Spinal neuronal mechanism for voiding reflex and its functional recovery by optogenetic control of the neuronal circuit
| Project/Area Number |
20H04043
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
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| Research Institution | Hyogo Medical University |
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Principal Investigator |
古江 秀昌 兵庫医科大学, 医学部, 教授 (20304884)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神野 尚三 九州大学, 医学研究院, 教授 (10325524)
小林 憲太 生理学研究所, 行動・代謝分子解析センター, 准教授 (70315662)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | 自律神経 / 脊髄損傷 / in vivoパッチラクプ / シナプス応答 / 排尿 / シナプス前性 / GABA / 介在ニューロン / 神経活動の人為的操作 / 副交感神経 / 節前ニューロン / 光遺伝学 / シナプス後性 / 脊髄 / 副交感 / 神経機構 / 神経生理 / in vivoパッチクランプ法 / 機能回復 / 神経回路 |
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| Outline of Research at the Start |
排尿障害は神経変性疾患など中枢から末梢に至る神経因性の障害から下部尿路障害に至る様々なレベルで障害される為、その障害像を明らかにすることが重要である。そこで、排尿を指令する脊髄の中枢神経機構に着目し、未だ不明な正常排尿時の神経活動の実体や排尿脊髄回路の役割を、世界に先駆けて独自に開発した生理学的手法を用いた統合的研究により明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
抑制機構の更なる詳細な解析、今年度は特にシナプス前性の作用解析を行い、GABAを介した抑制性介在ニューロンに対するシナプス入力の調節機構を解析した。抑制性ニューロンは脊髄後角では主にⅡ、Ⅲ層に多く分布すること、節前ニューロンにも体性感覚と同様にC線維など直接求心性線維の入力があることから、これら抑制性ニューロンが副交感節前ニューロンに知覚情報を介して多シナプス性に抑制することが示唆された。そこでこれらの知覚入力を介したGABAの抑制効果を減弱するための手法を確立する目的で、シナプス前性の電位依存性Caイオンチャネル、特に求心性線維のC線維に発現するα2δサブユニットに結合し、その作用を抑制する薬物を投与した。その結果、シナプス前性に興奮性シナプス応答が抑制され、グルタミン酸の放出量が減少した。次いで、このα2δサブユニットの分布を解析すると、脊髄後角の介在ニューロンにも発現することが見出され、特定のサブユニットが興奮性ニューロンに発現することが示された。α2δサブユニットを介した抑制性介在ニューロンの賦活化には、特定のα2δサブユニットを介した抑制効果は少なく、スライス標本のみならず、in vivo標本においても解析を行った。損傷モデルでも同様の傾向が得られたが、今後モデルにおいては更に例数を増やす必要がある。また、Creマウスを用いた抑制性介在ニューロンの活動操作、特に抑制ニューロンの機能抑制は、スライス標本を用いた解析に加えin vivo標本を用いた解析でも確立できるなど、操作確立の為の研究が進捗した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では、知覚を伝える求心性線維や脊髄介在ニューロンのシナプス伝達を調節する目的で、シナプス終末部に発現する電位依存性Caイオンチャネルによる放出調節機構の解析を行い、シナプス前性機構の解明が進んだ。抑制系を減弱させ得る手法の確立に向けて、介在ニューロンを介した複雑な神経回路の同定が明確になるなど、排尿の基盤となる脊髄神経機構に関する基礎的知識の蓄積ができた。また、抑制性介在ニューロンの活動を人為的に、且つ特異的に抑制する系の開発も進んだ。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の研究を継続・さらに発展させて脊髄神経機構の解析、可塑性の発現、機能亢進の研究を統合的に進める。進捗した特定神経回路の操作に関する研究を更に展開する予定である。これには種々のウイルスベクターが必要となるために、生理学研究所・小林憲太先生を分担研究者として継続して追加する。
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Report
(3 results)
Research Products
(25 results)
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[Journal Article] Excess intracellular ATP causes neuropathic pain following spinal cord injury2022
Author(s)
Nobuhiko Nakajima , Yuichiro Ohnishi , Masamichi Yamamoto , Daiki Setoyama , Hirohiko Imai , Tomofumi Takenaka , Mari Matsumoto , Koichi Hosomi , Yoichi Saitoh , Hidemasa Furue , Haruhiko Kishima
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Journal Title
Cellular and Molecular Life Sciences
Volume: 79
Issue: 9
Pages: 483-483
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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