2015 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | "LIVING IN SPACE" - Integral Understanding of life-regulation mechanism from "SPACE" |
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| Project/Area Number |
15H05940
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
森田 啓之 岐阜大学, 大学院医学系研究科, 教授 (80145044)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上田 陽一 産業医科大学, 医学部, 教授 (10232745)
梶 博史 近畿大学, 医学部, 教授 (90346255)
村谷 匡史 筑波大学, 医学医療系, 准教授 (50730199)
岩崎 真一 東京大学, 医学部附属病院, 准教授 (10359606)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 過重力 / 微小重力 / 前庭系の可塑性 / ストレス反応 / 筋萎縮 / 骨量減少 / 前庭電気刺激 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
・重力環境による前庭機能低下の機序を調べるため，重力の感知器官である末梢耳石器感覚細胞⇒前庭神経節⇒前庭神経核に至る経路での遺伝子解析のための方法を確立した。
・1.4 gおよび2 g環境下で2－4週間飼育し，体重，摂食・飲水量，活動量を測定し，過重力環境でこれらの変量が有意に抑制されること，およびその抑制が前庭破壊により見られなくなることを確認した。また，2 g環境下で飼育すると胸腺重量が減少する。前庭破壊により，この減少はみられなくなることから，重力⇒前庭系⇒免疫系の経路が想定された。さらに，in situハイブリダイゼーション法により視床下部における神経ペプチド遺伝子の発現量を定量化し，比較検討した。その結果，2 g環境下で飼育したマウスで，視床下部外側野におけるMCH mRNAおよびオレキシンmRNAの有意な増加が見られ，前庭破壊マウスではその増加が見られなかったことより，前庭系は摂食関連ホルモンの分泌に関与していることが示唆された。
・3 g環境下で4週間飼育すると，抗重力筋であるヒラメ筋量および筋分化因子の発現が増加した。β拮抗薬投与あるいは前庭破壊マウスでは，これらの変化が見られなくなることより，重力変化は，前庭系⇒交感神経系を介して筋重量を調節していることが示唆された。
・4－6ヵ月の国際宇宙ステーション滞在前後で，前庭系を介する昇圧反応の大きさを比較した。帰還直後および2週間後には，前庭系を介する昇圧反応は全くみられなくなったが，帰還2ヵ月後には，ほぼ滞在前の値に回復した。
・ノイズGVSによる前庭系可塑性の誘導に基づくバランス障害改善効果について検討することを目的として，30分と3時間の2つのノイズGVS（前庭電気刺激）を行い，刺激終了後のバランス維持機能について経時的に測定するランダム化クロスオーバー試験を行い，バランス改善の持ち越し効果が認められた。
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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
平成27年度計画であげた，6項目：重力酔い，前庭機能，神経回路の可塑性，筋・骨連携，ノイズGVSによる予防策の検討，末梢耳石器のlaser microdisectionによる解析法の確立全てについて，研究実績の概要にあげたように順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
前庭系を介する可塑性の網羅的把握とその対策を提案するため，過重力環境あるいは微小重力環境下で飼育したマウス，ラットを用いた実験及び被験者実験を実施する。
・過重力により影響を受ける前庭系を介する機能，遺伝子発現・エピジェネティックな変化が，過重力に曝露する時期（前庭系の発生期・発達期－胎生2～3週齢），期間（数日，数週間，数カ月），及び過重力の強度によりどのような影響を受けるかを調べる。
・平成27年度に確立したlaser microdissection法を用い，細胞腫特異的なRNAseq解析，ChIPseq解析を行う。重力環境変化の影響を神経経路に沿って，耳石器官の感覚上皮，前庭神経節，前庭神経核で解析することで，特定の遺伝子群やシグナリング経路が影響を受けている可能性をインフォマティクス解析により検討する。
・過重力により抗重力筋で発現が変化する遺伝子として網羅的遺伝子解析から抽出した因子の機能解析を進め，無重力による筋・骨減少予防の標的となる因子を探索する。また，過重力が前庭系を介して作用する筋・骨連携因子の分析を進める。
・神経回路の可塑性とストレス・摂食関連ペプチド遺伝子発現：末梢耳石器から視床下部に至るまでの神経回路の電気生理学的解析を実施する。また，発現・分泌が変化した視床下部ストレス・摂食関連ペプチドの生理学的・病態生理学的意義を解明する。
・前庭機能低下に対する対策としてのノイズGVS（galvanic vestibular stimulation, 前庭電気刺激）の最適刺激プロトコルを作成し，両側末梢前庭障害患者に対するバランス障害改善効果について検討する。また，宇宙飛行士を対象としたGVS実験の準備を進める。
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