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Mechanism of maintanance of brain temperature

Research Project

Project/Area Number 22K06434
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 46010:Neuroscience-general-related
Research InstitutionUniversity of Nagasaki

Principal Investigator

柴崎 貢志  長崎県立大学, 看護栄養学部, 教授 (20399554)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords脳内温度 / TRPV4 / アストロサイト / グリア / 温度 / 体温 / TRP チャネル / 脳機能
Outline of Research at the Start

脳温は外部環境によらず、ある程度一定に保たれることが報告されている。これまでは、脳ラジエター仮説に基づき、温まった脳内を血流循環で放熱し、脳平均温度を一定に保つと信じられてきた。しかしながら、果たしてこれは真実であろうか?熱を吸収できる細胞が存在し、これらの細胞群と血流循環・放熱の相乗作用で脳温を保つということはないのか?この疑問点を細胞レベルの温度分布可視化技術を用いて明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

温度は様々な生理機能に影響を与える生体の恒常性維持において、最も重要な因子の一つである。申請者は脳局所ごとに他領域よりも1-2℃高い領域が存在することも見いだした(J. Neurosci. 2018a, 2018b)。これらの知見より、世界で初めて脳内には特殊な温度不均一性が存在することが示された。しかしながら、温度不均一性がどのように産み出されるのか?とその存在意義が不明のままである。
1細胞レベルで温度分布を可視化するシステムを駆使して研究を進行出来ている。この系では、FPTを培養細胞や脳スライス標本に取り込ませた後で2波長蛍光イメージングを行い、インキュベーション温度に対する検量線を元に細胞内部の温度を0.02℃の精度と40 nmの解像度で解析が可能である。また、この研究から生命科学領域にインパクトを与える新たな知見を多数見出している。
昨年度の着目すべき研究知見として、環境温度(=体温)よりも冷たい細胞が存在する点を見出した。発熱を血流循環・放熱するだけで、脳冷却が本当に可能なのであろうか?昨年度見出した冷たい細胞が脳内で特殊吸熱源となっており、これらの特殊生理作用の総アウトプットとして、脳が効果的に冷却され、一定の脳温が保たれる可能性が高いと考えられる。
本年度は、脱共役剤・FCCPを投与し、強制的に熱産生を促した際の細胞レベルの温度変化を測定・比較した。その結果、冷たい細胞群とその他の細胞群の間で熱産生能には違いがないことが明らかになった。さらに温度イメージングで冷たい細胞を同定後、マニュピレーターでガラス電極を操作し、細胞内にAlexa568色素を注入しラベルした。そのラベル化細胞を用いて、グリコーゲン染色、ミトコンドリア染色を行った。現在までの解析からは、これらの染色において、特に他の細胞群との違いは見出されていない。次年度、さらに詳細な解析を行う予定である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

申請計画に記した内容に基づいて研究が進行しており、おおむね順調である。グリコーゲン染色、ミトコンドリア染色の結果を定量評価する作業が難しく、この点に改善を要するので、次年度この作業を行う。

Strategy for Future Research Activity

次年度は組織レベルの解析を行う予定である。マウスから海馬急性スライス標本を作製後、海馬歯状回の温度イメージングを行う。そして、冷たい細胞を同定する。同定後、冷たい細胞が極端に少ない領域と多い領域に対して、様々な人工的加熱を行う。そして、領域間での組織温度上昇の違いを調べる。単位面積当たりの冷たい細胞の存在数と組織温度上昇の関係性をプロットし、吸熱細胞の働きにより、組織温度上昇が抑制されることを検証する。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2024 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] KU Leuven(ベルギー)

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Journal Article] Transient receptor potential vanilloid 4 promotes cutaneous wound healing by regulating keratinocytes and fibroblasts migration and collagen production in fibroblasts in a mouse model2023

    • Author(s)
      Taivanbat Bayarmaa、Yamazaki Sahori、Nasanbat Bolor、Uchiyama Akihiko、Amalia Syahla Nisaa、Nasan-Ochir Munkhjargal、Inoue Yuta、Ishikawa Mai、Kosaka Keiji、Sekiguchi Akiko、Ogino Sachiko、Yokoyama Yoko、Torii Ryoko、Hosoi Mari、Shibasaki Koji、Motegi Sei-ichiro
    • Journal Title

      Journal of Dermatological Science

      Volume: 112 Issue: 2 Pages: 54-62

    • DOI

      10.1016/j.jdermsci.2023.10.002

    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] TRPV4 Regulates the Development of Psoriasis by Controlling Adenosine Triphosphate Expression in Keratinocytes and the Neuroimmune System2023

    • Author(s)
      Amalia Syahla Nisaa、Baral Hritu、Fujiwara Chisako、Uchiyama Akihiko、Inoue Yuta、Yamazaki Sahori、Ishikawa Mai、Kosaka Keiji、Sekiguchi Akiko、Yokoyama Yoko、Ogino Sachiko、Torii Ryoko、Hosoi Mari、Shibasaki Koji、Motegi Sei-ichiro
    • Journal Title

      Journal of Investigative Dermatology

      Volume: 143 Issue: 12 Pages: 2356-2365

    • DOI

      10.1016/j.jid.2023.05.009

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A Piezo1/KLF15/IL-6 axis mediates immobilization-induced muscle atrophy2022

    • Author(s)
      Yu Hirata, Kazuhiro Nomura, Daisuke Kato, Yoshihisa Tachibana, Takahiro Niikura, Kana Uchiyama, Tetsuya Hosooka, Tomoaki Fukui, Keisuke Oe, Ryosuke Kuroda, Yuji Hara, Takahiro Adachi, Koji Shibasaki, Hiroaki Wake, Wataru Ogawa
    • Journal Title

      Journal of Clinical Investigation

      Volume: - Issue: 10 Pages: 1-13

    • DOI

      10.1172/jci154611

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Impact of GAD65 and/or GAD67 deficiency on perinatal development in rats.2022

    • Author(s)
      Jiang W, Kakizaki T, Fujihara K, Miyata S, Zhang Y, Suto T, Kato D, Saito S, Shibasaki K, Ishizaki Y, Isoda K, Yokoo H, Obinata H, Hirano T, Miyasaka Y, Mashimo T, Yanagawa Y.
    • Journal Title

      .FASEB J .

      Volume: 36(2) Issue: 2

    • DOI

      10.1096/fj.202101389r

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 低浸透圧刺激はアストロサイトTRPV4活性化を増強する2024

    • Author(s)
      柴崎貢志, 樺島利美果、立石周
    • Organizer
      第101回日本生理学会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] TRPV2 activation by focal mechanical stimulation enhances growth cone motility.2023

    • Author(s)
      Shibasaki, K.
    • Organizer
      APSN
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      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Analysis of intracellular temperature among astrocytes.2023

    • Author(s)
      Shibasaki, K, Tateishi, A.
    • Organizer
      International Society for Neurochemistry
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      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] アストロサイト間の細胞内温度についての解析2023

    • Author(s)
      柴崎貢志, 立石周
    • Organizer
      第66回日本神経化学会大会
    • Related Report
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  • [Presentation] 腸管TRPA1の相乗的活性化による消化吸収の促進2023

    • Author(s)
      柴崎貢志, 花村衣咲
    • Organizer
      日本生理学会
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    • Author(s)
      花村衣咲, 柴崎貢志
    • Organizer
      日本生理学会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 複数リガンドによるアストロサイトTRPV4の相乗的活性化2023

    • Author(s)
      立石周, 柴崎貢志
    • Organizer
      日本生理学会
    • Related Report
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  • [Remarks] 細胞生化学研究室(柴崎ラボ)

    • URL

      https://sun.ac.jp/profpage/shibasaki-lab

    • Related Report
      2023 Research-status Report 2022 Research-status Report

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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