大脳皮質における興奮性、抑制性神経細胞―血管ワイアリングの解明

• Project Area: Vasculo-neural wiring and their interdependent crosstalk
• Project/Area Number: 23122521
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: National Institute for Physiological Sciences
• Principal Investigator: 江藤 圭 生理学研究所, 発達生理学研究系, NIPSリサーチフェロー (30545257)
• Project Period (FY): 2011 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000); Fiscal Year 2012: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2011: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: 血管 / 神経 / アストロサイト / 2光子顕微鏡 / 大脳皮質

Research Abstract

大脳皮質における神経細胞と血流の関係は、正常・病態ともに大きな役割を担っていると考えられている。興奮性神経細胞活動が血流を調節すると考えられており、その調節にはアストロサイトが関与することが明らかになっている。しかし、生きた動物の脳内において興奮性神経伝達物質がどのようにアストロサイトを介して血管を調節するのかはあまり分かっていない。そこで、平成24年度は2光子顕微鏡を用いて麻酔下マウス脳内で、興奮性神経伝達物質グルタミン酸の光アンケージングによるアストロサイト刺激の血管への影響を検討した。血管径を自動計測することは困難であったため、画像解析プログラムを開発し、解析に使用した。脳表の血管走行と、アストロサイトマーカーによる染色パターンにより、動脈と静脈を識別した。動脈において、グルタミン酸アンケージングにより血管が大きく拡張するものがあったが、収縮するものもあった。血管径の変化とアストロサイト細胞内カルシウム濃度上昇は相関するものもあったが、カルシウム応答なしでも刺激後血管が変わるものもあった。一方、静脈も動脈と同じ結果を示した。これらの結果から、生きた動物の脳内において、アストロサイトはグルタミン酸刺激により動脈・静脈を拡張・収縮させ、この反応にアストロサイトのカルシウム応答が必ずしも必要ではないことが明らかになった。また、神経由来血管調節物質として重要なNOの血管調節機構を調べるために、新たに開発されたcaged NO(Flu-DNB)を2光子刺激で局所刺激し、血管への効果を検討した。その結果、刺激により動脈が大きく拡張後収縮し、拡張応答はcGMPを阻害することで抑制できた。これらの結果は神経-血管連関に関する新しい知見であるとともに、その研究に有用な新たなツールを見出すことができ、生理学的に意義があると考えられる。

Research Products

• [Journal Article] 一次体性感覚野におけるカリウム-塩化物共輸送隊の機能減少を伴うGABA作動性細胞活動亢進は慢性疼痛を抑制するには不十分である (2012)
  • Author(s): 江藤圭
  • Journal Title: Journal of Neuroscience Volume: 32 Pages: 16552-16559
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synaptic Structure and Function in the Mouse Somatosensory Cortex during Chronic Pain : In Vivo Two-Photon Imaging (2012)
  • Author(s): Sun Kwang Kim, Kei Eto, Junichi Nabekura
  • Journal Title: Neural Plasticity Volume: 640259 Pages: 8-8
  • DOI: 10.1155/2012/640259
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Taltirelin, a thyrotropin-releasing hormone analog, alleviates mechanical allodynia through activation of descending monoaminergic neurons in persistent inflammatory pain (2011)
  • Author(s): Kei Eto, Sun Kwang Kim, Junichi Nabekura, Hitoshi Ishibashi
  • Journal Title: Brain Research Volume: 1414 Pages: 50-57
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Inter-regional contribution of enhanced activity of the primary somatosensory cortex to the anterior cingulate cortex accelerates chronic pain behavior (2011)
  • Author(s): Kei Eto, Hiroaki Wake, Miho Watanabe, Hitoshi Ishibashi, Mami Noda, Yuchio Yanagawa, Junichi Nabekura
  • Journal Title: Journal of neuroscience Volume: 31(21) Pages: 7631-7636
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 一次体性感覚野における慢性疼痛メカニズムの解明 (2012)
  • Author(s): 江藤圭、鍋倉淳一
  • Organizer: 第21回神経行動薬理若手研究者の集い
  • Place of Presentation: コープイン京都(京都)
  • Year and Date: 2012-03-13
• [Presentation] Inter-regional remodeling between the primary somatosensory cortex and anterior cingulate cortex accelerates chronic pain behavior (2011)
  • Author(s): Kei Eto, Hiroaki Wake, Miho Watanabe, Hitoshi Ishibashi, Junichi Nabekura
  • Organizer: The 34nd Annual Meeting the Japan Neuroscience Society
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 2011-09-16
• [Presentation] Enhanced activity of mouse layer 2/3 inhibitory neurons in the primary somatosensory cortex in chronic inflammatory pain (2011)
  • Author(s): 江藤圭
  • Organizer: 6th international conference of Neurons and Brain Disease in Toyama, Annual meeting of association for Neurons and brain disease
  • Place of Presentation: ANAクラウンプラザホテル富山(富山)
  • Year and Date: 2011-08-03
• [Book] 実験医学 (2011)
  • Author(s): 加藤剛, 江藤圭, 金善光, 鍋倉淳一
  • Total Pages: 7
  • Publisher: 中枢神経系の多光子励起in vivoイメージング