2019 Fiscal Year Research-status Report
橋結合腕傍核による眠気・覚醒度制御機構の解明：リハビリ効率向上のための基礎的検討
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19K11367
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
横田 茂文 島根大学, 学術研究院医学・看護学系, 准教授 (50294369)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
武田 湖太郎 藤田医科大学, 保健学研究科, 准教授 (50618733)
濱 徳行 島根大学, 学術研究院医学・看護学系, 助教 (60422010)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 孤束核 / 結合腕傍核 / 視床下部脳弓周囲領域 / 延髄腹外側部 / CGRP / 睡眠時無呼吸症 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、リハビリテーションの施行時に障害となる眠気について理解するために、睡眠障害の一つである睡眠時無呼吸や疼痛が、いかに覚醒や呼吸喚起を生じさせるかを機能形態学的および生理学的に追求することを目的とした。
令和元年度は、睡眠時無呼吸の結果生じる血中の酸素分圧低下情報を覚醒中枢である視床下部脳弓周囲領域や呼吸中枢である延髄腹外側部へ伝達する神経路について形態学的に解析した。血中低酸素情報は頚動脈小体で感受され、孤束核へ送られる。そこでまず、睡眠時無呼吸のモデルである間欠低酸素刺激をマウスに与え、活性化マーカーであるFosタンパクの発現を孤束核で解析した。その結果、多くのグルタミン酸作動性ニューロンにFosタンパクの発現が認められた。次にVGLUT2-Creマウスを用いた選択的神経路標識法により、結合腕傍核において、孤束核グルタミン酸作動性ニューロンの投射線維が視床下部脳弓周囲領域および延髄腹外側部へ投射するニューロンと連絡することを確認した。また、逆行性標識法とFosタンパク検出法の併用により、視床下部脳弓周囲領域および延髄腹外側部へ投射する結合腕傍核ニューロンは、間欠低酸素刺激によって活性化し、Fosタンパクを発現することを確認した。
同様の解析を、覚醒に関与する結合腕傍核CGRPニューロンへ行った結果、孤束核グルタミン酸作動性ニューロンは結合腕傍核CGRPニューロンへ連絡し、低酸素情報を伝達することが示唆された。
以上の結果から、睡眠時無呼吸による血中酸素レベルの低下による覚醒と呼吸喚起の神経路の一端が解明できたと考えられる。
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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
当初は持続的低酸素刺激を予定していたが、睡眠時無呼吸のモデルとして多くの研究に使用されている間欠低酸素刺激を採用する事により、持続的低酸素刺激と比較して対照群との間に顕著な差が認められた。
次年度以降に実施予定の血中炭酸ガスレベルの上昇による覚醒および呼吸喚起の神経路の解析に必要なPhox2b-Creマウスを導入し、実験に必要な個体数の確保に向けて繁殖中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和２年度は、引き続き低酸素による覚醒と呼吸喚起の神経メカニズムを明らかにするために、結合腕傍核に認められる孤束核グルタミン酸作動性ニューロンの投射神経終末をオプトジェネティクスにより活性化し、睡眠・覚醒状態や呼吸の変化について解析する。また、睡眠時無呼吸による血中炭酸ガスレベルの上昇による覚醒および呼吸喚起の神経メカニズムの解明に向けて、後台形体核に存在する中枢性化学受容細胞がPhox2bを特異的に発現する性質を利用し、中枢性化学受容器から視床下部へ至る神経路を解析し、さらに、血中炭酸ガスレベルの情報が結合腕傍核を介して覚醒中枢や呼吸中枢へ伝達されることを明らかにする。
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| Causes of Carryover |
当初、Phox2b-Creマウスを米国から購入する予定で計画していたが、国内共同研究者が作製していた動物を譲渡できることとなったため、また、コロナウイルスによる学会の誌上開催への変更により、成果発表に必要な旅費が不要となったために次年度使用額が生じることとなった。令和2年度の研究に必要な消耗品に当てる予定である。
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