Establishment of intravital imaging of the lacrimal gland for elucidation of mechanism of lacrimation

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K16983
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Ophthalmology
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: IMADA Toshihiro 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 特任助教 (80790360)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 生体イメージング / 二光子顕微鏡 / 涙液 / 涙腺 / カルシウムシグナル / 薬理遺伝学

Outline of Final Research Achievements

We established an intravital imaging system enable to visualize and analyze the Ca2+ response in the lacrimal gland (LG) by combination of two-photon microscopy with transgenic mice expressing the genetically encoded Ca2+ indicator, yellow cameleon (YC) 3.6 or YC-Nano15. In this system, a perfusion chamber is fitted surrounding the LG to allow for exposure of stimulants and inhibitors only to the LG. We analyzed tear secretion and Ca2+ responses in the LG myoepithelial cells and acinar cells during the corneal sensory stimulation. We also succeeded in visualizing Ca2+ response in the LG acinar cells during pharmacogenetic excitation of superior salivatory nucleus which is important brain region controlling lacrimation.

Free Research Field

分子生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来の涙液分泌に関する研究では、涙腺機能に主眼が置かれ、脳との連動性に着目されずに解析されてきた。本研究では、二光子顕微鏡による深部生体イメージング、涙腺細胞腫特異的カルシウムプローブを発現する遺伝子改変マウス、薬理遺伝学による脳操作を組み合わせることで、脳―涙腺活動の直接的な関わりを解析可能とする実験系を構築した。本研究を元に、脳―涙腺活動の連動により生じる「泣く」メカニズムを解明することにより、根本治療法が存在しない眼表面疾患に対し、新しい、創薬・治療戦略の確立が可能となる。