2016 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(信濃町), 特任講師 (10548481)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
冨田 裕 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 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 / アストログリア / ニューロン / neurovascular unit / 大脳皮質性拡延性抑制 / 赤血球速度 / 脳梗塞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳内では、神経細胞・グリア細胞・毛細血管が相互に連絡を持ち、neurovascular unit (NVU)を形成している。すなわち、神経細胞やグリア細胞の活動が局所微小血流に影響を及ぼしている。そのメカニズムを解明するため、光感受性タンパクの1種であるチャネルロドプシン２(ChR2)を神経細胞あるいはグリア細胞(アストロサイト)に特異的に発現させた遺伝子改変マウスを用い、光照射によって神経細胞あるいはアストロサイトのみを刺激した際の血流の変化を計測した。どちらの場合も強度依存的に血流が増大し、その閾値は同程度であったこと、神経細胞のみを刺激した方が刺激中心部の血流増加が著しく、周辺部における血流変化は減衰していたこと、薬理学的実験結果から、神経細胞刺激による血流変化には細胞へのナトリウムイオン流入やグルタミン酸受容体が関与し、アストロサイト刺激による血流変化には細胞からのカリウムイオン流出や細胞間ギャップジャンクションが関与していることが明らかになった。
一方、神経およびグリア細胞の一過性興奮とそれに続く持続的抑制が周囲に伝播する反応である大脳皮質性拡延性抑制(CSD)あるいは脳虚血時に発生する拡延性脱分極(SD)が大脳皮質の微小血流に及ぼす作用について検討した。初回CSD発生時には著しい穿通動脈収縮と毛細血管内赤血球速度の低下、頻回発生時には穿通動脈拡張と赤血球速度の増加が繰り返された。中大脳動脈一時閉塞に伴う脳虚血時にSDが発生しなかった場合は梗塞巣が形成されず、発生した場合には同様な血流変化が観察され、発生回数に応じて梗塞領域が増大する傾向が認められた。さらに、アストロサイトのNa-K-pumpノックアウトマウスではCSD感受性が亢進しており、CSDからの回復が遅延す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
光照射によってアストロサイトおよびニューロンのみを特異的に刺激した際の微小血流変化特性を明らかにした。国内外で学会発表を行い、アストロサイト刺激による血流変化についてはScientific Reportsに掲載された。ニューロン刺激による血流変化特性とアストロサイト刺激との差異および薬理的手法によるメカニズムの検討を進め、専門誌への投稿を計画中である。
CSD誘発時の穿通動脈口径の経時的変化についてはJournal of Cerebral Blood Flow and Metabolismに掲載された。毛細血管内赤血球速度の経時的変化については現在論文を作成中である。さらに、Na-K-pumpノックアウトマウスにおけるCSD感受性および反応性に関して論文を作成し、専門誌に投稿した。
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| Strategy for Future Research Activity |
光照射によってアストロサイトあるいはニューロンのみを特異的に刺激した際の作用部位を特定するため、二光子顕微鏡を用いて異なる深さの穿通動脈口径の変化を計測する。
さらに、SDが梗塞巣の形成に及ぼす影響について、感受性と反応性が異なるNa-K-pumpノックアウトマウスにおいて中大脳動脈一時閉塞術を施し、梗塞巣の形成に対する効果の差異およびメカニズムの解明を試みる。
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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使用できなかったから。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
執筆中の論文があり、英文校正、専門誌への投稿に際して投稿料、掲載料などに使用する予定である。
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