2004 Fiscal Year Annual Research Report
遺伝子改変マウスを用いたあえぎ呼吸の中枢制御機構に関する研究
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15590181
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| Research Institution | AKITA UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
山田 勝也 秋田大学, 医学部, 助手 (40241666)
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| Keywords | gasping / phrenic nerve / medulla / hypoxia / ATP-senstive potassium channnel |
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| Research Abstract |
虚血や無呼吸により脳への酸素供給の低下が続くと反射が消失して昏睡を来し、生命は危機的状況に陥る。
人や動物においては、この時あえぎ呼吸(gasping)と呼ばれる急激な立ち上がりと大きな換気量、遅い呼吸回数を特徴とする呼吸パターンが出現して自発的に生命維持を図る。実際gaspingの出現は蘇生の成否に決定的影響を及ぼすことが知られているが、その中枢制御機構には不明の点が多く、分子基盤も明らかでない。
本研究において、ATP感受性カリウム(K_<ATP>)チャネルのKir6.2サブユニットを欠失させた(KO)マウスが断頭時に平均2.9回のgaspingしか示さず、野生型マウスに比しgasping回数が有意に少なく、持続時間も短く、gaspingに至る潜時が長いことが判明した。麻酔下での低酸素負荷によっても、KOマウスは正常呼吸からgasping様呼吸に至る潜時が野生型に比し有意に長く、gasping持続時間が短かかった。横隔神経活動記録から、KOマウスは低酸素負荷に対して呼吸停止直前の2-3回の呼吸を除くとgasping呼吸を特徴づける横隔神経活動を示さず、多くの場合正常呼吸型神経活動で対応することが判明した。そこで無麻酔軽度拘束下で低酸素を負荷し、胸郭および腹部の動きをピエゾ素子で測定しながら呼気中の炭酸ガス分圧の変化を記録したところ、KOマウスでは正常呼吸型からgasping呼吸への切り替えが障害されることが示唆された。
一方脳のKir6.2含有K_<ATP>チャネルは、中脳黒質網様部(SNr)のGABA作動性ニューロンに最も高濃度に発現し、脳内の低酸素(Yamada et al.,Science 2001)及び低グルコース(Yuan, et al.,Neurosci Lett,2004a, b)の感知に際立って重要な役割を果たす事を見いだした(Yamada et al.,J Mol Cell Cardiol, in press)。以上を総合し、低酸素誘発性gasping呼吸の制御において、脳に発現するKir6.2含有K_<ATP>チャネルが重要な役割を果たしている可能性が示唆された。以上を第82回日本生理学会にて公表し、近日中の論文発表をめざしている。
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