脳におけるグリア伝達物質(D-セリン)の機能解析

大脑中神经胶质递质（D-丝氨酸）的功能分析

• 批准号: 18053008
• 负责人: 森 寿
• 金额: $ 3.2万
• 依托单位: University of Toyama
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18053008/
• 关键词: D-セリン; セリンラセマーゼ; NMDA受容体; 遺伝子ノックアウトマウス; 神経細胞死; アストロサト; 遺伝子操作マウス; Cre; ES細胞

D-セリンは、グリア細胞由来神経伝達物質としてNMDA型グルタミン酸受容体の活性制御に関わると共に、神経細胞死や統合失調症などの脳病態にも関わる可能性があると示唆されてきた。しかしながら個体レベルでのD-セリンの機能は必ずしも明確になっていなかった。そこで、本研究では、D-セリンの機能を個体レベルで検証することを目的とし、D-セリンの合成を担うセリンラセミ化酵素(SR)遺伝子のノックアウト(KO)マウスを作製し解析した。SR-KOマウス系統では、ホモ接合体が得られWestern blot法によりSR蛋白質の消失を確認した。この結果から、SRは生存や発達や繁殖には必須でないことが分かった。また、脳内D-セリン量を測定したところ、野生型マウスの1/10程度に低下していた。従って、SRが脳内D-セリンの主要な合成酵素である事が明らかになった。SR-KOマウスを陰性コントロールとして、野生型マウスにおけるSRの発現分布を調べたところ、成体マウスでは終脳を中心とした神経細胞に発現していた。細胞マーカーを用いた解析により、大脳皮質や海馬においてはグルタミン酸作動性神経細胞、線条体においてはGABA作動性神経細胞に主に発現している事を見出した。さらに、SR-KOマウスにおけるNMDA受容体の機能を調べるために、大脳皮質内にNMDAを直接注入して観察されるNMDA依存的な興奮性神経細胞死を観察したところ、KOマウスでは、傷害領域が野生型に比べて有意に縮小していた。NMDAとD-セリンを共注入するとこの効果は検出されなかった事から、SRにより合成されるD-セリンが、個体レベルでNMDA受容体の機能制御に関わる事を明らかにした。これらの結果とSRが神経細胞に存在する事から、D-セリンは神経細胞由来神経機能修飾因子と考えられた。

D-丝氨酸作为一种胶质细胞源性神经递质，参与调节 NMDA 型谷氨酸受体的活性，有人认为它也可能参与神经元死亡和精神分裂症等脑部病理。然而，D-丝氨酸在个体水平上的功能并不总是清楚的。因此，在本研究中，我们创建并分析了负责合成D-丝氨酸的丝氨酸消旋酶（SR）基因的敲除（KO）小鼠，目的是在个体水平上验证D-丝氨酸的功能。在SR-KO小鼠品系中获得纯合子，并通过蛋白质印迹证实SR蛋白的丢失。这些结果表明，SR 对于生存、发育和繁殖并不是必需的。此外，当测量大脑中的D-丝氨酸含量时，发现其减少至野生型小鼠的约1/10。因此，很明显SR是大脑中D-丝氨酸的主要合成酶。以SR-KO小鼠作为阴性对照，我们研究了野生型小鼠中SR的表达分布，发现成年小鼠中SR主要在端脑神经元中表达。细胞标记物分析表明，它主要表达于大脑皮层和海马的谷氨酸能神经元以及纹状体的GABA能神经元。此外，为了研究 SR-KO 小鼠中 NMDA 受体的功能，我们将 NMDA 直接注射到大脑皮层，观察到与野生型相比，NMDA 依赖性兴奋性神经元死亡显着减少。当NMDA和D-丝氨酸共注射时，没有检测到这种效应，表明SR合成的D-丝氨酸参与了个体水平上NMDA受体功能的调节。基于这些结果以及SR存在于神经元中的事实，D-丝氨酸被认为是源自神经元的神经元功能调节剂。

项目成果

脳神経科学イラストレイテッド改訂第2版、(分担執筆)序論(p20-41),神経伝達物質と受容体(p197-203)

《神经科学图解》第二修订版，（合着）简介（第 20-41 页）、神经递质和受体（第 197-203 页）

• 发表时间: 2006
• 作者: Zhao;Y. L. and Mori;H.;森 寿
• 通讯作者: 森 寿

Study of D-serine function in vivo by establishing and analysis of serine racemase knockout mouse

通过丝氨酸消旋酶敲除小鼠的建立和分析研究D-丝氨酸的体内功能

• 发表时间: 2007
• 作者: Zhao;Y. L. and Mori;H.
• 通讯作者: H.

セリンラセマーゼノックアウトマウスを用いた脳内D-セリンの機能解析

使用丝氨酸消旋酶敲除小鼠进行大脑中 D-丝氨酸的功能分析

• 发表时间: 2007
• 作者: S;Ito;et. al.;崎村 建司;渡邊 裕美;趙 英らん
• 通讯作者: 趙 英らん

Effects of FAK ablation on cerebellar foliation, Bergmann glia positioning and climbing fiber territory on Purkinje cells

• DOI: 10.1111/j.1460-9568.2008.06069.x
• 发表时间: 2008-02-01
• 期刊: EUROPEAN JOURNAL OF NEUROSCIENCE
• 影响因子: 3.4
• 作者: Watanabe, Fumihiro;Miyazaki, Taisuke;Mishina, Masayoshi
• 通讯作者: Mishina, Masayoshi

Role of D-serine in the mammalian brain

D-丝氨酸在哺乳动物大脑中的作用

• 发表时间: 2007
• 期刊: BRAIN and NERVE 59
• 作者: Watanabe;F.;Miyazaki;T.;Takeuchi;T.;Fukaya;M.;Nomura;T.;Noguchi;S.;Mori;H.;Sakimura;K;Watanabe M.;Mishina;M;Zhao YL. Mori H.
• 通讯作者: Zhao YL. Mori H.