双極性障害モデル動物確立のための遺伝子改変動物における行動学的・生理学的検討

转基因动物的行为和生理研究，用于建立双相情感障碍模型动物

• 批准号: 15790644
• 负责人: 窪田 美恵
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15790644/
• 关键词: mitochondria; polymerase γ; calcium signaling; inositol 1,4,5-trisphosphate; hippocampus; G protein-coupled receptor; calcium imaging; patch clamp recording; ミトコンドリア; 双極性障害; カルシウムシグナリング; 代謝型グルタミン酸受容体; 小胞体; 電気生理学

双極性障害モデルマウス確立のため作製された脳内mtDNA変異蓄積マウスにおける細胞内Ca^<2+>制御機能を調べた。前年度までに海馬スライス標本を用いてアゴニスト刺激によるIP_3産生を介したCa^<2+>動態を記録した。その結果、mtDNA変異蓄積マウスでは野生型マウスに比べCa^<2+>上昇がおこりにくい傾向があった。mtDNA変異蓄積のオルガネラレベルへの影響を直接的に探索するため、以下の実験系を確立した。mtDNA変異蓄積マウス前脳をホモジナイズし、ショ糖密度勾配法によりミトコンドリア分画を単離した。ミクロセル内にて既知濃度のCa^<2+>液を加え、ミトコンドリアによるCa^<2+>とりこみ能を観察した。ミトコンドリアは膜内外のプロトン濃度勾配を使って駆動するCa^<2+>ユニポーターにより、内膜側へCa^<2+>をとりこむことが知られている。また、そのときの膜電位差の消失に伴ってmPTP開口が引き起こされる。Ca^<2+>とりこみ速度、およびCa^<2+>液のくりかえし投与後に引き起こされるmPTP開口までの必要量を閾値量として測定した。その結果、ミトコンドリアDNAにコードされる蛋白質(Complex I)を含む一連の電子伝達系を動かす基質であるグルタミン酸を用いた場合にはmtDNA変異蓄積マウスで取り込み速度の亢進が観察された。一方、核遺伝子にコードされる蛋白質のみから構成されるComplex IIの基質となるコハク酸を用いて測定したところ、取り込み速度、およびmPTP開口の閾値は野生型と同様であった。なお、膜電位感受性色素JC-1で染色した結果からは変異マウスにおける膜電位低下は認められず、組織標本での活性染色像からも、特にComplex I活性低下は認められなかった。これらのことからmtDNA変異を起因とした神経細胞のCa^<2+>代謝変化は各ミトコンドリアにおけるCa^<2+>とりこみ能亢進によると示唆された。

研究了脑MTDNA突变 - 蓄积小鼠的细胞内Ca^<2+>调节功能，以建立双相情感障碍模型小鼠。直到上一年，海马切片标本都用于通过激动剂刺激的IP_3生产来记录Ca^<2+>动力学。结果，小鼠比野生型小鼠有增加Ca^<2+>的趋势要少增加Ca^<2+>。为了直接探索mtDNA突变积累对细胞器水平的影响，建立了以下实验系统。将mtDNA突变积累的前脑匀浆，并通过蔗糖密度梯度方法分离线粒体级分。在微电池中添加了已知浓度的Ca^<2+>溶液，并观察到线粒体合并Ca^<2+>的能力。已知线粒体通过CA^<2+> UNIPORTERS将Ca^<2+>掺入内膜中，这是由膜内质子质子浓度梯度驱动的。此外，此时膜电位差的消失会导致MPTP开口。在重复给药Ca^<2+>溶液后，Ca^<2+>的摄入率和最高诱导的MPTP打开量所需的量被测量为阈值。结果，当使用谷氨酸（一种驱动包含由线粒体DNA编码的蛋白质（复合物I）的蛋白质）的谷氨酸时，在积聚mtDNA突变的小鼠中增加了摄取速率。另一方面，当使用琥珀酸测量时，琥珀酸是复合物II的底物，仅由由核基因编码的蛋白质组成，MPTP开放的摄取速率和阈值与野生型相同。顺便说一句，用膜电位敏感染料JC-1染色显示突变小鼠的膜电位没有降低，并且在组织样品的主动染色图像中未观察到复合物I活性的降低。这些结果表明，由mtDNA突变引起的神经元细胞的代谢变化是由于每个线粒体中Ca^<2+>的掺入增加所致。