Central mechanisms for upper airway patency: analysis for neuron-glia interaction

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K10055
• Research Institution: Aichi Gakuin University
• Principal Investigator: 片倉 伸郎 愛知学院大学, 歯学部, 歯学部研究員 (20185804)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: NMDA / 舌下神経運動ニューロン / スライスパッチクランプ / ギャップ結合 / グリア細胞 / propofol

Outline of Annual Research Achievements

閉塞型睡眠時無呼吸症候群で起こる舌根沈下は、覚醒時よりも意識レベルの低い静脈内鎮静法でもしばしば観察される。呼吸筋の活動が維持されているにも関わらず、気道の維持に関わる舌筋群の緊張が低下するという特徴な筋活動の乖離があることが、その原因と考えられる。本研究は、このような舌根沈下の原因が、①呼吸筋群を動かす運動ニューロン群と、②気道維持に働く筋群を動かす運動ニューロン群との間に活動度の差異があるためとの仮説を設定し、気道開通という重要な役割を果たす舌筋群の緊張度を制御する舌下神経運動ニューロンの活動性を維持する機序と、その機序が低下する条件を、ニューロンだけではなく周囲を取り巻くグリア細胞群を加えた『ニューロン-グリア連関』で解析することを目的としている。
本年度は、これまでの研究で得られたデータから、舌下神経運動ニューロン(XIIｍ)のNMDA誘発活動のリズム膜電位変動(RMC)と 重畳する群発発火活動に対する ①tetrodotoxin (TTX) 投与、② carbenoxolone (CBX) 投与、③TTXおよびCBXの連続投与あるいは同時投与の効果を解析した。 ①/③：TTX投与から、AP発生が抑制されているにも関わらずNMDA投与でRMCを生成するXIImが存在することが分かった。これらのXIImに対してCBXを投与すると半数以上でRMCが漸減した。これらの結果は、NMDAによってXIIm自身がRMCを生成する可能性と、それをギャップ結合(GJ)を経由してXIIm間、あるいはグリア細胞を間に挟んで伝搬させていることを示唆している。②：CBX投与では、全例でAP残存が確認されたが、RMCの消失/減弱のあるXIImが観察された。これは前述したギャップ結合(GJ)を経由したXIIm間、あるいはグリア細胞を間に挟んでのリズム活動伝搬を行っている可能性を支持するものである。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

脳幹スライス標本を用いてXIImからパッチクランプ法によって、多くのXIImから記録を行った上で種々の薬物を投与してリズム活動に対する薬理学的効果を観察した。加えて、propofol投与による扁桃体ニューロンの活動性変化から、静脈内鎮静法で用いる同薬剤のニューロン活動に対する効果を検証し、今後の研究遂行の方向性を示すことができた。

Strategy for Future Research Activity

本年度の実験結果と解析作業から、NMDAで誘発されるXIImのリズム活動がTTXおよびCBXに対する応答特性によって複数のグループに分けられることが判明したので、それぞれのグループに所属するXIImの発生させるAPの特性に異なる点が見出せるかを phase plane plot を 中心とした手法で解析を深め、どのような条件がXIImの活動性の増減に結びつき、それがGJとどのように関わるのかを検証していく。

Causes of Carryover

当初、本年度は論文作成を予定していたが、充分な解析を行うために時間がかかったため、解析作業の継続と論文作成を次年度に行うこととした。そのため次年度使用額が生じた。オフライン解析を行うために必要な物品の購入と論文作成および投稿に関わる費用に充てる予定である。