難聴の病態理解に資する内耳体液環境の総合的基礎研究

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25293058
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 日比野 浩 新潟大学, 医歯学系, 教授 (70314317)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中島 真人 新潟大学, 医歯学総合病院, 助教 (60588250) ; 任 書晃 新潟大学, 医歯学系, 准教授 (80644905)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 内耳 / イオン / 水 / 電気生理 / 数理モデル

Outline of Annual Research Achievements

将来、難聴の病態生理を解明するために、本課題では内耳蝸牛の基礎研究を施行した。+80 mVの高電位と150 mMの高K+濃度を示す特殊体液「内リンパ液」の電気化学環境や水環境の維持機構と生理的意義を研究した。
（１）蝸牛K+輸送の制御機構の解析～以前に、内・外２層の上皮からなる血管条に発現するイオン輸送分子が、組織レベルにてK+を一方向性に輸送することで内リンパ液高電位を成立させていることを示していた（PNAS 2008）。この実験結果に立脚し、K+一方向性輸送と内リンパ液環境の維持を記述する数理モデルを構築した（PNAS 2012）。H26年までに、外層の基底膜はNa+の透過性が通常の細胞より極めて高いこと、この特徴が血管条のK+輸送に不可欠であることが予測されていた。H27年度は、in vivo実験でこの仮説を証明した。外層基底膜を低Na+溶液で灌流すると、外層基底膜の過分極が観察された。これらの結果は、上述の仮説を強く支持した。
（２）イオンコンダクタンス顕微鏡の応用～（１）において見出だしたNa+透過性を電気生理学的に観察する目的で、生きた状態で複雑な当該細胞の形状を見出す「イオンコンダクタンス顕微鏡」の開発を進めた。Zスキャナーの改良により凹凸の大きい標本の観察が向上した。
（３）pH制御機構の解析～K+一方向性輸送を調節するpH動態の調節因子の候補を、以前に複数、質量分析で見出だしていた。このうち、Na+/HCO3-共輸送体3種類に注目した。2種類は外層細胞のみの質量分析により発現が確認された。その中の一種類は、組織学的に外層基底膜に分布が報告されている。我々も蛍光抗体方でそれを確認した。
（４）内リンパ液のヒアルロン酸の解析～蝸牛に重要と考えられるヒアルロン酸を定量するため、前年度までに開発した炭素電極測定系を系を駆使し、in vitroでヒアルロン酸に基づく酸化電流を検知した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Heterozygous mutation of Ush1g/Sans in mice causes early-onset progressive hearing loss, which is recovered by reconstituting the strain-specific mutation in Cdh23. (2016)
  • Author(s): Miyasaka Y, Suzuki S, Yoshimoto S, Shitara H, Ohshiba Y, Okumura K, Seki Y, Tokano H, Kitamura K, Takada T, Shiroishi T, Hibino H, Kominami R, Yonekawa H, Kikkawa Y
  • Journal Title: Hum Mol Genet Volume: 未定 Pages: 未定
  • DOI: 10.1093/hmg/ddw078
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 多階層イオン輸送モデルによる内耳蝸牛のイオン・電位環境の統合的理解 (2016)
  • Author(s): 任 書晃、吉田 崇高、村上 慎吾、上塚 学、緒方 元気、倉智 嘉久、日比野 浩
  • Journal Title: 日本薬理学雑誌 Volume: 147 Pages: 80-83
• [Journal Article] Wide-field heterodyne interferometric vibrometry for two-dimensional surface vibration measurement. (2015)
  • Author(s): Choi S, Maruyama Y, Suzuki T, Nin F, Hibino H, Sasaki O
  • Journal Title: Opt Commun Volume: 356C Pages: 343-349
  • DOI: 10.1016/j.optcom.2015.08.016
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multifrequency swept common-path en-face OCT for wide-field measurement of interior surface vibrations in thick biological tissues. (2015)
  • Author(s): Choi S, Watanabe T, Suzuki T, Nin F, Hibino H, Sasaki O
  • Journal Title: Opt Express Volume: 23 Pages: 21078-21089
  • DOI: 10.1364/OE.23.021078
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecular architecture of the stria vascularis membrane transport system, which is essential for physiological functions of the mammalian cochlea. (2015)
  • Author(s): Uetsuka S, Ogata G, Nagamori S, Isozumi N, Nin F, Yoshida T, Komune S, Kitahara T, Kikkawa Y, Inohara H, Kanai Y, Hibino H
  • Journal Title: Eur J Neurosci Volume: 42 Pages: 1984-2002
  • DOI: 10.1111/ejn.12973
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 聴覚障害に対する次世代の薬物治療戦略 (2015)
  • Author(s): 任 書晃、緒方 元気、日比野 浩
  • Journal Title: ファルマシア Volume: 51 Pages: 1143-1147
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Creation of novel model mice for reversible sensorineural hearing loss with optogenetics. (2016)
  • Author(s): Mitsuo P. Sato, Fumiaki Nin, Taiga Higuchi, Satoru Uetsuka, Takamasa Yoshida, Katsumi Doi, Hirohide Takebayashi, Kenji Tanaka, Hiroshi Hibino
  • Organizer: 第93回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（札幌市）
  • Year and Date: 2016-03-22 – 2016-03-24
• [Presentation] 内耳蝸牛の特殊体液のイオン・電位環境：その成立から生理機能・病態まで (2016)
  • Author(s): 日比野 浩、任 書晃、吉田 崇正、倉智 嘉久
  • Organizer: 第93回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（札幌市）
  • Year and Date: 2016-03-22 – 2016-03-24
  • Invited
• [Presentation] 生体断層計測用GH帯Er添加高調波能動モード同期ファイバレーザの製作 (2016)
  • Author(s): 羽田 圭志、崔 森悦、任 書晃、日比野 浩、黒川 隆志
  • Organizer: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都）
  • Year and Date: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [Presentation] 多波長走査型干渉顕微鏡による生体内部のen-face断層振動計測 (2016)
  • Author(s): 崔 森悦、佐藤 敬太、任 書晃、日比野 浩
  • Organizer: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都）
  • Year and Date: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [Presentation] ダイヤモンド微小電極を駆使した局所薬物動態の生体内リアルタイム測定 (2016)
  • Author(s): 緒方 元気、任 書晃、石井 雄也、浅井 開、佐野 大和、吉田 崇正、楠原 洋之、高井 まどか、栄長 泰明、日比野 浩
  • Organizer: 第89回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜市）
  • Year and Date: 2016-03-09 – 2016-03-11
  • Invited
• [Presentation] 内耳血管条を標的とした光遺伝学による可逆性難聴の誘導 (2016)
  • Author(s): 佐藤 満雄、樋口 大河、任 書晃、吉田 崇正、上塚 学、土井 勝美、田中 謙二、日比野 浩
  • Organizer: 第89回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜市）
  • Year and Date: 2016-03-09 – 2016-03-11
• [Presentation] 光遺伝学を駆使した新たな難聴モデル動物の作成とその解析 (2016)
  • Author(s): 日比野 浩
  • Organizer: 第89回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（札幌市）
  • Year and Date: 2016-03-09 – 2016-03-11
  • Invited
• [Presentation] Transient induction of deafness by optogenesis targeting the endocochlear potential in the inner ear. (2016)
  • Author(s): Mitsuo P. Sato, Fumiaki Nin, Taiga Higuchi, Satoru Uetsuka, Takamasa Yoshida, Masatsugu Masuda, Takahisa Watabe, Sho Kanzaki,Kaoru Ogawa, Katsumi Doi, Hirohide Takebayashi, Kenji Tanaka, Hiroshi Hibino
  • Organizer: Association for Research in Otolaryngology 39th MidWinter Meeting
  • Place of Presentation: San Diego（USA）
  • Year and Date: 2016-02-20 – 2016-02-24
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ダイヤモンド電極を駆使した生体内薬物濃度測定 (2015)
  • Author(s): 緒方 元気、任 書晃、石井 雄也、浅井 開、佐野 大和、吉田 崇正、楠原 洋之、栄長 泰明、日比野 浩
  • Organizer: 第62回中部日本生理学会
  • Place of Presentation: 富山大学五福キャンパス黒田講堂（富山市）
  • Year and Date: 2015-11-13 – 2015-11-14
• [Presentation] 光遺伝学を駆使した難聴モデルマウスの作成 (2015)
  • Author(s): 佐藤 満雄、樋口 大河、任 書晃、吉田 崇正、緒方 元気、堀 かりん、上塚 学、増田 正次、渡部 高久、神崎 晶、小川 郁、土井 勝美、田中 謙二、日比野 浩
  • Organizer: 第62回中部日本生理学会
  • Place of Presentation: 富山大学五福キャンパス黒田講堂（富山市）
  • Year and Date: 2015-11-13 – 2015-11-14
• [Presentation] 蝸牛らせん靭帯の線維細胞が示す脱分極性静止膜電位に関するin vivo解析 (2015)
  • Author(s): 吉田 崇正、任 書晃、緒方 元気、上塚 学、小宗 静男、倉智 嘉久、日比野 浩
  • Organizer: 第62回中部日本生理学会
  • Place of Presentation: 富山大学五福キャンパス黒田講堂（富山市）
  • Year and Date: 2015-11-13 – 2015-11-14
• [Presentation] 蝸牛らせん靭帯の持続的脱分極性膜電位に関するin silico解析 (2015)
  • Author(s): 任 書晃、吉田 崇正、緒方 元気、上塚 学、小宗 静男、倉智 嘉久、日比野 浩
  • Organizer: 第62回中部日本生理学会
  • Place of Presentation: 富山大学五福キャンパス黒田講堂（富山市）
  • Year and Date: 2015-11-13 – 2015-11-14
• [Presentation] Optical multi-frequency swept sensing for wide-field vibration measurement of interior surfaces in biological tissue. (2015)
  • Author(s): Samuel Choi, Fumiaki Nin, Hiroshi Hibino, Takamasa Suzuki
  • Organizer: BIOPHOTONICS JAPAN
  • Place of Presentation: 筑波大学東京キャンパス（東京都）
  • Year and Date: 2015-10-27 – 2015-10-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Transient induction of deafness by optogenesis targeting the endocochlear potential in the inner ear. (2015)
  • Author(s): Mitsuo P Sato, Fumiaki Nin, Taiga Higuchi, Satoru Uetsuka, Takamasa Yoshida, Sizuo Komune, Hidenori Inohara, Katsumi Doi, Hirohide Takebayashi, Kenji Tanaka, Hiroshi Hibino
  • Organizer: Inner ear biology 2015
  • Place of Presentation: Universita' Cattolica del Sacro Cuore（Rome）
  • Year and Date: 2015-09-12 – 2015-09-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 蝸牛らせん靭帯の持続的脱分極性膜電位に関するin silico解析 (2015)
  • Author(s): 任 書晃、吉田 崇正、緒方 元気、上塚 学、小宗 静男、倉智 嘉久、日比野 浩
  • Organizer: 第17回応用薬理シンポジウム
  • Place of Presentation: 有壬記念館（新潟市中央区）
  • Year and Date: 2015-09-04 – 2015-09-05
• [Presentation] 蝸牛らせん靭帯の持続的脱分極性膜電位に関するin vivo解析 (2015)
  • Author(s): 吉田 崇正、任 書晃、緒方 元気、上塚 学、小宗 静男、倉智 嘉久、日比野 浩
  • Organizer: 第17回応用薬理シンポジウム
  • Place of Presentation: 有壬記念館（新潟市中央区）
  • Year and Date: 2015-09-04 – 2015-09-05
• [Presentation] 内耳の特殊体液の恒常性が立脚する膜輸送系の網羅的タンパク質解析 (2015)
  • Author(s): 上塚 学、緒方 元気、永森 收志、五十棲 規嘉、吉田 崇正、任 書晃、吉川 欣晃、猪原 秀典、金井 好克、日比野 浩
  • Organizer: 第17回応用薬理シンポジウム
  • Place of Presentation: 有壬記念館（新潟市中央区）
  • Year and Date: 2015-09-04 – 2015-09-05
• [Presentation] 光遺伝学を駆使した難聴モデルマウスの作成 (2015)
  • Author(s): 佐藤 満雄、樋口 大河、任 書晃、吉田 崇正、緒方 元気、堀 かりん、上塚 学、竹林 浩秀、土井 勝美、田中 謙二、日比野 浩
  • Organizer: 第17回応用薬理シンポジウム
  • Place of Presentation: 有壬記念館（新潟市中央区）
  • Year and Date: 2015-09-04 – 2015-09-05
• [Presentation] ダイヤモンド電極を駆使した生体内薬物濃度測定 (2015)
  • Author(s): 緒方 元気、任 書晃、石井 雄也、浅井 開、佐野 大和、吉田 崇正、楠原 洋之、栄長 泰明、日比野 浩
  • Organizer: 第17回応用薬理シンポジウム
  • Place of Presentation: 有壬記念館（新潟市中央区）
  • Year and Date: 2015-09-04 – 2015-09-05
• [Presentation] 聴覚に必須の内リンパ液電位に不可欠な蝸牛線維細胞の持続的脱分極性膜電位のメカニズム (2015)
  • Author(s): 任 書晃、吉田 崇正、村上 慎吾、緒方 元気、上塚 学、倉智 嘉久、日比野 浩
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（神戸市）
  • Year and Date: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [Presentation] 内耳の特殊体液の恒常性が立脚する上皮イオン輸送の分子構築の解析 (2015)
  • Author(s): 上塚 学、緒方 元気、永森 收志、五十棲 規嘉、吉田 崇正、任 書晃、北原 糺、吉川 欣晃、猪原 秀典、金井 好克、日比野 浩
  • Organizer: 日本プロテオーム学会2015年会
  • Place of Presentation: くまもと森都心プラザ（熊本市）
  • Year and Date: 2015-07-23 – 2015-07-24
• [Presentation] Temporal control of the endocochlear potential by optogenetics in mice. (2015)
  • Author(s): Mitsuo Sato, Fumiaki Nin, Satoru Uetsuka, Takamasa Yoshida, Sizuo Komune, Hidenori Inohara, Katsumi Doi, Hirohide Takebayashi, Kenji Tanaka, Hiroshi Hibino
  • Organizer: 30th Politzer Society Meeting
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ（新潟市中央区）
  • Year and Date: 2015-07-01 – 2015-07-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The mechanism underlying the potassium transport of the lateral wall in the cochlea. (2015)
  • Author(s): Takamasa Yoshida, Fumiaki Nin, Naoko Adachi, Genki Ogata, Satoru Uetsuka, Mitsuo Sato, Hidenori Inohara, Yasuo Hisa, Shizuo Komune, Yoshihisa Kurachi, Hiroshi Hibino
  • Organizer: 30th Politzer Society Meeting
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ（新潟市中央区）
  • Year and Date: 2015-07-01 – 2015-07-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Proteomic analysis of membrane transport systems of the epithelial tissue in the mammalian cochlea. (2015)
  • Author(s): Satoru Uetsuka, Genki Ogata, Shushi Nagamori, Noriyoshi Isozumi, Fumiaki Nin, Takamasa Yoshida, Tadashi Kitahara, Yoshiaki Kikkawa, Hidenori Inohara, Yoshikatsu Kanai, Hiroshi Hibino
  • Organizer: 30th Politzer Society Meeting
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ（新潟市中央区）
  • Year and Date: 2015-07-01 – 2015-07-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of new analytical systems by collaboration with engineers for promoting basic research of inner ear (2015)
  • Author(s): Hiroshi Hibino
  • Organizer: 30th Politzer Society Meeting
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ（新潟市中央区）
  • Year and Date: 2015-07-01 – 2015-07-03
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Remarks] 新潟大学医学部 分子生理学分野 教室業績集
  • URL: http://www.med.niigata-u.ac.jp/ph2/jiao_shi_ye_ji_ji.html