脳損傷後の機能回復を促す神経回路再編機構の解明

阐明促进脑损伤后功能恢复的神经回路重组机制

基本信息

批准号：
20J13844
负责人：
張理正
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J13844/
关键词：
神経発芽大脳皮質皮質中脳路

项目摘要

脳損傷後、代償的な回路の形成によって機能回復が生ずる。大脳皮質運動野から中脳への投射系は、本来同側性であるが、一側性の大脳損傷により対側性の投射が出現することが知られている。その分子機構を解明するため、幼若時マウスでの大脳半球除去モデルを用い、損傷側中脳で発現する誘引性因子により軸索投射再編が行われるという仮説を立て研究を行った。まず、RNAseq法を用いて損傷側中脳で発現上昇した遺伝子を調べたところ、多くのグリア細胞由来の分子が発現上昇していた。さらに、グリア細胞の分布や形態を調べると、損傷側中脳で活性化されたミクログリアならびにアストロサイトの数の増大が見出された。これらグリア細胞由来分子の軸索投射形成に対する作用をin vivoで調べるために、ゲノム編集ツールCRISPR/Cas9と子宮内電気穿孔法で遺伝子を欠損させる方法を用い、候補分子の受容体を起源となる皮質ニューロンで欠損させる実験を行った。その結果、インテグリンベータ3または神経栄養受容体チロシンキナーゼ2を欠損させた際、代償的回路の形成が著しく阻害された。以上より、一側性大脳除去後、損傷側中脳で活性化されたグリア細胞が発現する軸索成長関連因子が、上記受容体を介して健常側大脳皮質ニューロン軸索からの神経発芽を促進することにより、対側性投射形成と言う神経回路再編に寄与することが示唆された。

脑损伤后，功能恢复是通过补偿电路的形成而发生的。从脑运动区域到中脑的投影系统本质上是同侧的，但众所周知，对侧投影是由于单侧脑损伤而发生的。为了阐明分子机制，我们在年轻小鼠中使用了脑半球去除模型，并假设轴突投射重组是由于受伤的中脑表达的吸引因子而发生的。首先，当我们使用RNASEQ方法检查受伤的中脑中升高的基因时，许多衍生自胶质细胞的分子被升高。此外，当检查了神经胶质细胞分布和形态时，发现受伤的中脑中激活的小胶质细胞和星形胶质细胞的数量增加。为了研究这些神经胶质衍生的分子对体内轴突投影形成的影响，我们进行了实验，其中使用基因组编辑工具CRISPR/CAS9和腹腔内电器饰面，候选分子的受体在起源的皮质神经元中缺乏。结果，整联蛋白β3或神经营养受体酪氨酸激酶2的缺乏显着抑制了补偿回路的形成。从上述情况下，已经提出，单侧脑清除后，由受伤的中脑中激活的神经胶质细胞表达的轴突生长相关因素有助于神经回路的重组，称为对比投射形成，通过通过上述受体从健康的脑皮质神经元轴突中促进神经发芽。