カハール細胞ネットワークはシート状か？：次世代電顕による間葉細胞の形態解析

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25670102
• Research Institution: Kurume University
• Principal Investigator: 中村 桂一郎 久留米大学, 医学部, 教授 (20172398)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 太田 啓介 久留米大学, 医学部, 准教授 (00258401) ; 林 篤正 久留米大学, 医学部, 講師 (20341357) ; 金澤 知之進 久留米大学, 医学部, 講師 (50529518) ; 東 龍平 久留米大学, 医学部, 技能職員 (70569516) ; 都合 亜記暢 久留米大学, 医学部, 技能職員 (80569517) ; 力丸 由起子(西由起子) 久留米大学, 医学部, 助教 (90368960)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 線維芽細胞 / 間葉組織 / 平滑筋 / 次世代電子顕微鏡 / FIB/SEM / ブロック表面SEM観察(BFI) / 連続精密切削画像 / 三次元超微形態再構築

Outline of Annual Research Achievements

ICC（Interstitial cells of Cajal;カハール細胞）を含む消化管壁の間質細胞群（stromal cells;線維芽細胞および線維芽細胞様細胞）の個々の細胞の三次元微細構造と組織構築の解析を目的に、次世代走査型電子顕微鏡FIB/SEM（Quanta 3D FEG, FEI）をもちいた三次元微細構造解析を行った。本研究計画を通して小腸絨毛上皮直下の上皮間葉境界面に平面的に拡がるsubepithelial fibroblastsについて解析を進めた。1990年代に同定され、研究代表者を含むいくつかの研究グループにより生理・解剖学的解析が進められている本細胞群は、機能相により変化があるとされるものの、免疫組織化学法や結合組織除去法で作製された試料のSEM観察により、個々の細胞は周囲に複数の突起を出した星形をしていること、そして、それらが突起の先端で連結してネットワークを形成し、全体として粗いザルのようなシートを構築すると考えられている。今回、より厳密な固定法により保持され、2～20nmというこれまでの透過電顕の超薄切片（50～100nm）の半分以下の切削厚での観察を実現するFIB/SEM連続微細構造観察法（FIB/SEM tomography）をもちいることにより、これらの細胞は我々が精嚢において報告してきた間葉細胞に似て、想像以上に広く拡がる薄い膜状構造をもつことが観察され、また、隣接する細胞は各所で機械的に連結され、ネットワークを形成していることが示された。現時点において、その所見がそれら細胞の特定の機能状態における形態的特徴であることを否定することは難しい。
並行して分担者らが、泌尿器・生殖器系臓器、腱・骨・骨格筋、皮膚真皮、歯根膜、歯髄、髄膜、神経系組織、その他の臓器･器官の結合組織の間質細胞が類似の形状と隣接細胞間の機械的連結によるネットワークを観察した。

Research Products

• [Journal Article] Three-dimensional architecture of podocytes revealed by block-face scanning electron microscopy (2015)
  • Author(s): Koichiro Ichimura, Naoyuki Miyazaki, Shoji Sadayama, Kazuyoshi Murata, Masato Koike, Kei-ichiro Nakamura, Keisuke Ohta, Tatsuo Sakai
  • Journal Title: SCIENTIFIC REPORTS Volume: 5 Pages: 8993
  • DOI: 10.1038/srep08993
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Ectopic automaticity induced in ventricular myocytes by transgenic overexpression of HCN2 (2015)
  • Author(s): Kensuke Oshita, Masayuki Itoh, Shingo Hirashima, Yoshihiro Kuwabara, Keiko Ishihara, Koichiro Kuwahara, Kazuwa Nakao, Takeshi Kimura, Kei-ichiro Nakamura, Kazuo Ushijima, Makoto Takanoa
  • Journal Title: Journal of Molecular and Cellular Cardiology Volume: 80 Pages: 81-89
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Subcutaneous transplantation promotes organ formation of the fetal rat urogenital sinus (2015)
  • Author(s): Kei-ichiro Uemura, Keisuke Ohta, Tomonoshin Kanazawa, Tokumasa Hayashi, Ryuichiro Tanoue, Munetake Yoshitomi, Shingo Hirashima, Shigetaka Suekane, Kei Matsuoka, Tsukasa Igawa, Kei-ichiro Nakamura
  • Journal Title: Acta Histochemica Volume: 6 Pages: in press
  • DOI: 10.1016/j.acthis.2015.03.008
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Disturbance of cardiac gene expression and cardiomyocyte structure predisposes Mecp2-null mice to arrhythmias (2015)
  • Author(s): Munetsugu Hara, Tomoyuki Takahashi, Chiaki Mitsumasu, Sachiyo Igata, Makoto Takano, Tomoko Minami, Hideo Yasukawa, Satoko Okayama, Keiichiro Nakamura, Yasunori Okabe, Eiichiro Tanaka, Genzou Takemura, Ken-ichiro Kosai, Yushiro Yamashita, Toyojiro Matsuishi
  • Journal Title: SCIENTIFIC REPORTS Volume: *** Pages: in press
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] マウス骨格筋組織における骨髄由来細胞の分布 (2014)
  • Author(s): 小林正利、太田啓介、東龍平、中村桂一郎
  • Journal Title: 久留米医会誌 Volume: 77 Pages: 34-44
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 早期口腔癌特殊光観察の臨床的意義 (2014)
  • Author(s): 岩本修、田上隆一郎、太田啓介、中村桂一郎、楠川仁悟
  • Journal Title: 久留米医会誌 Volume: 77 Pages: 8-17
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] FIB/SEMトモグラフィー法による三次元再構築の特徴 (2014)
  • Author(s): 太田啓介、金澤知之進、中村桂一郎
  • Journal Title: 顕微鏡 Volume: 49 Pages: 161-165
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Efficient Transduction of 11 Poly-arginine Peptide in an Ischemic Lesion of Mouse Brain (2014)
  • Author(s): Yuki Gotanda, Fan-Yan Wei, Hideki Harada, Keisuke Ohta, Kei-ichiro Nakamura, Kazuhito Tomizawa, Kazuo Ushijima
  • Journal Title: Journal of Stroke and Cerebrovascular Diseases Volume: 23 Pages: 2023-2030
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Novel characteristics of normal supraspinatus insertion in rats: an ultrastructural analysis using three-dimensional reconstruction using focused ion beam/scanning electron microscope tomography (2014)
  • Author(s): Tomonoshin Kanazawa, Masafumi Gotoh, Keisuke Ohta, Naoto Shiba, Kei-ichiro Nakamura
  • Journal Title: Muscles, Ligaments and Tendons Journal Volume: 4 Pages: 182-187
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tendon-to-bone healing using autologous bone, marrow-derived mesenchymal stem cells in ACL reconstruction without a tibial bone tunnel -A histological study- (2014)
  • Author(s): Tomonoshin Kanazawa, Takashi Soejima, Kouji Noguchi, KousukeTabuchi, Megumi Noyama, Kei-ichiro Nakamura, Naoto Shiba
  • Journal Title: Muscles, Ligaments and Tendons Journal Volume: 4 Pages: 201-206
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of Silodosin and Tamsulosin on the Seminal Vesicle Contractile Response (2014)
  • Author(s): Tokumasa HAYASHI, Mitsue TAKEYA, Kei-ichiro NAKAMURA, Kei MATSUOKA
  • Journal Title: Lower Urinary Tract Symptoms Volume: 7 Pages: 12072
  • DOI: DOI: 10.1111/luts.12072
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] hree-dimensional organization of the endoplasmic reticulum membrane around the mitochondrial constriction site in mammalian cells revealed by using focused-ion beam tomography (2014)
  • Author(s): Ohta K, Okayama S, Togo A, Nakamura K
  • Journal Title: Microscopy Volume: 63 Pages: 34
• [Journal Article] Correlative light and electron microscopic observation of mitochondrial DNA in mammalian cells by using focused-ion beam scanning electron microscopy. (2014)
  • Author(s): Okayama S, Ohta K, Higashi R, Nakamura K
  • Journal Title: Microscopy Volume: 63 Pages: 35
• [Journal Article] En bloc staining with hydroquinone treatment for block face imaging (2014)
  • Author(s): Togo A, Ohta K, Higashi R, Nakamura K
  • Journal Title: Microscopy Volume: 63 Pages: 36
• [Journal Article] 3D-ultrastructural analysis at repaired supraspinatus tendon/bone insertion in rat (2014)
  • Author(s): Kanazawa T, Gotoh M, Ohta K, Shiba N, Nakamura K
  • Journal Title: Journal of Shoulder and Elbow Surgery Volume: 23 Pages: 602
  • Peer Reviewed
• [Presentation] A novel stromal cell network visualized by FIB/SEM tomography (2015)
  • Author(s): Kei-ichiro Nakamura, Ryuhei Higashi, Mitsue Takeya, Tokumasa Hayashi, Shingo Hirashima, Tomonoshin Kanazawa, Michael Nguyen, Richard Lang, Hikaru Hashitani, Keisuke Ohta
  • Organizer: Symposium “Multicellular Inputs Regulating Muscle Excitability”
  • Place of Presentation: リノ・アメリカ合衆国
  • Year and Date: 2015-06-14 – 2015-06-17
• [Presentation] SEM連続切片法による三次元再構築とCLEM観察への応用 (2015)
  • Author(s): 太田啓介、岡山聡子、中村桂一郎
  • Organizer: 日本顕微鏡学会第71回学術講演会
  • Place of Presentation: 京都 国立京都国際会館
  • Year and Date: 2015-05-13 – 2015-05-15
• [Presentation] 材料上に培養した藻類のFIB/SEMを用いた形態学的評価法 (2015)
  • Author(s): 太田啓介、北原陽介、渡辺瑞希、忠成斗、池澤綾子、青島利裕、中村桂一郎
  • Organizer: 日本顕微鏡学会第71回学術講演会
  • Place of Presentation: 京都 国立京都国際会館
  • Year and Date: 2015-05-13 – 2015-05-15
• [Presentation] A novel sroma cell network visualized by FIB/SEM tomography (2015)
  • Author(s): Nakamura K, Higashi R, Nguyen M, Lang R, Hirashima S, Knazawa T, Tkeya M, Hayashi T, Hashitani H, Ohta K
  • Organizer: 第120回日本解剖学会（生理学会合同）全国学術集会
  • Place of Presentation: 神戸市 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-23
• [Presentation] Analysis of synaptic connectivity with FIB/SEM: antidepressant-induced morphological changes in perforant path synapse in the dentate gyrus (2015)
  • Author(s): Kitahara Y, Ohta K, Sotogaku N, Nakamura K, Nishi A
  • Organizer: 第120回日本解剖学会（生理学会合同）全国学術集会
  • Place of Presentation: 神戸市 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-23
• [Presentation] 3D-ultrastructural analysis of the development at the supraspinatus tendon insertion with FIB/SEM tomograhy (2015)
  • Author(s): Kanazawa T, Ohta K, Hirashima S, Okayama S, Nakamura K.
  • Organizer: 第120回日本解剖学会（生理学会合同）全国学術集会
  • Place of Presentation: 神戸市 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-23
• [Presentation] Newly characterized structure of podocytes revealed by three-dimensional analysis using block-face scanning electon microscopy (2015)
  • Author(s): Ichimura K, Miyazaki N, Sadayama S, Murata K, Koike M, Nakamura K, Ohta K, Sakai T
  • Organizer: 第120回日本解剖学会（生理学会合同）全国学術集会
  • Place of Presentation: 神戸市 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-23
• [Presentation] Epithelium-dependent periodical excitation in resopnse to stretch of guinea pig seminal vesicle (2015)
  • Author(s): Takeya M, Hayashi T, Nakamura K, Takano M
  • Organizer: 第120回日本解剖学会（生理学会合同）全国学術集会
  • Place of Presentation: 神戸市 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-23
• [Presentation] The stromal cells interaction and formed 3D network following acute muscle trauma (2015)
  • Author(s): Kobayashi M, Ohta K, Nakmaura K, Sakurai T
  • Organizer: 第120回日本解剖学会（生理学会合同）全国学術集会
  • Place of Presentation: 神戸市 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-23
• [Presentation] FIB/SEM tomography による腎盤内 尿管起始部の細胞構築の観察 (2014)
  • Author(s): 中村 桂一郎、東 龍平、Nguyen MJ、Lang RJ、金澤 知之進、林 篤正、太田 啓介
  • Organizer: 第56回日本顕微鏡学会九州支部学術集会
  • Place of Presentation: 宮崎 市民プラザ
  • Year and Date: 2014-12-06 – 2014-12-06
• [Presentation] Three dimensional organization of the endoplasmic reticulum membrane around the mitochondrial constriction site in mammalian cell revealed by using focused-ion beam tomography (2014)
  • Author(s): Ohta K, Okayama S, Togo A, Nakamura K
  • Organizer: 第58回日本顕微鏡学会シンポジウム
  • Place of Presentation: 福岡 九州大学医学部百年講堂
  • Year and Date: 2014-11-16 – 2014-11-17
• [Presentation] Correlative light and electron microscopic observation of mitochondrial DNA in mammalian cells by using focused-ion beam scanning electron microscopy (2014)
  • Author(s): Okayama S, Ohta K, Higashi R, Nakamura K
  • Organizer: 第58回日本顕微鏡学会シンポジウム
  • Place of Presentation: 福岡 九州大学医学部百年講堂
  • Year and Date: 2014-11-16 – 2014-11-17
• [Presentation] en bloc staining with HQ treatment for the block face imaging (2014)
  • Author(s): Togo A, Ohta K, Higashi R, Nakamura K
  • Organizer: 第58回日本顕微鏡学会シンポジウム
  • Place of Presentation: 福岡 九州大学医学部百年講堂
  • Year and Date: 2014-11-16 – 2014-11-17
• [Presentation] ラットを用いた移植肋軟骨の経時的変化に関する組織学的研究 (2014)
  • Author(s): 右田尚、力丸由起子、力丸英明、太田啓介、清川兼輔、中村桂一郎
  • Organizer: 第70回日本解剖学会九州支部学術集会
  • Place of Presentation: 北九州市 産業医科大学ラマツィーニホール
  • Year and Date: 2014-10-25 – 2014-10-25
• [Presentation] 出生後における正常腱骨付着部形成過程の超微形態構造解析―肩関節腱板縫合後の組織変化との比較― (2014)
  • Author(s): 金澤知之進，中村桂一郎他
  • Organizer: 第46回日本臨床分子形態学会総会・学術集会
  • Place of Presentation: 東京都 TKP市ヶ谷カンファレンスセンター
  • Year and Date: 2014-10-17 – 2014-10-18
• [Presentation] Detailed membrane association between mitochondria and surrounding endoplasmic reticulum in mammal cells revealed by three-dimensional reconstruction using focused ion beam scanning electron microscope (2014)
  • Author(s): Ohta K, Okayama S, Togo A, Nakamura K
  • Organizer: 18th International Microscopy Congress
  • Place of Presentation: プラハ・チェコ
  • Year and Date: 2014-09-07 – 2014-09-12
• [Presentation] Three-dimensional distribution of the mitochondrial DNA in the mammalian cell using FIB/SEM (2014)
  • Author(s): Okayama S, Ohta K, Higashi R, Nakamura K
  • Organizer: 18th International Microscopy Congress
  • Place of Presentation: プラハ・チェコ
  • Year and Date: 2014-09-07 – 2014-09-12
• [Presentation] Effect of hydroquinone treatment on OTO en bloc stained biological specimens (2014)
  • Author(s): Togo A, Higashi R, Ohta K, Nakamura K
  • Organizer: 18th International Microscopy Congress
  • Place of Presentation: プラハ・チェコ
  • Year and Date: 2014-09-07 – 2014-09-12
• [Presentation] SEM連続断面観察法におけるFIB/SEMトモグラフィー法の特徴 (2014)
  • Author(s): 太田啓介、中村 桂一郎
  • Organizer: 第70回日本顕微鏡学会記念学術集会
  • Place of Presentation: 千葉市 幕張メッセ国際会議場
  • Year and Date: 2014-05-10 – 2014-05-13
• [Presentation] SEM断面観察用en bloc染色におけるHydroquinon処理の効果について (2014)
  • Author(s): 都合亜紀暢、東龍平、太田啓介、中村桂一郎
  • Organizer: 第70回日本顕微鏡学会記念学術集会
  • Place of Presentation: 千葉市 幕張メッセ国際会議場
  • Year and Date: 2014-05-10 – 2014-05-13