2014 Fiscal Year Research-status Report
前庭小脳興奮性回路における一過性虚血に対する脆弱性の解明
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26462547
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
高安 幸弘 群馬大学, 医学部附属病院, 講師 (70375533)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 虚血 / 前庭小脳 / パッチクランプ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ラット小脳虫部のスライス切片を作成し、前庭小脳領域のプルキンエ細胞にパッチクランプを行い、同様に低酸素低グルコース (Oxygen-Glucose Deprivation; OGD)細胞外液を還流させた。まず、プルキンエ細胞を-70mVに膜電位固定し、自発性興奮性シナプス後電流(spontaneous excitatory postsynaptic current: sEPSC)を記録した。プルキンエ細胞における抑制性入力を抑制するためGABAチャネルブロッカーを常時使用した。sEPSCは短時間のOGD刺激により顕著な増加を示し、細胞外液を生理的な外液に変更すると、ほぼベースラインの状態に回復した。このことから、ODG外液還流によりsEPSCは顕著に増加するが、これは一過性で可逆性の変化であることが分かった。次に、このOGD刺激による反応が、前庭小脳特異的であるのか、あるいは小脳全体の共通した現象であるのかを調べるため、前庭小脳以外の小脳領域で同様の実験を行った。前庭小脳以外のプルキンエ細胞におけるsEPSCは、OGD刺激で若干の頻度の上昇を認めたが、前庭小脳領域の反応に比べ有意に小さかった。
sEPSCの変化を、より定量的に調べるため、sEPSCの頻度および振幅をminiatureEPSCの解析ソフトを用いて比較した。結果、前庭小脳領域（Lobules IX-X）においては頻度、振幅ともに有意な増加が確認されたが、対象領域（Lobules IV-VI）においては有意な変化は認めなかった。
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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
椎骨脳底動脈循環不全による眼振を含めた中枢性めまい症状の発生から自然経過での改善に関する病態生理を明らかにすることが本研究の主題である。前庭系中枢において、最も虚血に対して脆弱性を持つと予想される領域は、神経細胞、神経細胞連絡が非常に密に存在する小脳領域、特に前庭小脳領域である。本実験計画では、ラットの前庭小脳領域の神経細胞において、虚血刺激として低酸素低グルコース (Oxygen-Glucose Deprivation; OGD) 細胞外液の還流を行い、これにより生じる一過性の発火特性変化を明らかにし、次にこれが発生するメカニズムを解析する方針である。今年度の実験では、まずプルキンエ細胞における興奮性入力を示すsEPSC（自発性興奮性シナプス後電流）の特性変化を観察する予定であり、実際に、虚血刺激により前庭小脳領域プルキンエ細胞のsEPSCが一過性に増大するという特徴的な変化が生じることが確認された。これは、プルキンエ細胞における興奮性がODG刺激時に増加することを示し、プルキンエ細胞の興奮性増加は、その軸索出力であるGABA作動性の抑制性出力の増加を意味し、従って、これは前庭神経核における抑制性の増加に寄与する重要なメカニズムとして解釈できる。一方、このような現象が、前庭小脳以外の領域ではほとんど観察されず、前庭系に比較的特異的な現象であることが示唆された。以上より、今年度の実験計画目標である、前庭小脳特異的な虚血性変化として、プルキンエ細胞における一過性虚血時の興奮性入力の変化を実験的にとらえることが出来たと思われ、目標は十分に達成できていると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
無酸素無グルコース(Oxygen-Glucose Deprivation; OGD)細胞外液還流による一過性虚血刺激実験では、前庭小脳プルキンエ細胞における自発性興奮性シナプス後電流の増加が観察された。かつ、この現象は前庭小脳領域のプルキンエ細胞に優位に観察される現象であった。前庭小脳領域は、他の小脳領域と異なる線維連絡を持ち、また発生学的、形態学的にも他の小脳領域と多少異なる性質を持つ。特に、小脳皮質顆粒細胞層におけるunipolar brush cellの存在は前庭小脳に特異的であり、先の実験結果との関連が示唆される。興奮性介在ニューロンであるunipolar brush cellは、顆粒細胞の興奮性の制御に重要な役割を演じていると推定される。
従って、今後の研究の推進の方策として、本年度明らかになった前庭小脳の一過性虚血時の興奮性変化に着目し、そのメカニズムを詳細に明らかにしていくことを考える。まず、OGD刺激時に、unipolar brush cellの発火頻度に何らかの変化があるかを検討する。具体的には、まず一にUnipolar brush cellからの電気記録を確立させる。顆粒細胞層の中に散在するunipolar brush cellは、解剖学的な特徴のほか、多数の電気生理学的な膜特性を持つ。これらはパッチクランプ実験下での膜抵抗や発火特性で確認できる見込みである。Unipolar brush cellからの記録法を確立後、プルキンエ細胞での実験と同様にOGDによる虚血刺激に対する反応を測定する。
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Research Products
(4 results)
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[Presentation] Results of carbon ion radiotherapy for mucosal malignant melanoma of the head and neck.2014
Author(s)
Yukihiro Takayasu, Masato Shino, Minoru Toyoda, Katsumasa Takahashi, Kazuaki Chikamatsu, Jun-ichi Saitoh, Katsuyuki Shirai, Tatsuya Ohno, Takashi Nakano
Organizer
AHNS 2014 Annual Meeting
Place of Presentation
Marriott Marquis Hotel in Times Square, New York, USA
Year and Date
2014-06-26 – 2014-06-30
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