2017 Fiscal Year Research-status Report
Regulatory mechanisms of esophageal striated muscle motility by the central and peripheral systems
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17K08122
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
椎名 貴彦 岐阜大学, 応用生物科学部, 准教授 (90362178)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 食道 / 横紋筋 / 平滑筋 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、ほ乳類の食道横紋筋運動における中枢および末梢における制御機構の全貌を解明することである。ほ乳類の食道筋層は、小腸や大腸と異なり、横紋筋で構成されている。食道横紋筋は「＝骨格筋」とみなされている。実際、運動制御に関わる因子は骨格筋と共通である。一方、食道は摂取した食物を胃まで運搬する役割を持つことから、食道横紋筋も小腸や大腸の平滑筋と同様に蠕動運動を担っている。蠕動運動は、筋の収縮のみならず、適切な弛緩も必要とすることから、「収縮」とともに「弛緩（収縮の抑制）」する制御機構の解明は重要である。食道以外の消化管（胃、小腸、大腸）では、中枢性制御に加えて、内在神経系やカハール介在細胞などによる末梢性（局所）制御が発達している。そこで本研究では、（１）中枢性制御機構の解明のため、中枢を含む丸ごと動物を用いたin vivo実験系を用いた実験を行う。また、（２）末梢における制御を解明するため、摘出標本を用いたin vitro試験を実施する。平成２９年度の実績として、まず、（１）に相当するものとして、食道横紋筋運動の制御に関与する中枢レベルの新規因子の解明を行った。ウレタンで麻酔したラットの食道内腔にバルーンを設置し、バルーンの移動速度や移動距離、バルーン内圧の変化を指標にして、in vivoで食道蠕動運動を評価した。実験系の確立とともに、中枢性制御に一酸化窒素が関与することを明らかにした。一方、（２）として、ラットから食道を摘出して、in vitroで食道運動を記録し、食道筋の収縮反応を解析した。これまで未知であったプリン作動系シグナルとカリウムチャネルを介するシグナルが食道運動に関与する可能性を示唆する結果が得られた。これらの成果は、食道横紋筋運動における中枢および末梢における制御機構の全貌を解明する上で重要な知見といえる。
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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
平成２９度は、食道横紋筋運動の制御に関与する中枢および末梢レベルの新規因子を明らかにすることを目指して実験を行なった。
（１）食道横紋筋運動の制御に関与する中枢レベルの新規因子の解明：ウレタンで麻酔したラットの食道内腔にバルーンを設置し、バルーンの移動速度や移動距離、バルーン内圧の変化を指標にして、in vivoで食道蠕動運動を評価した。生理活性物質やそれらの受容体阻害薬を投与し、食道蠕動運動がどのように変化するか検討した。その結果、中枢性制御に一酸化窒素が関与することを明らかにした。
（２）食道横紋筋運動の制御に関与する末梢レベルの新規因子の解明：ラットから食道を摘出して、オルガンバスにセットし、in vitroで食道運動を記録した。迷走神経あるいは横紋筋そのものを電気刺激することによって生じる食道横紋筋の収縮反応を解析した。また、電気刺激あるいは薬物投与により平滑筋の運動についても解析を行なった。これらの反応が生理活性物質やそれらの受容体阻害薬の投与により、どのように変化するのかを調べた。これらの実験により、食道横紋筋運動を制御する因子としてカリウムチャネルの関与が明らかとなった。また、平滑筋運動に対してプリン作動生シグナルが関与する可能性が示唆された。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成３０年度は、前年度の成果を踏まえて、食道横紋筋運動の制御に関与する中枢および末梢レベルの新規因子をさらに明らかにすることを目指す。中枢レベルの因子の検索は、中枢を含む丸ごと動物を用いたin vivo実験系を使用する。末梢レベルに関する試験は、中枢の影響を除外して行う必要があるため、摘出標本を用いたin vitro実験系で実施する。
また、明らかにした中枢および末梢レベルの因子の相互作用について検討する。脳あるいは脊髄由来の神経を刺激することで、末梢因子の活動がどのように変化するかを、カルシウムイメージングやc-Fosの発現などによって組織学的あるいは画像学的に解析する。あるいは、末梢因子を刺激することによって、脳や脊髄における神経活動が変化するかどうかを解析する。
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