Are changes in the properties of nucleus tractus solitarius inhibitory interneurons during postnatal development a risk factor for sudden infant death syndrome?

• Project/Area Number: 22KK0120
• Research Category: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 51:Brain sciences and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 関澤 信一 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (80760420)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 桑原 正貴 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (30205273) ; 栃内 亮太 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (90833997)
• Project Period (FY): 2022-10-07 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥20,150,000 (Direct Cost: ¥15,500,000、Indirect Cost: ¥4,650,000); Fiscal Year 2025: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2024: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2023: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 乳幼児突然死 / 副流煙 / 孤束核 / 抑制性介在神経 / GABA / グリシン / SIDS / 抑制性介在性神経細胞

Outline of Research at the Start

乳幼児突然死症候群（SIDS）において、受動喫煙（SHS）は大きなリスク要因である。申請者は、生後発達する呼吸循環器制御機構が、神経発達転換期と呼ばれる時期に脆弱になることがSIDSの原因であると考えた。具体的に、抑制性介在神経のグリシンからGABA優位性へのシフトがSHSの曝露により攪乱されリスクが増大するとの仮説である。SHS曝露をツールとして利用するため、当該分野で優れた実績のあるカリフォルニア大Pinkerton教授と国際共同研究を実施し、脳幹の孤束核を標的に、神経発達転換期前後における、抑制性介在神経の性状変化を免疫組織学、分子生物学、電気生理学の手法を駆使して研究する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、孤束核抑制性介在神経細胞が神経発達転換期（critical period）において、グリシンとGABAのどちらの抑制系の作動性が優位になるか、あるいはどちらがどれだけ優位となるか、すなわちGABA/グリシン‐シフトを明らかにし、この優位性の変化が受動喫煙（副流煙曝露）により影響を受け、その変調が乳幼児突然死症候群（SIDS）の発生リスクに関わる、との仮説を基に実施されている。さらに、このシフト変調がサブスタンスP―NK1受容体を介する可能性を解明し、SIDSの予防措置開発に資する結果を提示することが目的である。
受動喫煙あるいは副流煙は、SIDSリスクの増加因子であることが広く知られており、呼吸循環調節に重要な神経核である孤束核における抑制性介在神経細胞の性状変化は、無呼吸や徐脈等の反射応答を過剰に発現させる可能性がある。受動喫煙をSIDSリスクのための薬理学的なツールとするため、常に一定の副流煙曝露が実現可能な施設や協力者が必要であり、この分野で経験が豊富なProf. K.E. Pinkerton及びUniversity of California Davisの施設で共同研究を行えることとなった。特に、若手研究者に国際的な活躍の場を与えられる機会を得られたことは、今後、本邦における科学技術の発展に貢献する人材育成に役立つ。
2022年度は、主に実験計画の立案、調整等に時間を費やした。妊娠動物および出産後の母仔に副流煙を曝露するため、曝露施設等の点検を行い、稼働状況、濃度設定等の確認を行った。2023年度は、特に免疫染色が主たる実験となるため、抗体や試薬が機能するかどうかの予備的な検討を行うとともに、迅速な延髄の採材が結果に大きな影響を与えることから、手技の熟達に努めている。

Current Status of Research Progress

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

Reason

2023年度の実験計画を詳細に決定するため、共同研究先であるUniversity of California Davis校のProfessor Kent E. Pinkertonと打ち合わせを行った。妊娠動物および出産後の母仔に副流煙を曝露するため、曝露施設等の点検を行い、稼働状況、濃度設定等の確認を行った。また、実際に実験を遂行する際には、現地での実験経費について立替等が生じるため、調整も行った。次年度は、特に免疫染色が主たる実験となるため、抗体等が機能するかどうか予備的な検討を行い、順調に進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

2023年度は、第1回目の大規模曝露実験となることから、本実験の結果を確認するまでは、本課題を申請した当初の計画案通りに推進していく予定である。本課題においては、若手研究者による海外での研究経験・研究活動が含まれるため、現地での安全な生活が求められており、現地在住の日本人と連絡を取りながら研究を遂行していく予定である。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of California Davis(米国)