海馬

「神経ステロイドは脳海馬の記憶学習を制御するメディエータ」

■背景
新しい情報伝達物質のスーパーファミリーとして、神経ステロイドが脳神経で独自に合成されていることを発見したので、これがどういう機能をもつのか？を調べるのが課題。
情報伝達物質として勢力を2分するペプチド系と異なり、ステロイド系は長いあいだ脳では合成されないとされてきた。

図１　海馬神経で、記憶の書き込みLTPと消去LTDが行われるときに、同時にシナプスで神経ステロイド（男性・女性ホルモン）合成が起こり→　シナプスのステロイド受容体に作用して、急性的に LTPの強化やLTDの強化が行われる様子を、描いたモデル。
男性・女性ホルモンはスパイン（シナプス後部）の密度を維持して、シナプス伝達能力も維持する。

図２　海馬の男性ホルモン合成酵素 P450(17a) の組織染色（左）とそれがCA1神経細胞に局在していることを示した図（右）。海馬は精巣と独立に男性ホルモンを合成する。
中国の宦官は、脳が男性ホルモンを合成していたので、生殖器が無くても記憶力は低下しなかったわけです。

図３　海馬スライスの単一神経細胞に蛍光色素をマイクロインジェクションした図。 これを共焦点顕微鏡で3次元断層撮影し→Spiso-3D ソフトで解析してスパインの密度と頭部構造を解析する。

■研究概要
脳海馬での記憶のメカニズムを生物物理学と分子細胞生物学で解明する研究を行っている。神経シナプス伝達に伴う、電気信号、シナプスの構造変化、神経ステロイドによるモジュレーション、などを解析している。脳は論理的と言うよりも、感情的なコンピュータであり、脳海馬の記憶学習は感情・精神に強く依存している。感情・精神を制御する伝達物質の神経ステロイドは局所的に急性的に記憶学習を制御する。

■科学的・社会的意義
更年期や老化に伴ってアルツハイマー病などの認知症が問題になっている。男性・女性ステロイドの補充療法は認知症の有力な治療法であり、世界中で1000万人に適用されている。本研究は、このホルモン補充療法が如何に効果を発揮しているかの分子機構を明らかにする意義がある。

■参考文献
1) Hojo Y et al. (2004). PNAS 101, 865-870
2) Mukai H et al. (2007) J Neurochem 100, 950-967
3) Ooishi Y et al. (2012) Cereb Cortex 4, 926-936
4) Mukai H et al. (2011) Cereb Cortex 21, 2704-27011
5) Okamoto M. et al. (2012) PNAS 109, 13100-13105

■良く使用する材料・機器
１）多電極電気生理
２）顕微光イメージング・共焦点顕微鏡・シナプス解析ソフト
３）ステロイドの質量分析

H25年度分野別専門委員
東京大学・総合文化・広域科学
川戸　佳　（かわとすぐる）
https://glia.c.u-tokyo.ac.jp