Three-lever operant behavior for rats measured with accelerometer and animal model for motor learning

取得学位 : 博士（保健学）, 学位授与番号 : 医博甲第1786号, 学位授与年月日 : 平成18年3月22日, 学位授与大学 : 金沢大学, 主査 : 細 正博, 副査 :生田 宗博, 能登谷 晶

Theobromine up-regulates cerebral brain-derived neurotrophic factor and facilitates motor learning in mice

Theobromine, which is a caffeine derivative, is the primary methylxanthine produced by Theobroma cacao. Theobromine works as a phosphodiesterase (PDE) inhibitor to increase intracellular cyclic adenosine monophosphate (cAMP). cAMP activates the cAMP-response element-binding protein (CREB), which is involved in a large variety of brain processes, including the induction of the brain-derived neurotrophic factor (BDNF). BDNF supports cell survival and neuronal functions, including learning and memory. Thus, cAMP/CREB/BDNF pathways play an important role in learning and memory. Here, we investigated whether orally administered theobromine could act as a PDE inhibitor centrally and affect cAMP/CREB/BDNF pathways and learning behavior in mice. The mice were divided into two groups. The control group (CN) was fed a normal diet, whereas the theobromine group (TB) was fed a diet supplemented with 0.05% theobromine for 30 days. We measured the levels of theobromine, phosphorylated vasodilator-stimulated phosphoprotein (p-VASP), phosphorylated CREB (p-CREB), and BDNF in the brain. p-VASP was used as an index of cAMP increases. Moreover, we analyzed the performance of the mice on a three-lever motor learning task. Theobromine was detectable in the brains of TB mice. The brain levels of p-VASP, p-CREB, and BDNF were higher in the TB mice compared with those in the CN mice. In addition, the TB mice performed better on the three-lever task than the CN mice did. These results strongly suggested that orally administered theobromine acted as a PDE inhibitor in the brain, and it augmented the cAMP/CREB/BDNF pathways and motor learning in mice. © 2016 Elsevier Inc.Embargo Period 12 month

Intracellular calcium level is an important factor influencing ion channel modulations by PLC-coupled metabotropic receptors in hippocampal neurons

Signaling pathways involving phospholipase C (PLC) are involved in various neural functions. Understanding how these pathways are regulated will lead to a better understanding of their roles in neural functions. Previous studies demonstrated that receptor-driven PLCβ activation depends on intracellular Ca2+ concentration ([Ca2+]i), suggesting the possibility that PLCβ-dependent cellular responses are basically Ca 2+ dependent. To test this possibility, we examined whether modulations of ion channels driven by PLC-coupled metabotropic receptors are sensitive to [Ca2+]i using cultured hippocampal neurons. Muscarinic activation triggered an inward current at -100 mV (the equilibrium potential for K+) in a subpopulation of neurons. This current response was suppressed by pirenzepine (an M1-preferring antagonist), PLC inhibitor, non-selective cation channel blocker, and lowering [Ca 2+]i. Using the neurons showing no response at -100 mV, effects of muscarinic activation on K+ channels were examined at -40 mV. Muscarinic activation induced a transient decrease of the holding outward current. This current response was mimicked and occluded by XE991, an M-current K+ channel blocker, suppressed by pirenzepine, PLC inhibitor and lowering [Ca2+]i, and enhanced by elevating [Ca 2+]i. Similar results were obtained when group I metabotropic glutamate receptors were activated instead of muscarinic receptors. These results clearly show that ion channel modulations driven by PLC-coupled metabotropic receptors are dependent on [Ca2+]i, supporting the hypothesis that cellular responses induced by receptor-driven PLCβ activation are basically Ca2+ dependent. © 2013 Elsevier B.V

若年健常女性の疲労や気分の自己評価尺度および唾液コルチゾール濃度に対する手工芸の影響

　作業療法における対象者の感情表出はポジティブな面とネガティブな面があり，セラピストが対象者に対応するうえで無視することのできない主観的評価である。作業療法では様々な作業・活動を利用し，感情表出の変化をプログラムの効果として検討することが多い。そのため，これらの効果を科学的な根拠に基づき示すことは重要である。　そこで今回，作業療法の治療手段の１ つである手工芸のうち「段通」を課題とし，若年健常女性１６ 名を対象に，疲労感や気分のVisual Analog Scale とストレスホルモンの１つコルチゾールに対する効果を検討した。作業は１ 回６０ 分とし，集団または個別の環境で各８ 回行った。集団環境では作業後に身体的疲労度は増強，気分は改善，唾液コルチゾール濃度は低下した。個別環境では身体的疲労度，気分および唾液コルチゾール濃度に有意な変化は認めなかった。また，気分と唾液コルチゾール濃度の間にやや相関関係があった。以上より，手工芸は気分の改善に有効だが，その効果は作業環境に影響される可能性が示唆された。　Craft activities are commonly used in occupational therapy, especially for patients withmental disorders. We examined the effects of the “Dantsu” craft on mood and stressusing both subjective (visual analog scale: VAS) and objective (salivary cortisol) measures.A total of 16 young healthy female volunteers participated in the experiment. The craftactivity (1 hour, once a day) was repeated eight times for groups (four persons in aroom) and individuals (one person in a room). In the group participants, the craft activitysignificantly increased physical fatigue (VAS), improved mood (VAS), and decreased thelevel of salivary cortisol. In the individual participants, the craft activity had no significanteffect on physical fatigue, mood and salivary cortisol. Mood (VAS) and salivary cortisollevels had a significant correlation. These results show that craft activities are effective inimproving the mood and stress of individuals, at least under some conditions

Effects of clozapine and N-desmethylclozapine on synaptic transmission at hippocampal inhibitory and excitatory synapses

Clozapine is the first atypical antipsychotic, and improves positive and negative symptoms of many patients with schizophrenia resistant to treatment with other antipsychotic agents. Clozapine induces minimal extrapyramidal side effects, but is more often associated with seizures. A large number of studies have been conducted to elucidate pharmacological profiles of clozapine and its major active metabolite, N-desmethylclozapine (NDMC). However, there are only a limited number of electrophysiological studies examining their effects on synaptic transmission. In this study, we examined effects of clozapine and NDMC on synaptic transmission by measuring inhibitory and excitatory postsynaptic currents in rat cultured hippocampal neurons. We found that clozapine and NDMC have qualitatively similar actions. They depressed the inhibitory transmission at 1-30 μM, and the excitatory transmission at 30 μM, the former being much more sensitive. The depression of IPSCs by 30 μM of these drugs was associated with an increase in the paired-pulse ratio. The GABA-induced currents were suppressed by these drugs, but less sensitive than IPSCs. The AMPA-induced currents were slightly potentiated by these drugs at 30 μM. At 30 μM, clozapine and NDMC slightly suppressed Ca2+ and Na+ channels. These results strongly suggest that clozapine and NMDC depress the inhibitory synaptic transmission mainly by antagonizing postsynaptic GABAA receptors, but at higher concentrations additionally by acting on presynaptic site, possibly in part through inhibition of presynaptic Ca2+ and Na+ channels. Preferential depression of inhibitory synaptic transmission by clozapine and NDMC might contribute to therapeutic actions and/or side-effects of clozapine. © 2011 Elsevier B.V. All rights reserved

Aus der Tsuda-Chirurgischen Klinik der Medizinischen Fakultat Okayama Ueber die Einflüsse der mechanischen Verletzungen

Von mancher Seite, auch auf Grund klinischer Erfahrungen, wird die Anschauung vertreten, dass akute Pankreasnekrose durch mechanische Verletzungen der Drüsenzellen bedingt sei. Für diese Annahme spricht Röntgenaufnahme des Gallenganges, die klar darauf hinweist, dass der Gallensaft bzw. das Kontrastmittel verhältnismässig haufig und leicht in den Ausführungsgang des Pankreas einströmt ohne die akute Pankreasnekrose hervorzurufen. Wir mussen annehmen, dass das Rückfliessen des Gallensaftes, der eine Art des sog. Aktivators des Pankreassekretes darstellt, für sich allein nicht hinreicht, die Pankreasne krosehervorzurufen. I. Der Verfasser hat studiert zu erkennen, ob diese Annahme richtig ist, d.h., die akute Pankreasnekrose erst nach der mechanischen Verletzungen der Drüsenzellen auftritt. Der Verfasser hat also bei Hunden den Versuch vorgenommen, durch eine Kanüle, die mit einem Quecksilbermanometer gebunden war, Rindengalle, Olivenöl, eigener Galle der Hunden, 5% Lösung von Trypsin, Lösung von Kolibazillen, Blutserum von Schweinen, destilliertes Wasser usw. in den Hauptausführungsgang des Pankreas eingeführt, und zwar in folgenden vier Verhältnissen, nämlich in kleiner Menge bzw. in grosser Menge unter niedrigem Druck, in grosser Menge bzw. in kleiner Menge unter erhöhtem Druck. (niedriger Druck=8-5-6cm Höhe von Hg; erhöhter Druck=15-46cm Höhe von Hg; kleine Menge=1-2cc; grosser Mengo=5cc). Die Ergebnisse waren wie folgt: 1) Wenn Rindergalle, Olivenöl, eigene Hundegalle der Versuchstiere eingeführt werden, tritt die Nekrose ausnahmslos auf, mit der Ausnahme von Fällen in kleineren Mengen und unter niedrigem Druck. Durch Einfuhrung anderer Flussigkeiten dagegen, wie Lösung von Trypsin, Lasung von Kolibazillen, Blutserum von Schweinen, destilliertes Wasser usw., tritt keine Nekrose auf, obwohl diese Flüssigkeiten in grösseren Mengen und unter erhöhtem Druck eingeführt werden. Das besagt nähmlich, dass für die Entstehung der Nekrose mechanische Verletzungen allein nicht genügen, sondern dass der sog. Aktivator unbedingt notwendig ist. 2) Auffallend ist es, dass weder 5 proz. Lösung von Trypsin noch die Lösung von Kolibazillen noch das Blutserum von Schweinen nicht als Aktivator wirken können. Allerdings fördern diese Flüssigkeiten Auswanderung der Leukozyten und liefern damit in Bild akuter Pankreati tis in ausgesprochenem Masse, sind aber nicht imstande, akute Pankreasnekrose hervorzurufen. 3) Eine Ausnahme davon bildet destilliertes Wasser, welches, unter erhöhtem Druck in grösserer Menge eingeführt, 3 Stunden später im zentralen Abschnitt des Drüsenläppchens Nekrose in ausgedehntem Masse hervorruft. Diese Tatsache legt die Annahme nahe, dass die Einfuhrung der Flüssigkeiten, wenn sie auch kein Aktivator sind, wenn sie aber unter enorm erhöhtem Druck in grösserer Menge eingeführt werden, Nekrose hervorrufen kann. Als der Verf. aber 24 Stunden spater nach dem unter gleichen Umstanden ausgeführten Experiment die Versuchstiere getötet hatte, ergab sich, dass das Bild der Nekrose nicht nur an Zahl, sondern auch an Ausdehnung kleiner war als das 3 Stunden später nach dem Experimentbeobachtete Bild. Das kommt wohl daher, dass das Wasser nur eine vorübergehende Nekrose bild hervorruft, da das Wasser bald vom Organismus absorbiert und nicht imstande ist, auf die Enzyme aktivierend zu wirken und infolgedessen auch die aufgetretenen Affektionen, nur teilweise länger zurückbleibend, verhaltnismassig schnell abklingen. Was den Einfuhrungsdruck anbetrifft, so muss man wissen, dass der niedrige Druck von 3cm Hohe von Hg gleich dem Wasserdruck von 408mm Hohe ist, der den minimalen Druck. darstellt, worunter man in den Ductus pancreaticus keine Flussigkeit mehr einfuhren kann. Bei Hunden betragt ungefahr der Druck des Ductus pancreaticus 400mm Hohe von Wasser, der Druck des Gallenganges 350mm Hohe von Wasser, aus denen ersichtlich ist, dass im vorliegenden Experiment der Versuch unter niedrigerem Druck mehr der Wirklichkeit entspricht als der unter erhohtem Druck. In der Wirklichkeit findet ein so hohcr Druck von 15-46cm Hohe von Hg im lebenden Organismus gar nicht statt. II. Bei der experimentell hervorgerufenen akuten Pankreasnekrose dringt die in den Ductus pancreaticus eingefuhrte Flussigkeit unter die Kapsel dieses Organs ein und ein akutes odematoses Bild hervorruft. Es ist gewiss eine interssante Frage, wie die in den Ductus pancreaticus eingefuhrte Flussigkeit ins interstitielle Gewebe eindringen und sich unter der Kapsel des Pankreas ansammeln kann. Der Verf. hat als zweites Thema diese Frage zur Losung gebracht. Ale er namlich den sog. Aktivator in grosser Menge unter niedrigerem Druck eingefuhrt hatte, wurden im mittelgrossen Ductus pancreaticus Abstossung der Schleimhaut und Zerreissung der Wand des Ductus und in der Umgebung dieser Partien die Nekrose im Verein mit Odem und Blutung beobachtet. Bei der Einfuhrung des Gemisches von Tuschen und Gallensaft in der Menge von 5cc unter dem Druck von 3,5cm Hohe von Hg trat die Tusche in der Mittelpartie des Lappchens auf, wo auch eine Blutung erkennbar war. Bei starkerer Vergrosserung konnte man feststellen, dass die nekrotische Stelle mit der Tuschenstelle ubereinstimmte. Ausserdem wurden im Schaltstuck krankhaft zerstorte Stellen beobachtet, die an Ausdehnung sehr ungleichmassig waren und sich haufig in kolbiger Form verasternd, darstellten. Im Acinus waren ferner zwischenzellige Sekretkanalchen erkennbar; die Tusche darin, nachdem sie die Zwischenraume der einzelnen Drusenzellen hindurchgetreten war, zerbrach die Tunica propria und drang ins interstitielle Gewebe der Umgebung des Acinus hinein. Diese Tatsache weist eindeutig darauf hin, dass die unter erhohtem Druck ins Pankreaslumen eingefuhrten Flussigkeiten den mittelgrossen, Ductus, das Schaltstuck und die Zwischenraume der Drusenzellen hindurchziehen. Die Flussigkeiten, die aus dem Lumen des Pankreas herauegetreten sind, rufen beim Drusengewebe Blutungen und Nekrose hervor. III. Ferner hat der Verf. bei Hunden verschiedene Versuche angestellt, einmal hat er dem Pankreas Verletzungen durch Stich, Quetschung, Schneiden usw. gegeben, ein anderesmal hat er den Hauptausfuhrungsgang des Pankreas durchschnitten und den Pankreassaft in die Bauchhohle gelenkt, wieder ein anderesmal hat er Rindergalle , Olivenol, Kolibazillenlosung usw. ins Drusenpanrenchym injiziert. Daraus erhielt er folgende Ergebnisse: 1) Durch die Verletzungen auf Pankreas durch Stich, Quetschung, Schneiden usw. kann man keine akute Nekrose erzeugen, ausgenommen davon, dass in der Umgebung des Pankreas bisweilen Fettgewebsnekrose auftritt. Wenn man ferner bevor der Verletzung die Versuchstiere mit fett- und eiweissreichem Futter ubersattigt oder nach der Verletzung sie an den sympatischen Nerven oder dem Vagus gereizt hat, kann man indes keine nekrotische Erscheinung hervorrufen. Histologisch betrachtet sind Defekte am Gewebe , Zellinfiltration, Blutungen, Wucherung der Bindegewebe usw. feststellbar, doch macht sich kein Bild akuter Pankreasnekrose bemerkbar. 2) Die Durchtrennung des Ductus pancreaticus und die Einleitung des Pankreassaftes in die freie Bauchhohle fuhrt zu Fettgewebsnekrose der Bauchhohle, aber zu keiner akuten Pankreasnekrose. 3) Durch Einfuhrung von Rindergall bzw. Olivenol als Aktivator der Enzyme direkt ins Drusenparenchym kann man allerdings akute Pankreasnekrose erzeugen, die Affektion aber tritt nur an der Injektionsstelle in hohem Grade auf, sie ist aber nicht so ausgedehnter und diffuser Natur wie sie bei der Einfuhrung in den Ausfuhrungsgang des Pankreas zum Vorschein kommt. Die Aktivatoren namlich rufen, wenn sie in den Ausfuhrungsgang des Pankreas eingefuhrt werden, viel hohergradige Affektionen hervor als sie ins Drusenparemchym injiziert werden. Die Kolibazillenlosung ist, wenn sie auch ins Panrenchym eingefuhrt wird, nicht imstande, die betr. Krankheit hervorzurufen

Diastasewerte im Blut wahrend der Funktionsstorung der Leber und die Somogyische Methode zur quantitativen Messung der Diastase

Zur Beschädigung der Leber wurden bei Versuchshunden folgende 5 Methoden ausgeführt: Einführung der in gleiche Teile gemischten Lösung von CCl(4) und Olivenöl in der Dosis von 1,5-4,0ccm pro Kilo Körpergewicht in den Magen; subkutane Injektion der 1%ige Phosphor-Lösung in Olivenöl in der Dosis von 0,15-0,3ccm pro Kilo Köpergewicht; edenfalls subkutane Injektion der in gleiche Teile gemischten Lösung von Chloroform and Olivenöl in der Dosis von 0,5-2,0ccm pro Kilo Körpergewicht; von den übrigen zwei Methoden bestand die eine in der Unterbindung des Ductus choledochus, die andere in der Resektion des rechten Leberlappens. Die Diastase im Blut wurde dann in verschiedenen Zeitabschnitten quantitativ gemessen, und zwar durch Mitanwendung der Somogyischen und der Wohlgemuth-Noguchischen Methode. Die Resultate waren wie folgt: 1) Der normale Wert der Diastase im Blut betrug (bei 15 Hunden gemessen) nach der Somogyischen Methode 1727-842 Einheiten, durchschnittlich also 1500 Einbeiten; nach Wohlgemuth-Noguchischen Methode d(38°/30')=2(6)=64-2(4)=16 Einheiten. 2) Weiler die Unterbindung des Ductus choledochus noch die Exstirpation des rechten Leberlappens änderte den Wert der Diastase im Blut. 3) Nach der Einfuhrung von CCl4, Phosphor and Chloroform traten bei den Leberzellen degenerative Veränderung und Nekrose auf. Die Menge der Diastase. im Blut begann sofort nach der Einführung sich zu verringern, was im Verlauf der Zeit allmählich gesteigert wurde. Erst mit der Rückkehr der Funktion der Leber zur normalen Bahn kehrte auch die Diastase im Blut zum normalen Wert zurück. 4) Die Somogyische Methode für die quantitative Messung der Diastase lasst zwar die Menge der Diastase im Blut viel genauer bestimmen als die Wohlgemuth-Noguchische Methode, hinsichtlich der Einfachheit aber steht sie hinter dem von Wohlgemuth und Noguchi angegebenen Verfahren zurück