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2023 Fiscal Year Annual Research Report

体性感覚認知における脳内酸素濃度変動及びその制御機構の生理的意義

Research Project

Project/Area Number 21K15208
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

中尾 章人  京都大学, 工学研究科, 助教 (30748926)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords低酸素 / イオンチャネル / 酸素センシング
Outline of Annual Research Achievements

酸素は好気性生物の生存に必須である。諸器官の中でも、特に酸素消費量が高い脳においては細胞の置かれる酸素環境が重要となる。また、虚血などの病的な低酸素状態以外の生理的な酸素濃度変動の生物学的意義は、脳高次機能の文脈において特に未解明である。本研究では、体性感覚などの脳高次機能に伴う脳内酸素濃度変動及びその制御機構の生理的意義を追究した。脳の様々な領域から単離したアストロサイトの細胞内の酸素濃度分布を評価したところ、由来する脳部位によって細胞内酸素濃度分布が異なったことから、脳の領域ごとにアストロサイトの周囲環境の生理的な酸素濃度が異なることが示唆された。
低酸素研究で問題となるのが酸素濃度の時空間的な制御である。狙った場所に、望んだタイミングで低酸素環境を作り出す光感受性の酸素スカベンジャーの開発に成功し、低酸素感受性TRPA1チャネルの活性を時空間的に制御することに成功した。
脳内酸素濃度制御機構の脳高次機能に与える影響の検討のため、低酸素感受性チャネルTRPA1の脳内における詳細な分布を評価した。TRPチャネルを含むチャネルタンパク質は疎水性領域が比較的多い膜タンパク質であり、免疫組織染色が一般的に難しいことが知られているため、まずは脳部位によってそれぞれ染色条件の最適化を行うことで実験系を確立し、並行して遺伝子改変マウスによる評価も遂行した。その結果、低酸素感受性チャネルTRPA1が一次体性感覚野において発現、さらには特定の錐体細胞層に存在することを見出した。生理的意義の解明のため、脳内の低酸素感受性チャネルTRPA1を欠損したマウスの行動生理学的解析を行い、特定の刺激に対する不安様行動の変化を明らかにした。これらのことから体性感覚認知における脳内酸素濃度変動及びその制御機構の生理的意義の一端を明らかにした。

  • Research Products

    (5 results)

All 2024 2023

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] An Optochemical Oxygen Scavenger Enabling Spatiotemporal Control of Hypoxia2023

    • Author(s)
      Ieda Naoya、Sawada Masato、Oguchi Runa、Itoh Masato、Hirakata Seina、Saitoh Daisuke、Nakao Akito、Kawaguchi Mitsuyasu、Sawamoto Kazunobu、Yoshihara Toshitada、Mori Yasuo、Nakagawa Hidehiko
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 62 Pages: e202217585

    • DOI

      10.1002/anie.202217585

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] アストロサイトに発現するTRPA1の酸素センサーとしての脳高次機能における役割2024

    • Author(s)
      中尾章人、太田英斗、森泰生
    • Organizer
      第101回日本生理学会大会
  • [Presentation] Dynamic remodeling of TRPC5-caveolin-1-eNOS complexes regulates the precise signal transfer between Ca2+ and NO2024

    • Author(s)
      Reiko Sakaguchi、Nobuaki Takahashi、Takashi Yoshida、Nozomi Ogawa、Yoshifumi Ueda、Satoshi Hamano、Kaori Yamaguchi、Seishiro Sawamura、Shinichiro Yamamoto、Yuji Hara、Tomoya Kawamoto、Akito Nakao、Masayuki X. Mori、Shunichi Shimizu、Ryuji Inoue、Yasuo Mori
    • Organizer
      第101回日本生理学会大会
  • [Presentation] TRPチャネルを介した酸素受容におけるタンパク質修飾の重要性2023

    • Author(s)
      森 泰生、中尾 章人
    • Organizer
      第96回日本生化学会大会
  • [Presentation] 低酸素感受性チャネルTRPA1の脳高次機能における役割2023

    • Author(s)
      太田英斗、中尾章人、森泰生
    • Organizer
      第46 回日本分子生物学会年会

URL: 

Published: 2024-12-25  

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