Signal transduction and motor control regulated through by direct and indirect pathways in the basal ganglia to the thalamus

信号转导和运动控制通过基底神经节到丘脑的直接和间接途径调节

• 批准号: 21K07257
• 负责人: 佐野 裕美
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Fujita Health University (2022)National Institute for Physiological Sciences (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K07257/
• 关键词: 大脳基底核; 随意運動; 線条体; パーキンソン病; 視床

大脳基底核は複数の神経核から成る脳領域であり、随意運動の制御に重要な役割を果たしている。線条体は大脳基底核を構成する脳領域の一つであり、ドパミンD1受容体あるいはD2受容体を発現するGABA作動性の二種類の投射ニューロンが存在する。一つは黒質網様部へ投射する線条体黒質投射ニューロン（直接路）であり、もう一つは淡蒼球外節、視床下核を介して黒質網様部へ投射する線条体－淡蒼球投射ニューロン（間接路）である。黒質網様部は直接路と間接路からの情報を受け取り、視床へとその情報を送る。これまでの研究から直接路は黒質網様部に対して抑制を引き起こし、間接路は黒質網様部に対して遅い興奮を引き起こすと考えられてきた。今年度は間接路を介する情報が黒質路や視床にどのように伝わるのかを解明するため、線条体－淡蒼球投射ニューロン（間接路）に光駆動性イオンチャネルであるチャネルロドプシン（channelrhodopsin-2, ChR2）を発現する遺伝子組換えマウスを利用して実験を行った。線条体－淡蒼球投射ニューロンの興奮を誘導するため線条体に微小光ファイバーを刺入し、黒質網様部あるいは視床に記録電極を刺入し、線条体の光刺激に対する応答を細胞外単一ユニット記録により記録した。光刺激に対して黒質網様部では興奮が認められ、視床では弱いが抑制が認められた。さらに、この遺伝子組換えマウスの脳内に薬剤を注入することによりパーキンソン病モデルマウスを作製し、同様の実験を行った。黒質網様部では光刺激に対して興奮が認められ、視床でも弱いものの抑制が認められた。この黒質網様部での興奮や視床での抑制は間接路を介するものであると考えられ、正常マウスとパーキンソン病モデルマウスでの応答に違いがあるのかどうか、詳細な比較解析を行う必要がある。

基底神经节是由多个神经核组成的大脑区域，在控制随意运动方面发挥着重要作用。纹状体是构成基底神经节的大脑区域之一，包含两种表达多巴胺 D1 或 D2 受体的 GABA 能投射神经元。一个是投射到黑质网状层的纹状体黑质投射神经元（直接路径），另一个是通过苍白球外节和丘脑底核投射到黑质网状层的线，它是纹状体-苍白球投射神经元（间接途径）。黑质网状肌从直接和间接途径接收信息并将信息发送到丘脑。先前的研究表明，直接途径导致黑质网状肌的抑制，间接途径导致黑质网状肌的缓慢兴奋。今年，为了阐明信息如何通过间接途径传递到黑质束和丘脑，我们将光驱动离子通道视紫红质引入纹状体苍白球投射神经元（间接途径-2，ChR2）。 ）用于实验。为了诱导纹状体-苍白球投射神经元的兴奋，将一根小光纤插入纹状体，并将记录电极插入黑质网状部或丘脑，以测量纹状体对光刺激的反应。细胞外单单位记录。黑质网状肌对光刺激有兴奋反应，丘脑有弱抑制反应。此外，通过向这种转基因小鼠的大脑中注射药物，创建了帕金森病模型小鼠，并进行了类似的实验。在黑质网状肌中观察到对光刺激的兴奋反应，在丘脑中也观察到抑制，尽管很弱。这种黑质网状层的兴奋和丘脑的抑制被认为是通过间接途径介导的，需要进行详细的比较分析以确定正常小鼠和帕金森病模型小鼠之间的反应是否存在差异。

项目成果

大脳基底核の回路変動と運動制御との関係

基底节电路波动与运动控制之间的关系

• 发表时间: 2021
• 作者: 池 成基;新井宏典;宇津欣和;池田大輔;上田智朗;福島健太郎;小山大輔;池添隆之;細野奈穂子;山内高弘;吉本五一;小林敬宏; 高橋直人;堀口拓人;井山 諭;諫田淳也;近藤 健;伊豆津宏二;湯田淳一朗;南 陽介;佐野裕美
• 通讯作者: 佐野裕美

Dopamine drives neuronal excitability via KCNQ channel phosphorylation for reward behavior

• DOI: 10.1016/j.celrep.2022.111309
• 发表时间: 2022-09-06
• 期刊: CELL REPORTS
• 影响因子: 8.8
• 作者: Tsuboi，Daisuke;Otsuka，Takeshi;Kaibuchi，Kozo
• 通讯作者: Kaibuchi，Kozo

The effects of zonisamide, an anti-parkinsonian drug, on L-DOPA-induced dyskinesia in Parkinson’s disease model mice

抗帕金森病药物唑尼沙胺对左旋多巴诱导的帕金森病模型小鼠运动障碍的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Hiromi Sano;Atsushi Nambu
• 通讯作者: Atsushi Nambu

Activation of the PKA/Rap1 cascade ameliorates motor symptoms in a mouse model of Parkinson’s disease

PKA/Rap1 级联的激活可改善帕金森病小鼠模型的运动症状

• 发表时间: 2023
• 作者: Sano H;Kobayashi K;Kaibuchi K
• 通讯作者: Kaibuchi K

Pathophysiological changes of the basal ganglia in Parkinson’s disease and drug addiction

帕金森病和药物成瘾中基底神经节的病理生理变化

• 发表时间: 2022
• 作者: Masahiro Kitabatake;Shoichiro Saito;Noriko Ouji-Sageshima;Akihisa Oda;Atsushi Hara;Tatsuro Ogawa;Shigeyuki Shichino;Satoshi Ueha;Kouji Matsushima;Toshihiro Ito;Jungmin OH;腫瘍崩壊症候群に対するメタボローム解析による代謝産物の変動;Hiromi Sano
• 通讯作者: Hiromi Sano