蝸牛有毛細胞・らせん神経節細胞の遅発性脱落メカニズムの解明

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26462572
• Research Institution: National Defense Medical College
• Principal Investigator: 水足 邦雄 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究, その他部局等, 講師 (40338140)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 内耳 / ミトコンドリア / 蝸牛内電位 / 内有毛細胞 / 外有毛細胞 / らせん神経節

Outline of Annual Research Achievements

ミトコンドリアの電子伝達系の不可逆的阻害剤である3-nitoropropionic acid(3-NP)を内耳に局所投与し作成した急性内耳エネルギー不全モデルを用いて、蝸牛内電位の低下が内耳有毛細胞およびらせん神経節細胞に与える影響を明らかにすることを目的とする。本研究ではまずCBA/CaJマウスを用いた3-NPモデルを作成することから開始した。方法は全身麻酔下に耳後部切開をおき、中耳骨胞を露出する。続いて中耳骨胞にマイクロドリルで小開窓を行い手術顕微鏡下に正円窓窩を明視下に置く。500mMの3-NPを正円窓窩にマイクロポンプと微小チューブを用いて局所投与する。3-NP投与後、正円窓窩からの薬液脱落を防ぐため、正円窓窩にコラーゲンスポンジを留置し閉創する。その後経時的に聴性脳幹誘発反応(ABR)を全身麻酔下に行い、ABR閾値変化を生じるか確認した。その後3-NP投与後、経時的に深麻酔下で解剖し蝸牛を摘出、組織学的な検討を行った。組織学的検討はプラスティック(Epon812)包埋による薄切切片を用いた内有毛細胞、外有毛細胞、およびらせん神経節の微細構造の観察を光学顕微鏡にて行った。その結果、3-NP投与後2週間を超えると徐々に細胞脱落が生じ、投与後3ヶ月となると、基底回転の内有毛細胞、外有毛細胞およびらせん神経節細胞の高度の脱落が生じ、高音域の難聴を固定化させる要因となっていることが明らかとなった。これらの細胞脱落は、時間経過とともに徐々に進行し、最終的には基底回転から徐々に頂回転へと進行する事も明らかとなった。また免疫組織学的手法を用いて経時的に有毛細胞、らせん神経節細胞脱落の定量的に評価を行い、有毛細胞の脱落が3-NP投与直後に起こり、らせん神経節は２次的に脱落していることが明らかとなった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の予定通り、CBA/CaJマウスを用いて3-nitropropionic acid(3-NP)による急性内耳エネルギー不全モデルを作成し、経時的に組織学的手法を用いて経時的に有毛細胞、らせん神経節細胞脱落の定量的に評価が可能となったため。

Strategy for Future Research Activity

今後、CBA/CaJマウスを用いた3-nitropropionic acid(3-NP)による急性内耳エネルギー不全モデルにおいて、免疫組織学的手法を用いて経時的に有毛細胞、らせん神経節細胞脱落の定量的に評価を行い、さらに細胞死の定量評価とシナプスの詳細な観察を行うことにより遅発性細胞脱落の機序を解明する。

Causes of Carryover

研究費の適正な使用を行ったが、11,953円の残高が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

実験動物および試薬の購入に使用する。

Research Products

• [Journal Article] Hyaluronic acid pretreatment for Sendai virus-mediated cochlear gene transfer. (2016)
  • Author(s): Kurioka T, Mizutari K, Niwa K, Fukumori T, Inoue M, Hasegawa M, Shiotani A.
  • Journal Title: Gene Ther Volume: 23 Pages: 187-95
  • DOI: doi: 10.1038/gt.2015.94.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] NRF2 Is a Key Target for Prevention of Noise-Induced Hearing Loss by Reducing Oxidative Damage of Cochlea (2016)
  • Author(s): Honkura, Y. Matsuo, H. Murakami, S. Sakiyama, M. Mizutari, K. Shiotani, A. Yamamoto, M. Morita, I. Shinomiya, N. Kawase, T. Katori, Y. Motohashi, H.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 6 Pages: 19329
  • DOI: 10.1038/srep19329
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] High prevalence of CDH23 mutations in patients with congenital high-frequency sporadic or recessively inherited hearing loss. (2015)
  • Author(s): Mizutari K, Mutai H, Namba K, Miyanaga Y, Nakano A, Arimoto Y, Masuda S, Morimoto N, Sakamoto H, Kaga K, Matsunaga T.
  • Journal Title: Orphanet J Rare Dis. Volume: 10 Pages: 60
  • DOI: 10.1186/s13023-015-0276-z
  • Peer Reviewed / Open Access