2013 Fiscal Year Research-status Report
運動能力向上における視床下部内ドーパミンの機能的役割
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25350816
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
長谷川 博 広島大学, 総合科学研究科, 准教授 (70314713)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 持久的運動 / 体温 / ドーパミン / カフェイン |
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| Research Abstract |
神経薬理学的手法を用いた脳内ドーパミン作動性神経の抑制が，暑熱環境下の運動能力及び体温調節機構に及ぼす影響について検討し，体温と中枢性疲労と神経伝達物質の関係を明らかにすることで，暑熱下における運動能力に関する神経生化学的要因を具体化することを目指した。実験にはWistar系雄ラットを用いた。トレッドミル上で核心温，尾部皮膚温（熱放散の指標），酸素消費量（熱産生の指標）及び体温調節中枢である視索前野・前視床下部（PO/AH）の神経伝達物質のベースラインを測るための1時間の安静，疲労困憊に至るまでのトレッドミル運動（18m/min；傾斜5%），2時間の回復期間を行わせた。運動を開始する1分前に右側脳室へ①Ringer液，②SCH23390塩酸塩溶液（10nmol；ドーパミンD1受容体拮抗薬），③Eticlopride塩酸塩溶液（10nmol；ドーパミンD2受容体拮抗薬）のいずれかを流速0.1μl/minで1分間かけて投与した。脳潅流液は10分毎に採取した。ドーパミンD1受容体拮抗薬及びドーパミンD2受容体拮抗薬の投与により，PO/AHにおけるドーパミンの減少あるいは運動に伴う増加の抑制が観察された。また，運動開始15分間における熱放散反応が抑制され，その結果体温が上昇し，運動継続時間が有意に低下した。以上の結果は，運動中の脳内のドーパミン作動性神経の修飾が体温調節機構や中枢を介した運動能力の低下に関与していることを支持するものである。ドーパミン受容体拮抗薬の詳細な影響や中枢性疲労と他のカテコールアミンとの関連性については，今後さらに検討を進める必要があることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまで用いてきた神経薬理学的手法に加え，脳内への薬物投与のためのプローブ挿入に関する手術や実験手順の検討を行った。これらは当初の予定にはなかったが，脳内への薬物投与と運動時における脳内マイクロダイアリシス法を組み合わせた実験は極めて難しい実験であるため，これらの作業を優先的に行った。作業には時間を費やしたが，今後の実験遂行のためには重要な作業と言える。これらの実験系を用いた結果，特定の神経伝達物質の放出量の抑制を観察することができ，それらを運動中に応用することができた。そしてこれらの成果の一部を学会で発表することができたことは評価できる。しかしながら，インパクトのある国際雑誌に論文を投稿するためにはさらに例数を増やしたり，詳細な薬理的刺激が必要である。したがって，これまでの研究はおおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
カフェインを腹腔内又は脳室内に投与し，運動能力と体温調節機能との関連を検討する。特にマイクロダイアリス法により脳内ドーパミン放出量の変化に着目し，運動能力との相互連関について検討する。実験動物は，Wistar系雄ラットを用いる。外科手術はラットの腹腔内にテレメトリーを埋め込み，マイクロダイアリシスのためのガイドカニューラを体温調節中枢である視索前野・前視床下部（PO/AH）に挿入，薬物投与のためのガイドカニューラを側脳室に挿入する。5日間以上の回復期間を観察し，その後トレッドミル運動に5日間慣れさせる。実験当日，小動物用麻酔装置を用いて，ガイドカニューラの代わりにPO/AHにマイクロダイアリスプローブを，側脳室にインジェクションプローブを挿入する。プローブ挿入2時間後からテレメトリーを用いて腹腔内温，呼吸代謝量測定装置を用いて酸素消費量，サーミスタープローブを用いて尾部皮膚温を同時かつ連続的に測定し，ベースラインを算出する。オンライン液体クロマトグラフィーを用いて，ドーパミン，ノルアドレナリン及びセロトニンの変動を同時にリアルタイムで測定し，定量する。持久的運動能力は，トレッドミルにより疲労困憊に至るまでの運動継続時間で評価する。実験終了後，マイクロスライサーを用いて脳切片を作成し，プローブの挿入位置を確認する。運動条件は，トレッドミル運動を用い，速度: 18 m/min，傾斜: 5%に設定する。環境条件は，暑熱環境30℃に設定する。薬物の投与方法は，インフュージョンポンプを用い，側脳室に投与，またはシリンジを用いて腹腔内に投与する。薬理条件は，① Ringer液（コントロール条件），② カフェイン低濃度（側脳室または腹腔内投与），③ カフェイン高濃度（側脳室または腹腔内投与）を予定している。得られた研究成果を国内及び国際学会で発表を行い，さらにこれらの成果を学術論文としてまとめる予定である。
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Research Products
(3 results)
