2016 Fiscal Year Research-status Report
脳室上衣細胞の線毛は脳脊髄液流を制御できるか？：二枚貝鰓線毛による解析
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15K08185
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| Research Institution | Dokkyo Medical University |
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Principal Investigator |
瀬尾 芳輝 獨協医科大学, 医学部, 教授 (90179317)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹井 元 獨協医科大学, 医学部, 助教 (00708183)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 脳脊髄液 / 線毛運動 / 鰓線毛 / ムラサキイガイ / ビデオマイクロスコピー / MRI / 赤外プレチスモグラフィー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、脳脊髄液の流れの制御機構への脳室上衣細胞線毛運動の寄与を解明するために、二枚貝をモデル動物として、微視的な線毛運動による巨視的な流れの制御機構を、流体力学的解析により統一的に明らかにすることを目的とする。
平成27年度に１）二枚貝の鰓側線毛運動による水流測定に最適化したビデオマイクロスコピーシステムを構築し、２）構築したビデオマイクロスコピーシステムによりイガイ殻内のケイ藻の流速を測定することで、下外套腔側の鰓表層近くの水流速度と水流方向をin vivoで測定することに成功した。平成28年度は、３）in vivo実験で、セロトニン濃度依存性に流量が増加することを確認し、４）単離鰓糸を用いたin vitro実験で、セロトニン濃度依存性に流量が増加することを確認した。一方、５）T1強調MRI画像で、PVPを用い海水に粘性を加え、入水管、下外套膜腔、出水管の各部位における水流速度を推定した。また、６）個体差やダイナミックな流速変化と心拍動との関連が示唆されたので、赤外プレチスモグラフィー法（IRP法）による心拍動測定を試みた。T1強調MRI画像法との同時測定から、心拍動によるIRP波形の同定を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平成28年度は、ビデオマイクロスコピー法と位相エンコードMRI法による、入水管、下外套膜腔、出水管の各部位における水流速度と水流方向に対するセロトニン、および粘性の効果について、流体力学的解析に必要な実験データを蓄積する予定であった。
まず、二枚貝の鰓側線毛運動による水流測定に最適化したビデオマイクロスコピーシステムにより、in vivoでの巨視的な水流へのセロトニンの効果について例数を加えた。また、単離した鰓糸の側線毛の運動を、倒立位相差顕微鏡およびハイスピードカメラを用いて観察、記録した。in vivo実験と同様にセロトニン濃度依存的に線毛の振動数が増加することが分かった。しかし、両実験共に、個体差が大きいため、十分な解析はできていない。また、側線毛が密に生えていて観察がしづらいため、線毛に蛍光マイクロスフェアを付着させた状態で観察することを試みたが、条件を検討中で試行段階に留まっている。
一方、T1強調MRI画像の連続測定画像のinflow effectによる流速測定では、PVPを用い海水に粘性を加え、入水管、下外套膜腔、出水管の各部位における水流速度を推定した。驚くべき事に、単離鰓糸線毛のin vitro研究報告に反し、粘性を増加させても水流速度は大きくは変化しなかった。殻の開口角が大きくなる傾向が認められ、流路抵抗を減少させて、水流量を確保してる可能性が示唆された。
個体差が大きいこと、また、ダイナミックな流速変化と心拍動との関連が示唆されたので、ビデオマイクロスコピーシステムおよびT1強調MRI画像法と同時測定が可能な、赤外プレチスモグラフィー法（IRP法）の測定を試みた。T1強調MRI画像法との同時測定から、心拍動によるIRP波形の同定を行い、学術誌に発表することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度は、個体差が大きいこと、ダイナミックな流速変化に翻弄された。また、夏場の天候のためか、夏場以降にムラサキイガイを得ることができず、十分な実験データの蓄積ができなかった。その為、同じイガイ類のシンカイヒバリガイや、淡水生のイシガイなどを用いて、生理的な状態や活動と、心拍動と鰓の水流の変化について、補足的な実験を進めた。
平成29年度は、心拍数の測定等による、ムラサキイガイの生理状態の評価を加えて、個体差の大きさと、ダイナミックな流速変化に対応を行い、入水管、下外套膜腔、出水管の各部位における水流速度と水流方向に対するセロトニン、および粘性の効果について、再現性のある測定を行い、流体力学的解析に必要な実験データを蓄積する。ただし、平成29年度もムラサキイガイが夏場以降に入手できない可能性もあるので、研究期間を1年間延長することも視野に入れる。
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| Causes of Carryover |
当初、通年の実験を予定していたが、ムラサキイガイが夏場以降に入手できなくなったために、実験数が減少した。また、個体差と、ダイナミックな流速変化と心拍動との関連が示唆されたので、心拍動の影響についての補足的実験に時間がかかってしまった。しかし、今までの研究成果は国際学会で発表し、また、赤外プレチスモグラフィー法による心拍測定について、学術誌に発表することができた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成29年度経費と合算し、実験動物、および試薬を購入し実験に用いる。ただし、平成29年度もムラサキイガイが夏場以降に入手できない可能性もあるので、研究期間を1年間延長することも視野に入れる。
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