouse Prefrontal Cortex which projects to Subcortical areas.
Neuroscience 2019 2019年10月19-23日、Chicago 10月21日発表

Sugimura T
, Saito Y
The neural connections between the oculomotor neural integrators and the vestibulo-cerebellum.
第42回日本神経科学大会 朱鷺メッセ(新潟市) 7月25日発表

Sugimura T
, Saito Y
The neural connections between the oculomotor neural integrators and the vestibulo-cerebellum.
FAOPS 2019 神戸コンベンションセンター 3月29日発表

Saito Y
NMDA receptor-mediated activation of excitatory networks in rat interstitial nucleus of Cajal
FAOPS 2019 神戸コンベンションセンター 3月29日発表

Morisaki Y, Nakagawa I, Yokoyama S, Ogawa Y, Saito Y, Nakase H
Ischemic postconditioning induced by opening of mK+ ATP channels
and NMDAR silencing by mPTP opening
FAOPS 2019 神戸コンベンションセンター 3月29日発表

Toyoda F, Nakada T, Matsuda K, Nakakura T, Hasunuma I, Yamamoto K, Kikuyama S
Responsiveness of vomeronasal cells to a male-attractant, imorin in
the newt, Cynops pyrrhogaster
FAOPS 2019 神戸コンベンションセンター 3月30日発表

Yoshino H, Yamamuro K, Ogawa Y, Makinodan M, Saito Y, Kishimoto T
Social isolation during developmental critical window affects inhibitory
neuronal circuitsin mPFC
FAOPS 2019 神戸コンベンションセンター 3月30日発表

Matsui TK, Eura N, Nanaura H, Shiota T, Saito Y, Sugie K, Mori E
Induction of brain organoids mimicking human midbrain-specific structure with electrophysiological activity.
FAOPS 2019 神戸コンベンションセンター 3月30日発表


《2018年》

☆論文発表
(2) Sugioka M and Saito Y*
Purinergic modulation of neuronal activity in the rat prepositus hypoglossi nucleus.
European Journal of Neuroscience 48: 3354-3366, 2018.

視線制御に関与する舌下神経前位核(PHN)のニューロンにはATPなどを伝達物質とするプリン受容体が発現することが知られていたが、その機能については不明であった。本研究では、実際にATPがPHNニューロンの機能に関与しているのかについて、スライスパッチクランプ法を用いて調べた。自発発火しているPHNニューロンにATPを投与したところ、発火頻度の上昇あるいは低下が観察された。さらに、電位固定下でATPを局所投与したところ、速い内向き電流、遅い内向き電流、遅い外向き電流の3種類の電流応答が記録された。ATP受容体サブタイプの作動薬や拮抗薬の投与により、速い内向き電流はP2X受容体、遅い内向き電流はP2Y受容体が関与することが明らかになった。さらに、遅い外向き電流についてはATPから変換されたアデノシンが関与していることが明らかになった。これらの結果により、PHNニューロンは様々なプリン受容体を発現し、それらの活性化によってPHNのニューロン活動を調整していることが示唆された。


(1)
Zhang Y, Yanagawa Y, and Saito Y*.
Firing responses mediated via distinct nicotinic acetylcholine receptor subtypes in rat prepositus hypoglossi nuclei neurons.
Journal of Neurophysiology 120: 1525-1533, 2018.

我々はこれまで、視線制御に関与する舌下神経前位核(PHN)ではニコチン性アセチルコリン(nACh)受容体を介し時間経過が異なる電流応答がみられ、これには発現するnACh受容体のサブタイプが異なることを明らかにした(Zhang et al. 2016)。本研究では、これらの電流応答がPHNニューロン活動にどのように関与するのかについて調べた。その結果、時間経過の速い電流応答(α7サブタイプ)は単発もしくは数発の活動電位の生成に関与したのに対し、時間経過の遅い電流応答(non-α7サブタイプ)は持続時間の長い連続発火に関与していた。これらの結果から、PHNニューロンにおいて、nACh受容体の異なるサブタイプが発現することによりAChに対する異なる発火応答が引き起こされることが示唆された。 


☆学会発表
Sugimura T, Saito Y
Differential connectivity to vestibulo-cerebellum between horizontal and vertical oculomotor neural integrators.
第41回日本神経科学大会 神戸コンベンションセンター 7月26日発表


《2017年》
☆論文発表
(4) Saito Y*, Sugimura T, Yanagawa Y
Comparisons of neuronal and excitatory network properties between the rat brainstem nuclei that participate in vertical and horizontal gaze holding.
eNeuro 4 September 2017; DOI: https://doi.org/10.1523/ENEURO.0180-17.2017.

視線制御は水平性と垂直性で異なる脳領域で行われており、水平性は舌下神経前位核(PHN)が、垂直性はカハール間質核(INC)が関与することが知られている。しかし、それらの神経核のニューロン特性や神経回路特性に違いがあるかについてはわかっていなかった。そこで本研究では、脳幹スライス標本においてホールセル記録法による電気生理学的記録を行い、PHNとINCのニューロン特性や神経回路特性に違いがあるかを調べた。その結果、電気生理学的特徴によって分けられたニューロンの種類についてはPHNとINCではほぼ同じであったが、ニューロン分布に違いがみられた。また、PHNとINCともに持続的な神経活動を生成する興奮性神経回路が存在するが、PHNでみられたカルシウム透過型AMPA受容体の関与はINCにおいては強く見られなかった。以上の結果により、視線制御という点ではPHNもINCも同じ機能を示すが、それぞれの機能は異なるメカニズムによって実現されていることが示唆された。


(3) Saito Y* and Yanagawa Y.
Distinct response properties of rat prepositus hypoglossi nucleus neurons classified on the basis of firing patterns.
Neuroscience Research 121: 18-28, 2017.

視線制御に関与する舌下神経前位核(PHN)には活動電位の発生パターン(発火パターン)の異なるニューロン群が存在することが知られている。しかし、これらのニューロンは様々な刺激に対し異なる応答を示すのか、すなわち機能的に異なるニューロン群なのかはわかっていなかった。そこで本研究では、PHNニューロンにパルス波、ランプ波、三角波、サイン波などの様々な電流刺激を与えたときの電位応答を調べ、個々のニューロンの反応特性と発火パターンとの関係について調べた。その結果、発火パターンが異なるニューロン間では刺激の種類に応じて反応特性が異なることが明らかになった。特に、低い発火頻度を示すタイプや振動性の発火を示すタイプは他のタイプに比べ反応特性が大きく異なっていた。以上の結果は、発火パターンによって分類されたPHNニューロンは機能的に異なるニューロン群であることが示唆された。


(2) Yamamuro K, Yoshino H, Ogawa Y, Makinodan M, Toritsuka M, Yamashita M, Corfas G, Kishimoto T. Social Isolation During the Critical Period Reduces Synaptic and Intrinsic Excitability of a Subtype of Pyramidal Cell in Mouse Prefrontal Cortex. 
Cereb Cortex. 2017 Feb 3:1-13

ヒトにおいて児童・思春期の社会的経験は前頭葉の発達に非常に重要である。我々はこれまでマウスを生後21日から35日まで隔離飼育すると前頭葉機能低下・内側前頭前野深層の低髄鞘化を生じることを見出している。そこで今回、内側前頭前野の第五層に存在するhyperpolarization-activated cation currentを発現する錐体細胞PH cellの電気活動が隔離飼育によってどのように影響されるかを調べた。その結果、隔離飼育によってPH cellでのみニューロン活動の低下や興奮性シナプス伝達の低下、さらにはシナプス数の減少が観察された。これにより、この時期の社会的経験が内側前頭前野の錐体細胞の機能的発達に重要であることが示唆された。また、PH cellは皮質下に軸索を投射していることから、例えば前頭前野−視床間の機能的連絡の低下が前頭葉機能の低下につながる可能性が示唆された。


(1) Nakada T*, Toyoda F*, Matsuda K*, Nakakura T, Hasunuma I, Yamamoto K, Onoue S, Yokosuka M, Kikuyama S.  *These authors contributed equally to this work.
Imorin: a sexual attractiveness pheromone in female red-bellied newts (Cynops pyrrhogaster).
Scientific Reports 7:41334, 2017

雄イモリが雌に対してプロポーズをする前に雌が雄を惹きつけるフェロモンを初めて示した。そのフェロモンはアミノ酸3残基でできたペプチドで、卵管の繊毛細胞でつくられて水中に放出され、雄に受け取られる。このフェロモンは雌がつくるペプチド性のフェロモンという点において脊椎動物で初めてのものである。これをアイモリン(imorin)*と名付けた。雄は求愛のために雌を惹き付けておくのにソデフリンというフェロモンが必要であることが知られている。 したがって、雌のアイモリンと雄のソデフリンによる化学信号が順序だって働くことにより生殖を効率よく成功に導くと考えられる。
*古語でイモ(妹)は「恋人・妻」をさす。先頭にアを付したのは、英名にするとiがアイと発音されるため。


☆学会発表
Sugioka M, Saito Y
ATP-induced current responses in the rat prepositus hypogrossi nucleus neurons.
第40回日本神経科学大会 幕張メッセ 7月22日発表

Saito Y, Yanagawa Y
Neuronal and excitatory network properties of the rat brainstem nucleus that participate in the vertical gaze holding.
第40回日本神経科学大会 幕張メッセ 7月22日発表

Sugimura T, Kim R, Bito H, Yoshimura Y, Komatsu Y
Monocular deprivation-induced changes in excitatory synaptic transmission in layer 2/3 pyramidal neurons of rat visual cortex
第40回日本神経科学大会 幕張メッセ 7月22日発表


《2016年》
☆論文発表

(2) Takahashi H, Ogawa Y, Yoshihara S, Asahina R, Kinoshita M, Kitano T, Kitsuki M, Tatsumi K, Okuda M, Tatsumi K, Wanaka A, Hirai H, Stern PL, Tsuboi A.
A Subtype of olfactory bulb interneurons is required for odor detection and discrimination behaviors.
The Journal of Neuroscience 36: 8210-8227, 2016

我々はこれまでに、嗅球顆粒細胞で嗅覚体験に依存して発現する因子として、1回膜貫通型糖タンパク質5T4を見出した.5T4を発現する顆粒細胞(5T4 GCs)は介在ニューロンのサブタイプの一つで,5T4はその樹状突起の分枝を制御している.本研究では,嗅球スライスを用いた電気生理学的実験および行動解析を行い,5T4の機能的役割を調べた.光遺伝学的刺激により5T4 GCを興奮させると,僧帽細胞(MC)と外房飾細胞(ETC)にGABA作動性の後シナプス電流応答が誘発され,5T4 GCがETCとMCとに対して抑制性のシナプス結合を持つことがわかった.5T4欠損マウスのETCでは,GCからの抑制性シナプスが野生型マウスよりも減少していた.さらに5T4欠損マウスでは,5T4 GCへの興奮性シナプスが減少していた.嗅覚行動テストでは,5T4欠損マウスは野生型マウスよりもにおい検知閾値が高かった.また,におい弁別学習においても障害が見られた.これらの結果は,5T4の欠如が5T4 GCからETCへの抑制性入力および5T4 GCへの興奮性入力を減弱させることにより,嗅覚行動の障害をもたらしたことを示しており,5T4 GCが嗅覚検知や嗅覚弁別に必須の役割を果たしていることを示唆している.



(1) Zhang Y, Yanagawa Y, Saito Y*.
Nicotinic acetylcholine receptor-mediated responses in medial vestibular and prepositus hypoglossi nuclei neurons showing distinct neurotransmitter phenotypes.  
Journal of Neurophysiology 115: 2649-2657
, 2016

これまでの我々の研究において、視線制御に関与する舌下神経前位核(PHN)ではニコチン性アセチルコリン(nACh)受容体が優先的に発現していることを明らかにした(Zhang et al. 2014)。そこで本研究では、nACh受容体の発現様式とニューロンの種類との関係について調べた。その結果、nAChに対する応答は、時間経過の速いタイプ(Fタイプ)、遅いタイプ(Sタイプ)、両方の性質を持つタイプ(FSタイプ)の3種類あり、グルタミン酸作動性ニューロンではSタイプが、抑制性ニューロンではFタイプが主に観察された。薬理学的解析によりFタイプとSタイプはそれぞれα7とnon-α7(α4β2)サブユニットの発現によって生じていることが明らかになった。これらの知見により、PHNにおいて発現するnACh受容体のサブタイプがニューロンの種類によって異なっていることが初めて明らかにされ、PHNでのAChによる修飾機構の解明がより進展することが期待される。


☆著書
豊田ふみよ・関隆晴(2016
「細胞レベルで測る個体の調節」

渥美ら編「自然科学のためのはかる百科」
第3章第8項:丸善出版
求:p.384-393.


豊田ふみよ 「両生類の求愛・性行動とホルモン」、日本比較内分泌学会編「ホルモンから見た生命現象と進化」シリーズIV「求愛・性行動と脳の性分化」第3章 : 裳華房出版:p.33-52.


☆学会発表
豊田 ふみよ
アカハライモリ雄誘引物質に対する鋤鼻上皮細胞の感受性の性およびホルモン依存症
第41回日本比較内分泌学会大会およびシンポジウム 相模原市 1210


Toyoda F, Nakada T, Haraguchi S, Yamamoto K, Tsutsui K, Kikuyama S.
Abdominal gland-derived steroids in the newt, Cynops pyrrhogaster may act as pheromones

第39回日本神経科学大会 横浜 7月23日


Sugioka M, Saito Y
Modulation of neuronal activity via ATP in rat prepositus hypogrossi nucleus

第39回日本神経科学大会 横浜 7月21日


Takahashi H,  Yoshihara S,  Ogawa Y, Asahina R, Kinoshita M, Kitano T, Tsuboi A.
A specific subtype of olfactory bulb interneurons is necessary for odor-detection and discrimination behaviors
第39回日本神経科学大会 横浜 7月21日


Sugioka M, Saito Y.
Purinergic modulation of neuronal activity in the prepositus hypogrossi nucleus. 

93回日本生理学会大会 札幌 322
 


☆シンポジウム発表
豊田 ふみよ
両生類の求愛・性行動とホルモン

第41回日本比較内分泌学会大会およびシンポジウム 相模原市 1210


《2015年》
☆論文発表
(2) Toyoda F, Hasunuma I, Nakada T, Haraguchi S, Tsutsui K, Kikuyama S
.
Possible hormonal interaction for eliciting courtship behavior in the male newt, Cynops pyrrhogaster

General and Comparative Endocrinology 224: 96-103, 2015

両生類の生殖行動は、他の脊椎動物と同様に複数のホルモン物質によりコントロールされている。われわれはアカハライモリの雄が雌に対して行う求愛行動はプロラクチン(PRL)、アルギニンバソトシン(AVT) 、雄性ホルモンおよび7α-ヒドロキシプレグネノロンが脳に作用することにより引き起こされることを明らかにしてきた。そこで、行動発現におけるこれらのホルモンの相互作用を明らかにするために、それぞれの物質の作用を阻害した場合に他の物質でそれを補えるか否かを調べた。その結果、PRLとAVTは7α-ヒドロキシプレグネノロンニューロンの作用を亢進すること、PRLと雄性ホルモンはAVT系を活性化して行動を引き起こすこと、7α-ヒドロキシプレグネノロンは求愛行動の発現率を促進するがAVTは求愛行動の頻度を促進するなど作用に違いがあること、がわかった


(1) Saito Y*, Zhang Y, Yanagawa Y.
Electrophysiological and morphological properties of neurons in the prepositus hypoglossi nucleus that express both ChAT and VGAT in a double-transgenic rat model.
European Journal of Neuroscience 41: 1036-1048, 2015


視線制御に関与する舌下神経前位核(PHN)ではアセチルコリンとGABAまたはグリシンを共に持つニューロンの存在は知られていたが、それらがどのような特徴を持つのかは不明であった。本研究では、コリン作動性ニューロンがtdTomatoという赤色蛍光を発現するトランスジェニック(TG)ラットと抑制性ニューロンがVenusという黄緑色蛍光を発現するTGラットを交配させて2重TGラットを作製し、PHNにおいてtdTomatoVenusを共に発現するニューロン(D+ ニューロン)の特性を調べた。その結果、主なD+ ニューロンはスパイクの発生が遅れる発火パターンを示し、下オリーブ核への投射やPHN内のネットワークに関与していることが明らかになった。


☆総説

豊田 ふみよ 「日本味と匂学会誌」 Vol.22 No.2 PP.125-130 2015年8月
「イモリ性行動発現とフェロモン作用の内分泌調節」


☆学会発表

Saito Y , Yanagawa Y.
Different firing response properties of the rat prepositus hypoglossi nucleus neurons that exhibit distinct firing patterns.
 38回日本神経科学大会  神戸 728

Toyoda F, Hasunuma I, Nakada T, Haraguchi S, Tsutsui K, Kikuyama S. 
Possible hormonal interaction for eliciting courtship behavior in the male
newt, Cynops pyrrhogaster.  
38回日本神経科学大会  神戸 728

Takahashi H, Yoshihara S, Ogawa Y, Kinishita M, Asahina R, Tsuboi A.
A specific subset of newborn granule cells in the olfactory bulb are required for maintaining odor-detection thresholds and acquiring two-odor discrimination tasks.   第38回日本神経科学大会  神戸 7月29日

Yoshino H, Yamamuro K, Ogawa Y, Okamura K, Saito Y.
Social ioslation during the critical period and excitatory neuronal activity in mouse medial prefrontal cortex.   第38回日本神経科学大会  神戸 7月29日


Yamamuro K, Yoshino H,
Ogawa Y, Okamura K, Kishimoto T.
Social isolation during critical period causes reduced excitatory inputs onto mouse medial prefrontal cortex neurons in adulthood.     第92回日本生理学会大会 神戸 3月21日

Takahashi H, Yoshihara S, Ogawa Y, Asahina R, Tamada Y, Tsuboi A.
5T4 oncofetal trophoblast glycoprotein regulates the sensory experience-dependent dendritic development in newborn olfactory bulb interneurons.     第92回日本生理学会大会 神戸 3月23日


2014年までの業績




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