Elucidating the mechanism of blood pressure control through brain sensor of sodium concentration in body fluids

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K18998
• Research Institution: National Institute for Basic Biology
• Principal Investigator: 野村 憲吾 基礎生物学研究所, 統合神経生物学研究部門, 特別協力研究員 (10734519)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 食塩 / ナトリウム / 血圧 / 交感神経

Outline of Annual Research Achievements

食塩 (NaCl)と血圧の関連はよく知られており、体液 (血液や脳脊髄液)のNa+濃度が上昇すると、交感神経の活性化を介して血圧が上昇する。しかし、血圧制御を担う脳内Na+感知機構の詳細は不明であった。予備実験から、脳内Na+センサー分子であるNaxチャンネルが血圧調節に関与することが示唆された。そこで、Naxによる血圧制御機構について詳細に調べた。
１．体液のNa濃度が上昇した時の血圧上昇におけるNaxの役割：野生型マウスとNax遺伝子欠損 (Nax-KO)マウスに対し、食塩を過剰摂取させる実験、および高張食塩水を腹腔内に投与する実験をおこなった。このときの血液と脳脊髄液のNa+濃度、血圧、交感神経の活性を調べた。
２．脳脊髄液のNa+濃度上昇に応答した血圧上昇におけるNaxの役割：野生型マウスとNax-KOマウスの脳室内に、高張Na溶液を注入した。このときの血圧および交感神経活動の変化を測定した。
３．Na+に応答した血圧上昇を担う神経路の探索：２つのNax発現部位をそれぞれ破壊したマウスを用い、血圧制御のためのNa+感知領域を同定した。光遺伝学の手法を用い、この領域に細胞体があり、交感神経中枢へと投射するニューロンを選択的に活性化させ、血圧の変化を調べた。このニューロンの活動がNaxにより制御されているか、電気生理学的実験で調べた。
４．Naxの活性化がニューロンを興奮させる機序の探索：上述の領域で、Naxはグリア細胞に発現する。そこで、細胞外Na+濃度の上昇に応じてグリア細胞から放出される分子を調べた。さらに、ニューロン側でグリア細胞からのシグナルを受け取る候補分子について、Na+による血圧上昇に関与するか調べた。
本脳内機構は、食塩の過剰摂取による血圧上昇に関与する可能性がある。したがって本研究は、高血圧の新たな治療標的を提示し、国民の健康に貢献するものと期待される。