2014 Fiscal Year Research-status Report
脳微小循環に関わる神経－グリア－血管相互作用におけるアストロサイトの役割の解明
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26350981
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
畝川 美悠紀 慶應義塾大学, 医学部, 特任助教 (10548481)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
冨田 裕 慶應義塾大学, 医学部, 講師(非常勤) (60276251)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 光遺伝学 / 脳微小循環 / グリア細胞 / ニューロン / neurovasucular unit / 大脳皮質性拡延性抑制 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳内では神経・グリア細胞・血管はneurovascular unit(NVU)を形成し、相互に連絡を取り合っている。グリア細胞の１種アストロサイトは毛細血管を覆っており、脳微小循環に多大な影響を及ぼす。NVUにおけるアストロサイトの役割、病態時の状態を解明するため、光感受性タンパクであるチャネルロドプシン(ChR2)をアストロサイトに特異的に発現させたマウス大脳に光を照射し、アストロサイトに脱分極を生じさせると広範な脳血流の上昇が認められることを見いだした。ウレタン麻酔下で左頭頂骨を露出し、頭骨上からレーザースペックル法を用いて脳血流動態を解析した。経頭蓋もしくは頭骨を除去し脳表に直接、青色光(波長488 nm)を照射したところ、照射部位より広範囲にて迅速な血流増加反応が繰り返し惹起された。次に、BaCl2、4-アミノピリジン、インドメタシン、テトロドトキシン)をそれぞれ硬膜下に滴下し、光刺激に対する脳血流変化率をコントロール群（生理食塩水）と比較したところ、電位依存性および内向き整流カリウムチャネルがアストロサイト賦活による血流上昇の機序に関与していることが明らかになった。
さらに、神経およびグリア細胞の一過性興奮が周囲に伝播する反応である大脳皮質拡延性抑制(CSD)誘発時の血流調節機序を検討するため、共焦点レーザー顕微鏡、二光子顕微鏡を用いて脳表の軟膜動脈、実質内穿通動脈の口径変化を経時的に計測した。その結果、初回CSD通過時には軟膜動脈・穿通動脈ともに著しい収縮および軽い拡張反応が続き、頻回通過時には収縮反応はほとんど認められなくなるとともに、穿通動脈の著しい拡張反応が繰り返された。同時に記録したレーザードップラー血流計によるCSD通過時の血流増加反応には穿通動脈の拡張作用が深く関与していることが明らかになった。
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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
レーザー光照射によってアストロサイトを特異的に刺激することにより、脳血流が増加する現象を見いだした。さらに薬理的手法によって電位依存性および内向き整流カリウムチャネルが重要な役割を果たしていることを明らかにし、国内外で学会発表しながら海外の専門誌に論文を投稿し、審査中である。
さらに、CSD誘発時の軟膜動脈口径の経時的変化についてはJournal of Cerebral Blood Flow and Metabolismに受理された。穿通動脈口径の経時的変化については学会発表を行い、論文作成中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
薬理的な手法を用いてアストロサイト刺激時の血流増加反応のメカニズムをさらに詳細に検討する。ChR2をニューロンに特異的に発現させたマウスを用いて同様な実験を行い、アストロマウスに発現させたマウスと比較して、脳血流調節機序におけるそれぞれの役割を詳細に検討する。
高速度カメラ共焦点レーザー顕微鏡を用いて、CSD誘発時の大脳皮質実質毛細血管内の赤血球速度を求め、動脈口径変化と合わせて血流調節機序を詳細に検討する。
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| Causes of Carryover |
論文作成時に必要な英文校正、掲載費などに使用する予定だったが、準備が遅れたために前年度に使用できなかったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
初稿は完成しているため、推敲後に英文校正、専門誌への投稿に際して投稿料、掲載料に使用する予定である。
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[Journal Article] Microvascular sprouting, extension, and creation of new capillary connections with adaptation of the neighboring astrocytes in adult mouse cortex under chronic hypoxia2014
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
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Journal Title
J. Cereb. Blood Flow Metab.
Volume: 34
Pages: 325-331
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Cellular origin and regulation of D- and L-serine in in vitro and in vivo models of cerebral ischemia2014
Author(s)
Abe T, Suzuki M, Sasabe J, Takahashi S, Unekawa M, Mashima K, Iizumi T, Hamase K, Konno R, Aiso S, Suzuki N
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Journal Title
J. Cereb. Blood Flow Metab.
Volume: 34
Pages: 1928-1935
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Astrocytic depolarization induced rapid and broad increase in CBF in in vivo mouse cortex2015
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 Convention Centre (Vancouver, Canada)
Year and Date
2015-06-27 – 2015-06-30
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[Presentation] Optogenetic activation of astrocyte-blood flow signaling in the anesthetized mouse cortex2015
Author(s)
Tomita Y, Masamoto K, Unekawa M, Watanabe T, Toriumi H, Takuwa H, 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
新潟コンベンションセンター(新潟)
Year and Date
2015-05-20 – 2015-05-23
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[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
岡山コンベンションセンター(岡山市)
Year and Date
2014-11-21 – 2014-11-22
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