2017 Fiscal Year Research-status Report
オプトジェネティクスを用いた新生児ラット呼吸中枢の解析
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16K07003
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| Research Institution | Showa University |
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Principal Investigator |
鬼丸 洋 昭和大学, 医学部, 客員教授 (30177258)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | Phox2b / 呼吸リズム / トランスジェニックラット / オプトジェネティクス / チャネルロドプシン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Phox2b_tTA-2A-Cre Rec BAC トランスジェニックラット（①）とRosa26::floxed STOP-ChRFR(C167A)-Venus #1, #2 トランスジェニックラット（③）の掛け合わせによって生まれてくる新生児ラットから，チャネルロドプシンを発現しているものを選び実験を行った． チャネルロドプシン発現陽性新生児ラットから，脳幹-脊髄標本を作製し，第４頸髄前根（C4）から吸息性活動をモニターし，吻側腹外側延髄に青色LED光を照射し，呼吸リズムの変化を調べた．さらにこの領域の呼吸性ニューロンから細胞内電位を記録し，光照射刺激の効果を調べた．呼吸リズムは，青色LED光の照射（50ms パルス幅，150ms インターバル，5-60s ）によって，3倍以上まで促進した．さらに吻側腹外側延髄に光刺激（0.5-1s）を行うことによって，呼吸リズムがリセットされた．チャネルロドプシンを発現している（つまりPhox2b陽性）Pre-Iニューロン(n=9)は，光刺激に応答して約10mVの脱分極を示した．チャネルロドプシン陰性（つまりPhox2b陰性）のPre-Iニューロン(n=7)も約5mVの脱分極を示した．一方，チャネルロドプシンを発現している吸息性ニューロン(n=5)は光刺激に応答して7.3mVの脱分極を示し，陰性の吸息性ニューロン(n=6)は有意な脱分極を示さなかった．さらにTTX存在下で，チャネルロドプシン発現ニューロン(n=8)は，光刺激に応答して約8mVの脱分極を示したが，チャネルロドプシン陰性ニューロン(n=3)は，有意な膜電位変化を示さなかった．これらの結果は，Phox2b陽性細胞から呼吸性ニューロンへの興奮性入力は，まずPre-Iニューロンにおいて統合され，その活動により吸息性バーストが周期的にトリガーされることを示唆する．
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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
チャネルロドプシン発現ラットの新生児摘出脳幹‐脊髄標本を用いた研究では，ほぼ必要なデータがそろったと思われる．ただ，チャネルロドプシン陰性ニューロンの細胞内記録の例数を少し増やす必要がある．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，論文としてまとめるにあったって，若干不足している細胞内記録のデータを取り，解析を進める予定である．
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| Causes of Carryover |
（理由）３月末の高松での生理学会旅費などが含まれていないため．
（使用計画）支払い可能になった時点で，速やかに清算する予定である．
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Research Products
(17 results)
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[Journal Article] Targeted expression of step-function opsins in transgenic rats for optogenetic studies.2018
Author(s)
Igarashi H, Ikeda K, Onimaru H, Kaneko R, Koizumi K, Beppu K, Nishizawa K, Takahashi Y, Kato F, Matsui K, Kobayashi K, Yanagawa Y, Muramatsu SI, Ishizuka T, Yawo H.
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Journal Title
Sci Rep.
Volume: 8
Pages: 5435
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Distinctive features of Phox2b-expressing neurons in the rat reticular formation dorsal to the trigeminal motor nucleus.2017
Author(s)
Nagoya K, Nakamura S, Ikeda K, Onimaru H, Yoshida A, Nakayama K, Mochizuki A, Kiyomoto M, Sato F, Kawakami K, Takahashi K, Inoue T.
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Journal Title
Neuroscience
Volume: 358
Pages: 211-226
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Direct effects of glucose, insulin, GLP-1, and GIP on bulbospinal neurons in the rostral ventrolateral medulla in neonatal wistar rats.2017
Author(s)
Oshima N, Onimaru H, Matsubara H, Uchida T, Watanabe A, Imakiire T, Nishida Y, Kumagai H.
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Journal Title
Neuroscience
Volume: 344
Pages: 74-88
DOI
Peer Reviewed
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