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

2014 Fiscal Year Annual Research 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)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: Neurovacular coupling / 脳虚血 / 共焦点顕微鏡 / 二光子顕微鏡

Outline of Annual Research Achievements

C57BL/6J マウスの頭頂側頭葉に頭窓を作成し、FITC 蛍光ラベルした赤血球を全身投与後、脳皮質微小循環をリアルタイムで、laser scanning confocal 蛍光顕微鏡を用いて観察した。頭窓を通して、顕微鏡下に設置したマウスの脳皮質毛細血管の動的変化をin vivo ビデオモニターし、一ヶ月以上反復して画像解析する方法を確立・発展させた。さらに、頭窓を通して中大脳動脈遠位の脳虚血モデルを作成した。また、局所脳血流を測定しつつ側頭部を開頭し、中大脳動脈起始部を結紮する中大脳動脈近位閉塞を施行した。その一方で、KEIO-IS法で適宜、頭窓を通した脳微小循環速度を測定した。また、微小血管、アストロサイトなどを生体染色し、脳虚血後の微小血管、神経細胞、アストロサイトの形態変化を反復in vivo 観察し、脳虚血時の微小血流調節の動態を観察した。さらに、摘出した脳切片に対し、組織、免疫組織化学的検討を加え、Neurovascular coupling の病態生理を詳細に検討した。
さらに本年度は、二光子顕微鏡法によって血管の構造変化を繰り返し継続観察を行う実験系を確立した。この方法で脳神経細胞、微小血管、グリア細胞を同時にin vivo で描出することができ、その細胞間の関連、脳虚血時の経時的な形態変化などを多角的に検討することができた。
これら結果を昨年度までのlaser scanning confocal 蛍光顕微鏡を用いて長期間観察したin vivo 実験の結果と比較、検討した。以上より、脳虚血時の脳微小循環調節におけるNeurovascular couplingの詳細が観察され、その重要性が明らかになった。

Research Products

• [Journal Article] Hyperperfusion counteracted by transient rapid vasoconstriction followed by long-lasting oligemia induced by cortical spreading depression in anesthetized mice. (2015)
  • Author(s): Unekawa M, Tomita Y, Toriumi H, Osada T, Masamoto K, Kawaguchi H, Itoh Y, Kanno I, Suzuki N.
  • Journal Title: J Cereb Blood Flow Metab. Volume: 35 Pages: 689-698
  • DOI: 10.1038/jcbfm.2014.250.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Microvascular sprouting, extension, and creation of new capillary connections with adaptation of the neighboring astrocytes in adult mouse cortex under chronic hypoxia. (2014)
  • Author(s): Masamoto K, Takuwa H, Seki C, Taniguchi J, Itoh Y, Tomita Y, Toriumi H, Unekawa M, Kawaguchi H, Ito H, Suzuki N, Kanno I.
  • Journal Title: J Cereb Blood Flow Metab. Volume: 34 Pages: 325-331
  • DOI: 10.1038/jcbfm.2013.201.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Vessel specific imaging of glucose transfer with fluorescent glucose analogue in anesthetized mouse cortex. (2014)
  • 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.
  • Journal Title: Adv Exp Med Biol. Volume: 812 Pages: 241-246
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-0620-8_32.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Changes in cortical microvasculature during misery perfusion measured by two-photon laser scanning microscopy. (2014)
  • Author(s): Tajima Y, Takuwa H, Kokuryo D, Kawaguchi H, Seki C, Masamoto K, Ikoma Y, Taniguchi J, Aoki I, Tomita Y, Suzuki N, Kanno I, Saeki N, Ito H.
  • Journal Title: J Cereb Blood Flow Metab. Volume: 34 Pages: 1363-1372
  • DOI: 10.1038/jcbfm.2014.91.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Pial arteries respond earlier than penetrating arterioles to neural activation in the somatosensory cortex in awake mice exposed to chronic hypoxia: an additional mechanism to proximal integration signaling? (2014)
  • Author(s): Sekiguchi Y, Takuwa H, Kawaguchi H, Kikuchi T, Okada E, Kanno I, Ito H, Tomita Y, Itoh Y, Suzuki N, Sudo R, Tanishita K, Masamoto K.
  • Journal Title: J Cereb Blood Flow Metab. Volume: 34 Pages: 1761-1770
  • DOI: 10.1038/jcbfm.2014.140.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] In vivo imaging of the mouse neurovascular unit under chronic cerebral hypoperfusion. (2014)
  • Author(s): Yata K, Nishimura Y, Unekawa M, Tomita Y, Suzuki N, Tanaka T, Mizoguchi A, Tomimoto H.
  • Journal Title: Stroke. Volume: 45 Pages: 3698-3703
  • DOI: 10.1161/STROKEAHA.114.005891.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Astrocytic depolarization induced rapid and broad increase in CBF in in vivo mouse cortex. (2015)
  • Author(s): Masamoto K, Unekawa M, Watanabe T, Toriumi H, Takuwa H, Kawaguchi H, Kanno I, Matsui K, Tanaka K, Tomita Y, Suzuki N
  • Organizer: 27th International Symposium on Cerebral Blood Flow, Metabolism & Function
  • Place of Presentation: Vancouver, Canada
  • Year and Date: 2015-06-27 – 2015-06-30
• [Presentation] The behavior of red blood cell in intraparenchymal capillaries during cortical spreading depression observed with high-speed camera confocal fluorescence microscope in anesthetized mice. (2015)
  • Author(s): Tomita Y, Unekawa M, Toriumi H, Osada T, Masamoto K, Kawaguchi H, Itoh Y, Kanno I, Suzuki N
  • Organizer: 27th International Symposium on Cerebral Blood Flow, Metabolism & Function
  • Place of Presentation: Vancouver, Canada
  • Year and Date: 2015-06-27 – 2015-06-30
• [Presentation] Temporal diametric change of intracortical penetrating arteries in response to cortical spreading depression observed with two-photon microscopy in anesthetized mice. (2015)
  • Author(s): Unekawa M, Tomita Y, Toriumi H, Osada T, Masamoto K, Kanno I, Suzuki N
  • Organizer: 27th International Symposium on Cerebral Blood Flow, Metabolism & Function
  • Place of Presentation: Vancouver, Canada
  • Year and Date: 2015-06-27 – 2015-06-30
• [Presentation] Optogenetic activation of astrocyte-blood flow signaling in the anesthetized mouse cortex. (2015)
  • Author(s): Tomita Y, Masamoto K, Unekawa M, Watanabe T, Toriumi H, TakuwaH, Kawaguchi H, Kanno I, Matsui K, Tanaka K, Suzuki N
  • Organizer: 第56回日本神経学会学術大会
  • Place of Presentation: 新潟
  • Year and Date: 2015-05-20 – 2015-05-23
• [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内穿通動脈の口径変化 (2014)
  • Author(s): 畝川美悠紀, 冨田裕, 鳥海春樹, 長田高志, 正本和人, 菅野巖, 鈴木則宏
  • Organizer: 第26回日本脳循環代謝学会総会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 2014-11-21 – 2014-11-22
• [Presentation] アストロサイト賦活による局所脳血流反応の空間伝播の解析 (2014)
  • Author(s): 渡部竜志, 正本和人, 畝川美悠紀, 結城浩弥, 新夕雅啓, 鳥海春樹, 田桑弘之, 川口拓之, 菅野巖, 松井広, 田中謙二, 冨田裕, 鈴木則宏
  • Organizer: 第26回日本脳循環代謝学会総会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 2014-11-21 – 2014-11-22
• [Presentation] 大脳皮質性拡延性抑制誘発時の脳表軟膜動脈および実質内穿通動脈の口径変化 (2014)
  • Author(s): 畝川美悠紀, 冨田裕, 鳥海春樹, 長田高志, 正本和人, 菅野巖, 鈴木則宏
  • Organizer: 第42回日本頭痛学会総会
  • Place of Presentation: 下関
  • Year and Date: 2014-11-14 – 2014-11-15
• [Presentation] 光遺伝学による脳血流の操作 (2014)
  • Author(s): 正本和人, 畝川美悠紀, 渡部竜志, 結城浩弥, 田桑弘之, 川口拓之, 菅野 巖, 松井 広, 田中謙二, 冨田 裕, 鈴木則宏
  • Organizer: 第3回ニューロフォトニクス研究会
  • Place of Presentation: 北海道
  • Year and Date: 2014-11-07 – 2014-11-07