脳局所脳虚血モデルを用いたＮｅｕｒｏｖａｓｃｕｌａｒ Ｃｏｕｐｌｉｎｇの検討

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 24500422
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 冨田 裕 慶應義塾大学, 医学部, 講師(非常勤) (60276251)
• Keywords: Neurovascular coupling

Research Abstract

頭窓を施したC57BL/6Jマウスに脳虚血モデルを作成し、イソフルラン麻酔下でアストログリア細胞の生体蛍光マーカであるSulforhodamine 101（5-10 mM）を腹腔投与（8 μl/g）した。頭窓を通して一次体性感覚野の微小血管内及びアストログリアにおける蛍光強度を放射線医学総合研究所の二光子顕微鏡法によって5分から30分毎に測定した。血管の構造画像を解像度0.4μm/pixelの条件で深さ方向に800 μmまで、またアストログリアを0.2 μm/pixelの解像度で400μmまで、それぞれ5 μmのステップ間隔で取得した。同様の実験プロトコルで繰り返し継続観察を行った。この方法で脳神経細胞、血管、グリア細胞を同時にin vivoで描出し、その細胞間の関連、経時的な形態変化などを多角的に検討した。このように二光子顕微鏡を用いて、laser scanning confocal 蛍光顕微鏡を用いた観察時よりも、さらに脳深部における脳虚血時のin vivo反復した経時的なデータから、Neurovascular couplingの病態生理を詳細に比較、検討している。また、脳虚血後の血管新生の過程も捉えることができ、詳細に検討中である。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

頭窓を施したC57BL/6Jマウス脳虚血モデルを作成し、二光子顕微鏡法による脳神経細胞、血管、グリア細胞を同時にin vivoで描出し、その細胞間の関連、経時的な形態変化などを多角的に検討する方法を計画通りに確立することに成功した。この方法で、計画通り二光子顕微鏡を用いて、laser scanning confocal 蛍光顕微鏡を用いた観察時よりも、さらに脳深部における脳虚血時のin vivo反復した経時的なデータから、Neurovascular couplingの病態生理を詳細に比較、検討している。また、脳虚血後の血管新生の過程もプレリミナリースタディー通り捉えることができ、詳細に検討中である。既に国内外の学会で発表し、また国内外の雑誌に投稿し、採択された。

Strategy for Future Research Activity

これまで得られたデータをさらに詳細に解析しつつ、確立した方法をさらに進展・発展させ、脳梗塞の病態に関与していると考えられているCortical spreading depression現象など基礎的な脳梗塞時の病態生理学的検討もさらに加えつつ、脳虚血時のNeurovascular couplingをターゲットとした例えば神経堤細胞、iPS細胞由来細胞の移植など再生医療、あるいは各種薬物投与の効果など、脳梗塞治療へのさらなる応用を視野にさまざまな角度から検討していく。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

取り組んでいる課題の一つの英語論文校正・出版用の予算を確保していたが、今年度中の投稿には至らなかった。
現在推敲中の論文が完成次第、国際誌に投稿し、校正・出版費として使用する予定である。

Research Products

• [Journal Article] “Long-term adaptation of cerebral hemodynamic response to somatosensory stimulation during chronic hypoxia in awake mice.” (2013)
  • Author(s): Takuwa H, Masamoto K, Yamazaki K, Kawaguchi H, Ikoma Y, Tajima Y, Obata T, Tomita Y, Suzuki N, Kanno I, Ito H.
  • Journal Title: J Cereb Blood Flow Metab. Volume: 33(5) Pages: 774-779
  • DOI: 10.1038/jcbfm.2013.16.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] “Measuring the vascular diameter of brain surface and parenchymal arteries in awake mouse.” (2013)
  • Author(s): Sekiguchi Y, Masamoto K, Takuwa H, Kawaguchi H, Kanno I, Ito H, Tomita Y, Itoh Y, Suzuki N, Sudo R, Tanishita K.
  • Journal Title: Adv Exp Med Biol. Volume: 789 Pages: 419-425
  • DOI: 10.1007/978-1-4614-7411-1_56.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] “Hypoxia-induced cerebral angiogenesis in mouse cortex with two-photon microscopy.” (2013)
  • Author(s): Masamoto K, Takuwa H, Tomita Y, Toriumi H, Unekawa M, Taniguchi J, Kawaguchi H, Itoh Y, Suzuki N, Ito H, Kanno I.
  • Journal Title: Adv Exp Med Biol. Volume: 789 Pages: 15-20
  • DOI: 10.1007/978-1-4614-7411-1_3.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] “Potassium-induced cortical spreading depression bilaterally suppresses the electroencephalogram but only ipsilaterally affects red blood cell velocity in intraparenchymal capillaries.” (2013)
  • Author(s): Unekawa M, Tomita Y, Toriumi H, Masamoto K, Kanno I, Suzuki N.
  • Journal Title: J Neurosci Res. Volume: 91 Pages: 578-584
  • DOI: 10.1002/jnr.23184.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] “Spatial and temporal MRI profile of ischemic tissue after the acute stages of a permanent mouse model of stroke.” (2013)
  • Author(s): Bogaert-Buchmann A, Poittevin M, Po C, Dupont D, Sebrie C, Tomita Y, Trandinh A, Seylaz J, Pinard E, Meric P, Kubis N, Gillet B.
  • Journal Title: Open Neuroimage J. Volume: 7 Pages: 4-14
  • DOI: 10.2174/1874440001307010004.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] “Hemodynamic changes during neural deactivation in awake mice: A measurement by laser-Doppler flowmetry in crossed cerebellar diaschisis.” (2013)
  • Author(s): Takuwa H, Tajima Y, Kokuryo D, Matsuura T, Kawaguchi H, Masamoto K, Taniguchi J, Ikoma Y, Seki C, Aoki I, Tomita Y, Suzuki N, Kanno I, ItoH.
  • Journal Title: Brain Res. Volume: 1537 Pages: 350-355
  • DOI: 10.1016/j.brainres.2013.09.023.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] “Impairment of CO2 reactivity in RBC velocity and CBF after cortical spreading depression in anesthetized mice.” (2014)
  • Author(s): Unekawa M, Tomita Y, Toriumi H, Osada T, Masamoto K, Kawaguchi H, ItohY, Kanno I, Suzuki N.
  • Organizer: 第39回日本微小循環学会総会.
  • Place of Presentation: 北里大学薬学部 (東京).
  • Year and Date: 20140207-20140208
• [Presentation] “麻酔下マウスにおける大脳皮質性拡延性抑制誘発時の脳表軟膜動脈と脳血流の変化.” (2013)
  • Author(s): 畝川美悠紀, 冨田裕, 鳥海春樹, 長田高志, 正本和人, 伊藤義彰, 菅野巖, 鈴木則宏.
  • Organizer: 第41回日本頭痛学会総会.
  • Place of Presentation: いわて県民情報交流センター (盛岡).
  • Year and Date: 20131115-20131116
• [Presentation] “Optogeneticsを用いたアストロサイト賦活による脳血流反応.” (2013)
  • Author(s): 渡部竜志, 正本和人, 畝川美悠紀, 鳥海春樹, 谷口順子, 田桑弘之, 川口拓之, 伊藤浩, 菅野巖, 松井広, 田中謙二, 冨田裕, 鈴木則宏.
  • Organizer: 第25回日本脳循環代謝学会総会.
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル札幌 (札幌).
  • Year and Date: 20131101-20131102
• [Presentation] “マウス大脳虚血辺縁部における脳微小血管とアストロサイトの時空間展開：永久閉塞と再潅流モデルでの比較.” (2013)
  • Author(s): 正本和人, 安部貴人, 田桑弘之, 鳥海春樹, 冨田裕, 畝川美悠紀, 伊藤義彰, 谷口順子, 田島洋佑, 川口拓之, 伊藤浩, 鈴木則宏, 菅野巖.
  • Organizer: 第25回日本脳循環代謝学会総会.
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル札幌 (札幌).
  • Year and Date: 20131101-20131102
• [Presentation] “麻酔下マウスにおける大脳皮質性拡延性抑制誘発時の実質毛細血管内赤血球速度と局所脳血流の経時的変化.” (2013)
  • Author(s): 畝川美悠紀, 冨田裕, 鳥海春樹, 長田高志, 正本和人, 川口拓之, 伊藤義彰, 菅野巖, 鈴木則宏.
  • Organizer: 第25回日本脳循環代謝学会総会.
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル札幌 (札幌).
  • Year and Date: 20131101-20131102
• [Presentation] “Cellular-scale imaging of glucose transfer in cerebral microvasculature with fluorescent glucose analogue in anesthetized mouse cortex.” (2013)
  • Author(s): Murata R, Takada Y, Takuwa H, Kawaguchi H, Ito H, Kanno I, Tottori N, Yamada Y, Tomita Y, Itoh Y, Suzuki N, Yamada K, Masamoto K.
  • Organizer: The 41st Annual ISOTT meeting.
  • Place of Presentation: The EPR center of the Geisel School of Medicine at Dartmouth College, Hanover. NH (米国).
  • Year and Date: 20130622-20130626
• [Presentation] “Spatio-temporal dynamics of morphological changes in neuro-glia-vascular unit after cerebral ischemia measured with two-photon microscopy in mouse cortex.” (2013)
  • Author(s): Masamoto K, Abe T, Takuwa H, Toriumi H, Tomita Y, Unekawa M, Itoh Y, Kawaguchi H, Ito H, Suzuki N, Kanno I.
  • Organizer: 26th International Symposium on Cerebral Blood Flow, Metabolism & Function.
  • Place of Presentation: Shanghai, China (中国).
  • Year and Date: 20130520-20130523
• [Presentation] “Reduced response in penetrating artery but sustained response in surface artery to whisker stimulation in chronic hypoxia mice.” (2013)
  • Author(s): Kanno I, Sekiguchi Y, Takuwa H, Masamoto K, Kawaguchi H, Taniguchi J, Tomita Y, Sudo R, Tanishita K, Suzuki N, Ito H.
  • Organizer: 26th International Symposium on Cerebral Blood Flow, Metabolism & Function.
  • Place of Presentation: Shanghai, China (中国).
  • Year and Date: 20130520-20130523
• [Presentation] “Different response in diameter of pial vessels and in cerebral blood flow associated with cortical spreading depression in anesthetized mice.” (2013)
  • Author(s): Unekawa M, Tomita Y, Toriumi H, Osada T, Masamoto K, Kawaguchi H, Itoh Y, Kanno I, Suzuki N.
  • Organizer: 26th International Symposium on Cerebral Blood Flow, Metabolism & Function.
  • Place of Presentation: Shanghai, China (中国).
  • Year and Date: 20130520-20130523