1998 Fiscal Year Annual Research Report

虚血性脳障害に関与する神経回路網とニューロン・グリア相関の機序についての研究

Research Project

Project/Area Number	09680817
Research Institution	Hamamatsu University School of Medicine
Principal Investigator	福田敦夫浜松医科大学, 医学部, 教授 (50254272)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	西野仁雄名古屋市立大学, 医学部, 教授 (60073730) 内田勝久浜松医科大学, 医学部, 助手 (10168693) 鮫島道和浜松医科大学, 医学部, 助教授 (80135251)
Keywords	細胞内Cl^- / トランスポーター / MEQ / 細胞内Ca^<2+> / 3-nitropropionic acid / 脳虚血 / ミトコンドリア / グリア
Research Abstract	1. ニューロン・ダリア共培養を用いて、ミトコントリア毒素の3-NPA(3-nitropropionic acid)による化学的虚血の実験を行い、fura-2によるニューロン及びグリア細胞内Ca^<2+>濃度の同時測定を行った。アストロサイトはCa^<2+>-overloadに対する脆弱性がニューロンよりも高く、そのメカニズムとしてはNa^+-Ca^<2+>exchangerの逆転がアストロサイトにおいて起こりやすくニューロンでは起こりにくいことが明らかとなった。Ca^<2+>-overloadに陥ったアストロサイトにおいて細胞膜の破綻を伴う細胞死を認めたが、ニューロンでは少なかった。アストロサイトとニューロンのエネルギー産生代謝の差異が原因として考えられた。 2. Cl^-感受性蛍光指示薬のMEQ(6-methoxy-N-ethylquinolinium iodide)を用いた光学的測定法により、脳スライスの神経細胞内Cl^-濃度変化を直接的に多点で同時に観察できる方法を開発した。この方法を用いてインビトロ虚血(無酸素-無グルコース)時の神経細胞内Cl^-濃度を大脳皮質各層で同時測定した結果、細胞内Cl^-濃度変化は2相性であり、Cl^-流入に先立つCl^-流出には、Na^+,K^+-2Cl^-トランスポーターの抑制が関与していた。 3. 3-NPAのイシビボ投与によりグリア選択性の脳障害をつくることが出来た。同時に血液-脳関門透過性高進も認められ、ニューロン死は二次的に起こっている可能性が示唆された。ある条件下の脳虚血によりアストロサイトの代謝が阻害されると血液-脳関門機能が破綻して血漿成分の脳内漏出が起こり、ニューロン膜の受容体を介した細胞死を誘発する可能性が示唆された。 4. 低酸素性虚血性脳症モデルを用いた実験では発達に件うニューロン脆弱性の変化に血液-脳関門の脆弱性の変化が原因として考えられた。血液-脳関門の脆弱性を内皮細胞-アストヘロサイトへの脆弱性の観点から検討したところ、化学虚血に関しては内皮細胞は高い抵抗性を示し、アストロサイトの脆弱性あるいは未熟性が幼昔期の虚血性脳障害発生と関わっている可能性が示唆された。このアストロサイトの脆弱性・未熟性とgap junctionの形成状態の関係をlucifer yellowによるdye-couplingを用いて検討中である。

Research Products

(14 results)

All Other

All Publications (14 results)

[Publications] Muramatsu,K.et al.: "Topography of hypoxic injury proved by argyrophilia in postnatal rat drain." Pediatric Neurology. 16. 105-113 (1997)
[Publications] Deshpande,S.B.et al.: "3-Nitropropionic acid increases the intracellular Ca^<2+> in cultured astrocytes by reverse operation of Na^+-Ca^<2+> exchanger." Experimental Neurology. 145. 38-45 (1997)
[Publications] Nishino,H.et al.: "Acute 3-nitropropionic acid intoxication induces striatal astrocytic cell death and dysfunction of the blood-brain barrier: involvement of dopamine toxicity." Neuroscience Research. 27. 343-355 (1997)
[Publications] Hida,H.et al.: "Dopamine- denervation enhances the trophic activity in striatum: evaluation by morphological and electrophysiological development in PC12D cells." Neuroscience Research. 28. 209-221 (1997)
[Publications] Muramatsu,et al.: "Vulnerability to cerebral hypoxic-ischemic insult in neonatal but not in adult rats is in parallel with disruption of the blood-brain barrier." Stroke. 28. 2281-2289 (1997)
[Publications] Shimano,Y.et al.: "Spatio-temporal pattern of dysfunction of the blood-brain barrier in the striatum after systemic intoxication with 3-nitropropionic acid(amitochondrial toxin)." Journal of Brain Science. 23. 167-180 (1997)
[Publications] Fukuda,A.et al.: "NMDA reseptor-mediated differential laminar susceptibility to the intracellular Ca^<2+> accumulation induced by oxygen-glucose deprivation in rat neocortical slices." Journal of Neurophysiology. 79. 430-438 (1998)
[Publications] FUKUDA,A.et al.: "Changes in intracellular Ca^<2+> induced by GABA_A receptor activation and reduction in Cl^- gradient in neonatal rat neocortex." Journal of Neurophysiology. 79. 439-446 (1998)
[Publications] Farkas,I.et al.: "Neuronal C5a recetor and an associated apoptotic signal transduction pathway." Journal of Physiology. 507. 679-688 (1998)
[Publications] Fukuda,A.et al.: "Astrocytes are more vulnerable than neurons to cellular Ca^<2+> overload induced by a mitochondrial toxin,3-nitropropionic acid." Neuroscience. 87. 497-507 (1998)
[Publications] Nishino,H.et al.: "Estrogen protects against while testosterone exacerbates vulnerability of the lateral striatal artery to chemical hypoxia by 3-nitropropionic acid." Neuroscience Research. 30. 303-312 (1998)
[Publications] Fukuda,A.et al.: "Simultaneous optical imaging ofintracellular Cl^- in neurons in different layers of rat neocortical alices: advantages and limitations." Neuroscience Research. 32. 363-371 (1998)
[Publications] 福田敦夫(分担): "脳機能の解明-21世紀に向けて-(赤池紀扶,他編)" 九州大学出版会, 615 (1998)
[Publications] Kumazaki,M.et al.: "Mitochondrial inhibitors as a tool for neurobiology(Sanbers et al.,eds.)" Humana Press, ((in press))

1998 Fiscal Year Annual Research Report

虚血性脳障害に関与する神経回路網とニューロン・グリア相関の機序についての研究

Principal Investigator

福田 敦夫 浜松医科大学, 医学部, 教授 (50254272)

Research Products

[Publications] Muramatsu,K.et al.: "Topography of hypoxic injury proved by argyrophilia in postnatal rat drain." Pediatric Neurology. 16. 105-113 (1997)

[Publications] Deshpande,S.B.et al.: "3-Nitropropionic acid increases the intracellular Ca^<2+> in cultured astrocytes by reverse operation of Na^+-Ca^<2+> exchanger." Experimental Neurology. 145. 38-45 (1997)

[Publications] Nishino,H.et al.: "Acute 3-nitropropionic acid intoxication induces striatal astrocytic cell death and dysfunction of the blood-brain barrier: involvement of dopamine toxicity." Neuroscience Research. 27. 343-355 (1997)

[Publications] Hida,H.et al.: "Dopamine- denervation enhances the trophic activity in striatum: evaluation by morphological and electrophysiological development in PC12D cells." Neuroscience Research. 28. 209-221 (1997)

[Publications] Muramatsu,et al.: "Vulnerability to cerebral hypoxic-ischemic insult in neonatal but not in adult rats is in parallel with disruption of the blood-brain barrier." Stroke. 28. 2281-2289 (1997)

[Publications] Shimano,Y.et al.: "Spatio-temporal pattern of dysfunction of the blood-brain barrier in the striatum after systemic intoxication with 3-nitropropionic acid(amitochondrial toxin)." Journal of Brain Science. 23. 167-180 (1997)

[Publications] Fukuda,A.et al.: "NMDA reseptor-mediated differential laminar susceptibility to the intracellular Ca^<2+> accumulation induced by oxygen-glucose deprivation in rat neocortical slices." Journal of Neurophysiology. 79. 430-438 (1998)

[Publications] FUKUDA,A.et al.: "Changes in intracellular Ca^<2+> induced by GABA_A receptor activation and reduction in Cl^- gradient in neonatal rat neocortex." Journal of Neurophysiology. 79. 439-446 (1998)

[Publications] Farkas,I.et al.: "Neuronal C5a recetor and an associated apoptotic signal transduction pathway." Journal of Physiology. 507. 679-688 (1998)

[Publications] Fukuda,A.et al.: "Astrocytes are more vulnerable than neurons to cellular Ca^<2+> overload induced by a mitochondrial toxin,3-nitropropionic acid." Neuroscience. 87. 497-507 (1998)

[Publications] Nishino,H.et al.: "Estrogen protects against while testosterone exacerbates vulnerability of the lateral striatal artery to chemical hypoxia by 3-nitropropionic acid." Neuroscience Research. 30. 303-312 (1998)

[Publications] Fukuda,A.et al.: "Simultaneous optical imaging ofintracellular Cl^- in neurons in different layers of rat neocortical alices: advantages and limitations." Neuroscience Research. 32. 363-371 (1998)

[Publications] 福田 敦夫(分担): "脳機能の解明-21世紀に向けて-(赤池紀扶,他 編)" 九州大学出版会, 615 (1998)

[Publications] Kumazaki,M.et al.: "Mitochondrial inhibitors as a tool for neurobiology(Sanbers et al.,eds.)" Humana Press, ((in press))

福田敦夫浜松医科大学, 医学部, 教授 (50254272)

[Publications] 福田敦夫(分担): "脳機能の解明-21世紀に向けて-(赤池紀扶,他編)" 九州大学出版会, 615 (1998)