Central nervous mechanism of Swallowing-Respiratory coordination by the co-production network of 5-HT and Substance P

Research Project

Project/Area Number	23K09309
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 57060:Surgical dentistry-related
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	山西整大阪大学, 大学院歯学研究科, 招へい教員 (20397780)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	近藤敬秀大阪大学, 大学院歯学研究科, 招へい教員 (90870444) 西尾崇弘地方独立行政法人大阪府立病院機構大阪母子医療センター(研究所), その他部局等, 口腔外科・医師 (80974253)
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2026-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2025: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords	嚥下活動 / 呼吸活動 / 不核縫線核 / セロトニン受容体 / NK1受容体 / swallowing / respiration / 5-HT / NK1
Outline of Research at the Start	これまでに、基盤研究（C）「嚥下中枢に対する5-HTとサブスタンスPによる2相性制御機構の解明」（2017年度開始）および「不確縫線核ネットワークによる呼吸と嚥下の共制御メカニズムの解明」（2020年度開始）によって、セロトニン（5-HT）とサブスタンスP（SP）を共産生する不確縫線核ニューロンが、呼吸活動と嚥下活動を相反する方向へ制御することを示す一連の結果を得た。この中枢神経ネットワークは、誤嚥を防止するための嚥下－呼吸協調を形成する可能性がある。本研究では不確縫線核を中心とした嚥下－呼吸協調の中枢神経メカニズムを包括的に解明するための研究である。
Outline of Annual Research Achievements	これまでの研究において、中枢神経伝達物質であるセロトニンとサブスタンスPを共産生する延髄縫線核ニューロンが呼吸活動だけではなく、嚥下活動の修飾に関わっていることを新生仔ラットから抽出した延髄スライス標本および若年ラットから抽出したworking heat brainstem preparation (WHBP)の２つの研究標本によって明らかにしてきた。WHBPは延髄内の広い範囲の神経ネットワークが機能的に温存されている標本であり、スライス標本は呼吸活動と嚥下活動を誘発することができる最小の組織ユニットである。同じ実験を２つの標本に行い、その結果の相違点または類似点を分析することによって、変化の原因領域を明らかにすることができる。延髄縫線核は、呼吸中枢および嚥下中枢の両方に近接し、これら２つの研究標本のいずれにも存在する修飾回路である。今回の研究では、縫線核ニューロンから分泌されたセロトニン及びサブスタンスPによって呼吸活動と嚥下活動がどのような形で共に修飾作用を受けているかを明らかにすることを目的とする。初年度は縫線核ニューロンの呼吸に対する修飾について延髄スライス標本を用いて検討した。呼吸中枢のレベルの縫線核ニューロンに対して、酸素濃度を変化させた人工脳脊髄液を微量投与した結果、縫線核の外側領域に低酸素状態に反応するニューロンが存在することが明らかになった。外側領域の縫線核ニューロンは低酸素刺激に反応して活性を上昇した一方で、内側領域では低酸素に無反応か抑制作用を受ける細胞が存在することが明らかとなった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 現状では研究はおおむね順調に進展している。
Strategy for Future Research Activity	次年度は初年度と同様に延髄スライス標本を用いて、縫線核ニューロンの嚥下活動に対する作用を検討する。加えて、嚥下活動発現時における呼吸の抑制作用の中枢メカニズムについて、その作用を媒介する神経伝達物質受容体とその回路について検討を加えたい。