（様式３） 論 文 内 容 の 要 旨 氏 名 平田 晴菜 Caspr フ ァ ミ リ ー は neurexin ス ー パ ー フ ァ ミ リ ー に 属 す る 細 胞 接 着 分 子 で あ る 。近 年 、 脳 機 能 に お け る 細 胞 接 着 分 子 が 持 つ 役 割 が 注 目 さ れ て い る 。 特 に Caspr フ ァ ミ リ ー の Caspr2 と Caspr4 は 自 閉 ス ペ ク ト ラ ム 症 原 因 候 補 遺 伝 子 の 1 つ と し て 挙 げ ら れ て い る 。 Caspr3 は 、 2002 年 に Spiegel ら に よ っ て 同 定 さ れ た 。 ま た 2015 年 に は ク ロ ー ン 病 患 者 の 大 腸 で 、 Caspr3 の mRNA が 増 加 し て い る こ と が 報 告 さ れ た 。 し か し 、 Caspr3 と 脳 機 能 と の 関 連 に つ い て は 報 告 が な い 。Caspr3 は 大 脳 の 広 い 範 囲 で mRNA の 発 現 が 見 ら れ て い る ことから、運動、認知、記憶、情動など様々な機能に関与する可能性が考えられる。本 研 究 で は 、 Caspr3 の マ ウ ス 脳 に お け る 機 能 的 意 義 を 明 ら か に す る こ と を 目 的 と し 、 脳 内 で の 局 在 解 析 お よ び Caspr3 遺 伝 子 欠 損 型 （ KO） マ ウ ス の 行 動 解 析 を 行 っ た 。 ま ず 、 Caspr3 が ど の 時 期 に 強 く 発 現 す る の か を 調 べ る た め に 、 Westernblotting に よ り 、発 達 に 伴 う Caspr3 の タ ン パ ク 質 発 現 変 化 を 調 べ た 。Caspr3 は 胎 生 期 か ら 発 現 し て お り 、生 後 1、2 週 間 で ピ ー ク を 迎 え 、成 体 で は ほ と ん ど 発 現 し て い な か っ た 。こ の こ と か ら Caspr3 は 、 発 達 期 の 脳 に お い て 重 要 な 役 割 を 持 つ こ と が 示 唆 さ れ た 。 次 に 、脳 内 に お け る Caspr3 の 発 現 領 域 お よ び 細 胞 を 明 ら か に す る た め 、免 疫 組 織 染 色 を 行 っ た 。Caspr3 は 胎 生 期 か ら 成 体 ま で 、線 条 体 を 含 む 大 脳 基 底 核 に 強 く 発 現 し て い た 。 Caspr3 の 発 現 が 最 も 強 い 生 後 1 週 間 の マ ウ ス 脳 で は 、Caspr3 は ア セ チ ル コ リ ン 作 動 性 イ ン タ ー ニ ュ ー ロ ン と 、 一 部 の 投 射 ニ ュ ー ロ ン mediumspinyneuron（ MSN） に 局 在 し て い た。大脳基底核の神経回路は、投射様式によって直接路と間接路の 2 つに分けられる。 ま た 線 条 体 に は 、 matrix と striosome と 呼 ば れ る 2 つ の コ ン パ ー ト メ ン ト が 存 在 す る 。 MSN は 各 経 路 お よ び 各 コ ン パ ー ト メ ン ト に 存 在 し 、そ れ ぞ れ マ ー カ ー タ ン パ ク 質 で 区 別 で き る 。各 経 路 お よ び コ ン パ ー ト メ ン ト の MSN に お け る Caspr3 の 発 現 を 、マ ー カ ー タ ン パ ク 質 と の 免 疫 蛍 光 二 重 染 色 に よ り 調 べ と こ ろ 、 Caspr3 は 両 方 の 経 路 お よ び コ ン パ ー ト メ ン ト の MSN に 発 現 し て い た 。 こ れ ら の 結 果 か ら 、 Caspr3 は 経 路 や コ ン パ ー ト メ ン ト 特 異 的 で は な い こ と が 示 唆 さ れ た 。ま た MSN は 、生 後 2 週 間 の 間 に 形 態 学 的 お よ び 生 理 学 的 に 変 化 し 成 熟 す る 。 こ の こ と か ら Caspr3 は 、 特 定 の 機 能 に 関 わ る MSN の 発 達 お よ び成熟に関与することが考えられる。 大脳基底核は主に運動機能を担う領域であり、大脳基底核の損傷はパーキンソン病や ハ ン チ ン ト ン 病 と い っ た 不 随 意 運 動 を 引 き 起 こ す 。Caspr3KO マ ウ ス に は 、顕 著 な 運 動 障 害 は 認 め ら れ て い な い 。し か し 、目 視 で は 確 認 で き な い 行 動 学 的 異 常 が 、Caspr3KO マ ウ スに見られる可能性があると考えた。そこで運動機能の評価を中心とした行動テストバ ッ テ リ ー を 組 み 、Caspr3KO マ ウ ス の 行 動 解 析 を 行 っ た 。Caspr3KO マ ウ ス は 自 発 活 動 量 、 作業記憶、恐怖条件付け学習、驚愕反応、痛覚などの機能に異常はなかった。自閉スペ ク ト ラ ム 症 原 因 候 補 遺 伝 子 の Caspr2 お よ び Caspr4 の KO マ ウ ス で は 、社 会 性 行 動 の 低 下 や 不 安 様 行 動 の 増 加 が み ら れ る 。 し か し Caspr3KO マ ウ ス は 、 こ れ ら の 行 動 に も 異 常 が なかった。一方、運動協調性および運動学習能力を検討する加速式ロータロッドテスト 1 を 5 日 間 行 っ た と こ ろ 、Caspr3KO マ ウ ス は 初 期 の 運 動 パ フ ォ ー マ ン ス が 野 生 型（ WT）マ ウ ス に 比 べ て 低 か っ た 。 後 半 の 運 動 パ フ ォ ー マ ン ス は WT マ ウ ス と 変 わ ら な い こ と か ら 、 Caspr3KO マ ウ ス の 運 動 協 調 性 に は 異 常 が な い と 考 え ら れ る 。そ こ で 5 日 間 の 運 動 パ フ ォ ー マ ン ス ス コ ア か ら 、各 日 の 運 動 学 習 率 を 算 出 し た 。Caspr3KO マ ウ ス は 、初 日 の 運 動 学 習 率 が WT マ ウ ス に 比 べ て 有 意 に 低 か っ た 。こ の こ と か ら 、Caspr3 が 運 動 学 習 に 関 与 し て いることが示唆された。 先行研究では、加速式ロータロッドテストによる運動後のマウス脳において背側線条 体 、小 脳 、運 動 皮 質 、帯 状 皮 質 で 神 経 活 性 化 マ ー カ ー c-Fos の 発 現 が 増 加 す る こ と が 報 告 さ れ て い る 。そ こ で 、Caspr3KO マ ウ ス 脳 の 運 動 関 連 領 域 に お け る 運 動 後 の 神 経 活 性 化 を 、 c-Fos 抗 体 を 用 い た 免 疫 染 色 に よ り 調 べ た 。 2 要 因 分 散 分 析 の 結 果 か ら 、 背 側 線 条 体 の c-Fos 陽 性 細 胞 数 に 対 し て 、遺 伝 子 型 と 運 動 の 交 互 作 用 に 有 意 性 が み ら れ た 。ま た 多 重 比 較 検 定 の 結 果 、 Caspr3KO マ ウ ス の 運 動 後 の 背 側 線 条 体 の c-Fos 発 現 細 胞 数 は 、 WT マ ウ ス に 比 べ て 少 な い こ と が 明 ら か に な っ た 。一 方 、小 脳 と 運 動 皮 質 、帯 状 皮 質 で は 、Caspr3 WT マ ウ ス と KO マ ウ ス の 間 で c-Fos 発 現 細 胞 数 の 有 意 な 差 は み ら れ な か っ た 。 以 上 の こ と か ら 、 Caspr3 が 運 動 に よ る 背 側 線 条 体 の 神 経 活 性 化 に 必 要 で あ る こ と が 示 唆 さ れ 、 Caspr3 が 運 動 学 習 に お い て 重 要 な 役 割 を 持 つ こ と が 考 え ら れ る 。 本研究の結果は、線条体が担う運動学習の分子メカニズム解明につながることが期待さ れる。また近年では、パーキンソン病患者のバランスの不安定性および歩行障害の治療と し て 、運 動 学 習 に 基 づ い た 運 動 療 法 が 用 い ら れ て い る 。Caspr3の 機 能 解 明 は 、運 動 学 習 の 基 礎 研 究 と し て 貢 献 で き る も の で あ り 、運 動 学 習 研 究 の 発 展 は 運 動 障 害 の リ ハ ビ リ テ ー ションに役立つことが期待できる。 2
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