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2016 Fiscal Year Research-status Report

嗅球コリン作動性神経系機能の発達・成長・老化

Research Project

Project/Area Number 15K08225
Research InstitutionTokyo Metropolitan Geriatric Hospital and Institute of Gerontology

Principal Investigator

内田 さえ  地方独立行政法人東京都健康長寿医療センター(東京都健康長寿医療センター研究所), 東京都健康長寿医療センター研究所, 研究員 (90270660)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords嗅球 / コリン作動性神経 / 加齢
Outline of Annual Research Achievements

本研究は認知症のごく初期に低下する嗅覚機能に着目し,嗅覚と認知機能の関連および加齢変化を脳内コリン作動性神経を軸に解明する基礎研究である.前脳基底部に由来するコリン作動性神経は,新皮質,海馬,嗅球に入力し,それぞれ認知,記憶,嗅覚機能調節に関わる.さらに血管に作用して血流調節に関わることが新皮質や海馬で証明されている.昨年度の本研究課題において嗅球に投射する前脳基底部コリン作動性神経はアセチルコリン(ACh)を放出するものの,血流に対しては影響を及ぼさないことを明らかにした.平成28年度はまず,この成果を原著論文としてまとめて発表した.更に,嗅球に入力するコリン作動性神経が嗅球における嗅覚情報を修飾する可能性を成熟ラットで調べた.麻酔ラットの鼻腔に酢酸アミル(バナナ様の匂い)の飽和蒸気を流入させて匂い刺激をした際の嗅球と新皮質の血流変化を測定した.匂い刺激は,新皮質の血流には影響しないが,嗅球に特異的な血流増加を起こした.この血流増加は,嗅球の匂いに対するニューロン活動を反映したものと考えられた.匂い刺激の気流速度が低い場合は嗅球血流反応は殆ど観察されないが,コリン作動性刺激薬(ニコチン性ACh受容体作動薬)を投与すると,同刺激による嗅球血流増加反応が顕著になる傾向が認められた.これらの結果は,嗅球に入力する前脳基底部コリン作動性神経が嗅覚感受性を高めることを示唆する.今後,コリン作動性入力による嗅覚感受性亢進反応を定量的に解明するとともに,関与する受容体サブタイプや加齢変化を検討する予定である.本研究により,嗅球に入力する前脳基底部コリン作動性神経の嗅覚調節機構の解明が進み,嗅覚機能と認知機能の関連を明らかにするための基礎的な知見を示すことが可能になると考えられる.

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27-28年度は,嗅球に投射する前脳基底部コリン作動性神経の生理機能の検討を成熟ラットを用いて行った.新皮質や海馬に投射するコリン作動性神経は認知,記憶機能に関わるのに加え,血管に作用して血流調節に関わることが既に証明されていた.初年度(平成27年度)において,嗅球に投射するコリン作動性神経が新皮質や海馬と同様に,嗅球の血流調節を担う可能性を成熟ラットで検討した.その結果,第一に,麻酔した成熟ラットにおいて,嗅球細胞外ACh量をマイクロダイアリシス法で測定することに初めて成功した.第二に,前脳基底部のブロカの対角帯核の水平脚(HDB)の化学刺激や電気刺激により嗅球細胞外ACh量が増加することを証明した.第三に,嗅球の血流に対しては,HDBの化学刺激は有意な影響を及ぼさないことを証明した.これらの研究成果を,平成28年度に英文原著論文としてまとめて発表した.次に,嗅球に入力する前脳基底部コリン作動性神経が,嗅球における嗅覚情報の修飾する可能性を平成28年度に検討した.嗅覚刺激に対する嗅球の応答を成熟ラットで調べ,匂い刺激により嗅球血流が増加する反応の観察に成功した.更に,コリン作動性刺激薬を投与すると匂い刺激に対する嗅球血流応答が増大する傾向が明らかとなった.この結果は,嗅球に入力する前脳基底部コリン作動性神経が嗅覚感受性を高めることを示唆する.今後,嗅球におけるコリン作動性入力の嗅覚感受性亢進反応を定量的に解明する必要がある.更に,嗅覚調節に関わるコリン作動性の受容体サブタイプを明らかにし,加齢変化の検討へと進めていく必要がある.嗅球のコリン作動性神経系の機能とその老化過程を明らかにし,新皮質や海馬のコリン作動性機能の老化過程と比較することにより,嗅覚機能と認知機能の関連の解明を目指す本研究課題は,おおむね順調に進展していると考えている.

Strategy for Future Research Activity

本研究は,嗅球に投射するコリン作動性神経系機能の老化過程を解明し,新皮質や海馬と比較することを目的とする.嗅球のコリン作動性神経機能の加齢変化が,新皮質や海馬よりも早期に低下する可能性を予想している. 過去2年間の本研究において,嗅球に投射する前脳基底部コリン作動性神経の生理機能を成熟ラットで検討した結果,嗅球へのコリン作動性入力は,血流には影響を及ぼさないが,匂い刺激に対する嗅球の血流応答を増大させる働きがあることを示唆した.今後,以下のことを検討する予定である.
1.コリン作動性入力による嗅覚感受性亢進反応の定量的解析: 匂い刺激に用いる鼻腔への気流速度によって,嗅球血流応答の大きさに違いが認められる.種々の気流速度による匂い刺激に応じる嗅球血流応答を観察し,コリン作動性刺激薬による嗅覚感受性の亢進反応の詳細を定量的に解析する.
2.嗅覚感受性調節に関わるコリン作動性受容体サブタイプの解析: 嗅覚感受性の亢進を起こすコリン作動性受容体のサブタイプを検討する.ニコチン性受容体とムスカリン性受容体の関与の違いおよび,ニコチン性受容体についてはα4β2サブタイプとα7サブタイプのいずれが関与するか検討する.
3.嗅球,海馬,新皮質に入力するコリン作動性神経機能の加齢変化の比較: 嗅球,海馬,新皮質の細胞外ACh量について,安静時のACh量および前脳基底部刺激に対するACh放出反応の加齢変化を調べる.種々の強度で前脳基底部を電気刺激し,ACh放出を亢進させる閾値強度と最大強度について,加齢変化を明らかにする.嗅球支配のコリン作動性神経細胞の数は海馬や新皮質支配の細胞に比べて少なく,加齢による低下が皮質よりも嗅球において早期に観察されることが予想される.
以上の検討により,本研究目的である嗅球コリン作動性神経系の機能とその老化過程を解明し,嗅覚機能と認知機能の関連を明らかにする.

  • Research Products

    (24 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 9 results) Book (1 results)

  • [Int'l Joint Research] ケベック大学(カナダ)

    • Country Name
      CANADA
    • Counterpart Institution
      ケベック大学
  • [Journal Article] Effect of basal forebrain stimulation on extracellular acetylcholine release and blood flow in the olfactory bulb.2017

    • Author(s)
      Uchida, S, Kagitani, F.
    • Journal Title

      Journal of Physiological Sciences

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • DOI

      10.1007/s12576-017-0542-z

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 麻酔下マウスの脳局所血流に及ぼす橈骨神経電気刺激の影響2017

    • Author(s)
      内田さえ,鍵谷方子,堀田晴美,渡辺さおり,三澤日出巳
    • Journal Title

      自律神経

      Volume: 54 Pages: 26-33

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Systemic blood pressure alters cortical blood flow and neurovascular coupling during nociceptive processing in the primary somatosensory cortex of the rat.2017

    • Author(s)
      Uchida, S, Bois S, Guillemot J-P, Leblond H, Piche M.
    • Journal Title

      Neuroscience

      Volume: 343 Pages: 250-259

    • DOI

      10.1016/j.neuroscience

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Somatoautonomic reflexes in acupuncture therapy: a review.2017

    • Author(s)
      Uchida, S. , Kagitani, F., Sato-Suzuki, I.
    • Journal Title

      Autonomic Neuroscience: Basic & Clinical

      Volume: 203 Pages: 1-8

    • DOI

      10.1016/j.autneu.2016.11.001.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Stimulus frequency-dependent inhibition of micturition contractions of the urinary bladder by electrical stimulation of afferent Aβ, Aδ, and C fibers in cutaneous branches of the pudendal nerve.2016

    • Author(s)
      Onda, A., Uchida, S., Suzuki, H., Hotta, H.
    • Journal Title

      Journal of Physiological Sciences

      Volume: 66 Pages: 491-496

    • DOI

      10.1007/s12576-016-0468-x

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Selective expression of osteopontin in ALS-resistant motor neurons is a critical determinant of late phase neurodegeneration mediated by matrix metalloproteinase-9.2016

    • Author(s)
      Morisaki, Y., Niikura, M., Watanabe, M., Onishi, K., Tanabe, S., Moriwaki, Y., Okuda, T., Ohara, S., Murayama, S., Takao, M., Uchida, S., Yamanaka, K., Misawa, H.
    • Journal Title

      Scientific Report

      Volume: 6 Pages: 27354(p1-19)

    • DOI

      10.1007/s12576-017-0542-z

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 体性感覚刺激によるエストラジオール分泌低下反応の反射中枢2017

    • Author(s)
      内田さえ, 鍵谷方子
    • Organizer
      第94回日本生理学会大会
    • Place of Presentation
      浜松アクトシティコングレスセンター(静岡県・浜松市)
    • Year and Date
      2017-03-28 – 2017-03-30
  • [Presentation] 卵巣機能の自律神経性調節2017

    • Author(s)
      内田さえ
    • Organizer
      第122回日本解剖学会総会・全国学術集会
    • Place of Presentation
      長崎大学坂本キャンパス(長崎県・長崎市)
    • Year and Date
      2017-03-28 – 2017-03-30
    • Invited
  • [Presentation] 痛みと自律神経2017

    • Author(s)
      内田さえ
    • Organizer
      千葉県鍼灸師会生涯研修学術講習会
    • Place of Presentation
      千葉市民会館(千葉県・船橋市)
    • Year and Date
      2017-02-12
    • Invited
  • [Presentation] 自律神経による卵巣ホルモン分泌機能調節2017

    • Author(s)
      内田さえ
    • Organizer
      第1回日本自律神経・性ホルモン研究会
    • Place of Presentation
      東京大学山上会館(東京都)
    • Year and Date
      2017-01-09
    • Invited
  • [Presentation] 嗅覚調節に関わる前脳基底部コリン作動性神経機能2016

    • Author(s)
      内田さえ, 鍵谷方子
    • Organizer
      第44回自律神経生理研究会
    • Place of Presentation
      日本光電工業 (株) フェニックスアカデミー(東京都)
    • Year and Date
      2016-12-03
  • [Presentation] 認知・記憶・嗅覚に関わる前脳基底部コリン作動性神経機能の基礎研究2016

    • Author(s)
      内田さえ
    • Organizer
      首都大バイオカンファレンス
    • Place of Presentation
      首都大学東京(東京都・八王子市)
    • Year and Date
      2016-11-18
  • [Presentation] 認知症早期診断のための嗅覚検査法開発に向けた基盤研究2016

    • Author(s)
      内田さえ
    • Organizer
      理化学研究所老化シンポジウム
    • Place of Presentation
      丸の内MYPLAZAホール(東京都)
    • Year and Date
      2016-11-17
  • [Presentation] 鍼刺激がラットの脳循環に及ぼす影響―基礎研究のup to date―2016

    • Author(s)
      内田さえ
    • Organizer
      第69回日本自律神経学会総会
    • Place of Presentation
      くまもと県民交流館パレア(熊本県・熊本市)
    • Year and Date
      2016-11-10 – 2016-11-11
    • Invited
  • [Presentation] 自律神経による卵巣ホルモン分泌調節2016

    • Author(s)
      内田さえ
    • Organizer
      第31回日本女性医学学会学術集会
    • Place of Presentation
      ウェスティン都ホテル京都(京都府・京都市)
    • Year and Date
      2016-11-05 – 2016-11-06
    • Invited
  • [Presentation] The relationship between cerebral blood flow and neuronal activity is altered by systemic blood pressure during nociceptive processing in the primary somatosensory cortex of the rat.2016

    • Author(s)
      Uchida, S., Bois, S., Guillemot, J., Leblond, H., Piche, M.
    • Organizer
      16th World Congress on Pain
    • Place of Presentation
      PACIFICO Yokohama (Yokohama, Kanagawa)
    • Year and Date
      2016-09-26 – 2016-09-30
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Aging of the cholinergic vasodilative response in the cerebral cortex by somatosensory stimulation2016

    • Author(s)
      内田さえ, 鍵谷方子
    • Organizer
      第39回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2016-07-20 – 2016-07-22
  • [Presentation] Somatic regulation of cortical cholinergic system in aged rats2016

    • Author(s)
      Uchida, S.
    • Organizer
      15th Korea-Japan Joint Biogerontology Meeting
    • Place of Presentation
      Hotel Laozena, Daegu (Korea)
    • Year and Date
      2016-06-15 – 2016-06-17
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 体性刺激が消化器機能に及ぼす影響2016

    • Author(s)
      内田さえ
    • Organizer
      第65回(公社)全日本鍼灸学会学術大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(北海道・札幌市)
    • Year and Date
      2016-06-10 – 2016-06-12
    • Invited
  • [Presentation] 鍼が循環系に与える影響の神経機序研究2016

    • Author(s)
      内田さえ
    • Organizer
      第67回日本東洋医学会学術総会
    • Place of Presentation
      サンポートホール高松(香川県・高松市)
    • Year and Date
      2016-06-03 – 2016-06-05
    • Invited
  • [Presentation] 嗅球のアセチルコリン放出と血流に対する前脳基底部刺激の影響2016

    • Author(s)
      内田さえ,鍵谷方子
    • Organizer
      日本基礎老化学会第39回大会
    • Place of Presentation
      伊勢原市民文化会館(神奈川県・伊勢原市)
    • Year and Date
      2016-05-27 – 2016-05-28
  • [Presentation] 痛みと自律神経-鍼灸治療効果に期待して-2016

    • Author(s)
      内田さえ
    • Organizer
      第43回現代医療鍼灸臨床研究会
    • Place of Presentation
      東京大学 鉄門記念講堂(東京都)
    • Year and Date
      2016-04-29
    • Invited
  • [Book] 生理学実習NAVI 第2版2017

    • Author(s)
      大橋敦子(監修)鍵谷方子,上村英記,金澤佑治,森田恵子,二本松明,大沢秀雄,斉藤光代,下井俊典,志村まゆら,鈴木敦子,鈴木郁子,内田さえ
    • Total Pages
      81
    • Publisher
      医歯薬出版

URL: 

Published: 2018-01-16  

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