The mechanisms of extracellular ion homeostasis by brain fluid dynamics

• Project/Area Number: 18K14859
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 46030:Function of nervous system-related
• Research Institution: Ochanomizu University
• Principal Investigator: Monai Hiromu お茶の水女子大学, 基幹研究院, 助教 (90708413)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2018: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: 脳梗塞 / 脳脊髄液（髄液） / カリウムイオン / ノルアドレナリン / 阻害薬 / アストロサイト / アクアポリン4 / 脳脊髄液 / 光血栓法 / アドレナリン受容体 / 細胞外カリウムイオン / アクアポリン / 水チャネル (AQP4) / 脳脊髄液循環

Outline of Final Research Achievements

The cerebral spinal fluid (CSF) flow is as well disrupted by stroke. In this study, we found that the adrenergic receptor (AdR) blockade significantly reduced the infarct area. We also found that the AdR blockade maintains the expression of the brain water channel, aquaporin 4 (AQP4), which is involved in the CSF flow. The mechanisms of the AdR blockade may be the improvement of CSF flow and facilitation of normalization of extracellular potassium ion, due to the preservation of AQP4. We believe that CSF will play an essential role in protecting a healthy brain and maintaining a normal brain environment.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

髄液の流れは、健康な脳を守り、正常な脳環境を維持するのに重要な役割を果たしていると考えられます。私達の研究成果が今後、脳梗塞の治療法の開発に貢献していくことが期待されます。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ロチェスター大学(米国)
• [Journal Article] 神経回路学会における「在野研究者」「企業研究者」の取り組み (2020)
  • Author(s): 毛内拡
  • Journal Title: The Brain & Neural Networks Volume: 27 Issue: 1 Pages: 1-3
  • DOI: 10.3902/jnns.27.1
  • NAID: 130007840299
  • ISSN: 1340-766X, 1883-0455
  • Year and Date: 2020-03-05
• [Journal Article] An Example of R&D with RIKEN CBS-OLYMPUS Collaboration Center (BOCC) (2020)
  • Author(s): Monai Hiromu、Ue Yoshihiro、Miyawaki Atsushi
  • Journal Title: The Brain & Neural Networks Volume: 27 Issue: 1 Pages: 20-27
  • DOI: 10.3902/jnns.27.20
  • NAID: 130007840305
  • ISSN: 1340-766X, 1883-0455
  • Year and Date: 2020-03-05
• [Journal Article] 編集後記 (2020)
  • Author(s): 毛内拡
  • Journal Title: The Brain & Neural Networks Volume: 27 Issue: 1 Pages: 32-32
  • DOI: 10.3902/jnns.27.32
  • NAID: 130007840293
  • ISSN: 1340-766X, 1883-0455
  • Year and Date: 2020-03-05
• [Journal Article] Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) Induces Adrenergic Receptor-Dependent Microglial Morphological Changes in Mice (2019)
  • Author(s): Mishima Tsuneko、Nagai Terumi、Yahagi Kazuko、Akther Sonam、Oe Yuki、Monai Hiromu、Kohsaka Shinichi、Hirase Hajime
  • Journal Title: eneuro Volume: 6 Issue: 5 Pages: 0214-0214
  • DOI: 10.1523/eneuro.0204-19.2019
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Adrenergic receptor antagonism induces neuroprotection and facilitates recovery from acute ischemic stroke (2019)
  • Author(s): Monai Hiromu、Wang Xiaowen、Yahagi Kazuko、Lou Nanhong、Mestre Humberto、Xu Qiwu、Abe Yoichiro、Yasui Masato、Iwai Youichi、Nedergaard Maiken、Hirase Hajime
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences Volume: 116 Issue: 22 Pages: 11010-11019
  • DOI: 10.1073/pnas.1817347116
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A spherical aberration-free microscopy system for live brain imaging (2018)
  • Author(s): Ue Yoshihiro、Monai Hiromu、Higuchi Kaori、Nishiwaki Daisuke、Tajima Tetsuya、Okazaki Kenya、Hama Hiroshi、Hirase Hajime、Miyawaki Atsushi
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 500 Issue: 2 Pages: 236-241
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.04.049
  • NAID: 40021394427
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Aquaporin-4-dependent glymphatic solute transport in the rodent brain (2018)
  • Author(s): H. Mestre*, LM. Hablitz*, ALB. Xavier*, W. Feng*, W. Zou*, T. Pu*, H. Monai*, G. Murlidharan*, RM. Castellanos Rivera*, MJ. Simon*, MM. Pike*, V. Pla*, T. Du*, BT. Kress*, X. Wang, BA. Plog, AS. Thrane, I. Lundgaard, Y. Abe, M. Yasui, JH. Thomas, M. Xiao, H. Hirase, A. Asokan, JJ. Iliff, M. Nedergaard
  • Journal Title: eLife Volume: 7
  • DOI: 10.7554/elife.40070
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 覚醒マウスにおける経頭蓋マクロイメージング法の確立 (2020)
  • Author(s): 武井理乃, 毛内拡
  • Organizer: 第９回日本生物物理学会関東支部会
• [Presentation] 球面収差自動補正システムによる脳組織の in vivo 水組成推定 (2020)
  • Author(s): 郷間葵, 足立尚哉, 上喜裕, 樋口香織, 宮脇敦史, 毛内拡
  • Organizer: 第９回日本生物物理学会関東支部会
• [Presentation] Brain water channel AQP4 involvement in normalization of extracellular potassium after acute ischemic stroke (2020)
  • Author(s): 毛内拡
  • Organizer: ドイツ・ボン大学
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] rain water channel aquaporin-4 involvement in tissue injury after photothrombotic stroke in mice (2019)
  • Author(s): Saya Katagiri, Hiromu Monai
  • Organizer: 10th Ewha-JWU-Ochanomizu Joint Symposium 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Visualization of cortex-wide brain activity in living mouse (2019)
  • Author(s): Rino Takei, Ayaka Kurihara, Hitomi Achiwa, Nanami Tsuji, Saya Katagiri, Hiromu Monai
  • Organizer: 10th Ewha-JWU-Ochanomizu Joint Symposium 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Astrocytes, keeping the brain healthy, not just supporting cells for neurons (2019)
  • Author(s): Aoi Gohma, Risa Tsurukame, Ayumi Takamizawa, Shoko Nakasono, Saya Katagiri, Hiromu Monai
  • Organizer: 10th Ewha-JWU-Ochanomizu Joint Symposium 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] AQP4 involvement in normalization of extracellular potassium after acute ischemic stroke (2019)
  • Author(s): H. Monai, X. Wang, K. Yahagi, N. Lou, H. Mestre, Q. Xu, Y. Abe, M. Yasui, Y. Iwai, M. Nedergaard, H. Hirase
  • Organizer: Young Glia/ SPP1757
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] AQP4 involvement in normalization of extracellular potassium after acute ischemic stroke (2019)
  • Author(s): H. Monai, X. Wang, K. Yahagi, N. Lou, H. Mestre, Q. Xu, Y. Abe, M. Yasui, Y. Iwai, M. Nedergaard, H. Hirase
  • Organizer: 第9回アジア・オセアニア生理学会連合大会 FAOPS2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 健康な脳のはたらきを守り、支えるアストロサイト (2019)
  • Author(s): 毛内拡
  • Organizer: JSTグローバルサイエンスキャンパス事業「医学・医療の学際的修学、半学半教」
  • Invited
• [Presentation] 生体深部の球面収差を補正し、鮮明に観察するための顕微鏡システム (2019)
  • Author(s): 毛内拡
  • Organizer: 第７回 生物計測応用研究会
  • Invited
• [Presentation] 健康な脳のはたらきを守り、支えるアストロサイト (2019)
  • Author(s): 毛内拡
  • Organizer: 寧夏回族自治区青年科学技術者交流団との学術交流会
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Glial involvement in transcranial direct current stimulation (tDCS)-induced plasticity (2019)
  • Author(s): 毛内拡
  • Organizer: 第2回「エクスプロラシオン・フランス」プログラム
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 健康な脳のカギを握る脳の中のメタコミュニケーション (2019)
  • Author(s): 毛内拡
  • Organizer: 第二回 形態解析ワークショップ ―多様な顕微鏡を用いて
  • Invited
• [Presentation] 健康な脳のカギを握る脳の中のメタコミュニケーション (2019)
  • Author(s): 毛内拡
  • Organizer: 第42回日本神経科学大会・第62回神経化学会大会シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] 健康な脳のカギを握る脳の中のメタコミュニケーション (2019)
  • Author(s): 毛内拡
  • Organizer: 第6回サイコグリア研究会
  • Invited
• [Presentation] 健康な脳のカギを握る脳の中のメタコミュニケーション (2019)
  • Author(s): 毛内拡
  • Organizer: 北海道大学 電子科学研究所 ニコンイメージングセンター
  • Invited
• [Presentation] 健康な脳のはたらきを守り、支えるアストロサイト (2019)
  • Author(s): 毛内拡
  • Organizer: 国立研究開発法人 量子科学技術研究開発機構 放射線医学総合研究所 脳機能イメージング研究部
  • Invited
• [Presentation] Adrenergic receptor antagonism induces neuroprotection and facilitates recovery from acute ischemic stroke (2019)
  • Author(s): H. Monai, X. Wang, K. Yahagi, N. Lou, H. Mestre, Q. Xu, Y. Abe, M. Yasui, Y. Iwai, M. Nedergaard, H. Hirase
  • Organizer: 第9回アジア・オセアニア生理学会連合大会 FAOPS2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 健康な脳の鍵を握る脳の中のメタコミュニケーション (2019)
  • Author(s): 毛内拡
  • Organizer: 国立研究開発法人 量子科学技術研究開発機構 放射線医学総合研究所 脳機能イメージング研究部セミナー
  • Invited
• [Presentation] 健康な脳を支え、守る、グリア細胞の働き (2018)
  • Author(s): 毛内拡
  • Organizer: 第3回 お茶の水女子大学ヒューマンライフイノベーション研究所 公開シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] Adrenergic receptor antagonism induces neuroprotection and facilitates recovery from acute ischemic stroke (2018)
  • Author(s): H. Monai, X. Wang, K. Yahagi, N. Lou, H. Mestre, Q. Xu, Y. Abe, M. Yasui, Y. Iwai, M. Nedergaard, H. Hirase
  • Organizer: Society for Neuroscience Annual meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Macroscopic neuroglial imaging of pathological states using a G-CaMP Tg mouse (2018)
  • Author(s): H. Monai and H. Hirase
  • Organizer: 研究拠点形成事業 Young Glia/ SPP1757
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 脳の中のメタコミュニケーション～ニューロン以外の要素が知性をつくる！？～ (2018)
  • Author(s): 毛内拡
  • Organizer: 東京薬科大学 生命科学部 創立25周年記念シンポジウム
• [Presentation] 脳虚血超急性期の細胞外カリウムイオン濃度正常化における水チャネル AQP4 の関与 (2018)
  • Author(s): H. Monai, X. Wang, K. Yahagi1, N. Lou, H. Mestre, Q. Xu, Y. Abe, M. Yasui, Y. Iwai, M. Nedergaard, H. Hirase
  • Organizer: 第61回日本神経化学会大会・第40回日本生物学的精神医学会
• [Presentation] 深部微細構造を鮮明かつ定量的にイメージングする自動球面収差補正システム (2018)
  • Author(s): 上 喜裕, 毛内 拡, 樋口 香織, 西脇 大介, 田島 鉄也, 岡咲 賢哉, 濱 裕, 平瀬 肇, 宮脇 敦史
  • Organizer: 第27会 日本バイオイメージング学会年次大会
• [Presentation] Adrenergic receptor antagonism induces neuroprotection and facilitates recovery from acute ischemic stroke (2018)
  • Author(s): H. Monai, X. Wang, K. Yahagi, N. Lou, H. Mestre, Q. Xu, Y. Abe, M. Yasui, Y. Iwai, M. Nedergaard, H. Hirase
  • Organizer: 第41回日本神経科学大会
• [Book] 脳の半分を占める グリア細胞 (2019)
  • Author(s): 平瀬肇, 王筱文, 毛内拡, 安井正人
  • Total Pages: 230
  • Publisher: 羊土社
  • ISBN: 9784758103824
• [Remarks] 毛内研究室
  • URL: http://www-p.sci.ocha.ac.jp/bio-monai-lab/achievement.html
• [Remarks] 毛内研究室（生体組織学）
  • URL: http://www-p.sci.ocha.ac.jp/bio-monai-lab/achievement.html
• [Remarks] hi-rom.brain
  • URL: https://sites.google.com/site/hirombrain/achievement?authuser=0