2014 Fiscal Year Research-status Report
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26670676
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| Research Institution | National Hospital Organization Murayama Medical Center |
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Principal Investigator |
三上 裕嗣 独立行政法人国立病院機構村山医療センター(臨床研究センター), その他部局等, 研究員 (20306749)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡田 泰昌 独立行政法人国立病院機構村山医療センター(臨床研究センター), その他部局等, その他 (80160688)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 脊髄 / 腰髄 / 歩行 / 運動神経 / ニューロン / グリア細胞 / アストロサイト / カルシウムイメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
下肢歩行運動は、腰髄歩行運動神経回路で形成された神経出力が、左右下肢の伸筋と屈筋を交互に収縮させることにより実現される。この歩行運動出力機構は、ニューロン活動を中心に解析が行われてきたが、十分な解明はなされていない。近年、グリア細胞・アストロサイトは、脳脊髄のニューロンの活動を規定していることが明らかにされた。本研究では、歩行運動神経機構におけるアストロサイトの役割を検証することとした。平成２６年度は、下肢歩行運動神経出力を形成させた脊髄標本において腰髄L2とL5の前根活動を記録しつつ、腰髄のアストロサイトとニューロンの活動をカルシウムイメージング法により計測する方法論を確立した。実験では、摘出脊髄標本において、L2, L5レベルの左右の前根より神経出力を記録しつつ、L2あるいはL5レベルの横断面でのニューロンおよびアストロサイトの活動をカルシウムイメージング法で計測できるようにした。すなわち、若齢ラットから作成した摘出脊髄標本において、脊髄L1-L2レベルあるいはL4-L5レベルの断面にカルシウム蛍光指示薬を注入し、その断面が上になるよう、標本を固定した。標本を酸素化人工脳脊髄液で灌流することにより、生存性を維持した。この標本でガラス吸引電極により左右のL2, L4前根から神経出力を記録しつつ、薬理学的刺激により歩行運動出力に対応するリズミックな神経活動を誘発、記録できるように、L2あるいはL4レベルの標本断面に青色レーザー光を照射して、細胞内カルシウム動態を反映する緑色蛍光、すなわち歩行運動に伴うアストロサイトとニューロンの活動を共焦点計測システムにより記録できるようにした。また、歩行と同様のリズミックな活動である呼吸リズム形成にも注目し、歩行運動神経出力機構の理解に資すよう、その形成機構についても延髄を対象にイメージング法を応用した基礎的検討を行った。
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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
平成２６年度は、本研究の初年度であり、下肢歩行運動神経出力形成に関わる腰髄のアストロサイトとニューロンの活動をカルシウムイメージング法により計測するための方法論を開発することを目指した。その結果、研究実績の概要欄に記したように、その方法論をほぼ確立することができた。したがって、平成２６年度の研究は、おおむね順調に進展していると考えられた。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２７年度には、歩行神経出力形成におけるアストロサイトの生理学的ならびに病態生理学的役割をさらに明らかにするため、アストロサイトの活動を選択的に抑える薬剤（fluoroacetate, aminoadipic acid, ONO-2506）の投与前と後で、L2, L5前根歩行運動神経出力を記録しつつ、アストロサイトとニューロンの活動をカルシウムイメージング法により解析する。さらに、脊髄損傷の病態解明に資するため、虚血に伴う歩行運動回路の機能障害の病態を考察する。すなわち、標本を低酸素・低グルコース液で灌流することにより、虚血様環境を負荷した際のlocomotion神経出力、およびアストロサイトとニューロンの活動を電気生理学的手法とカルシウムイメージング法により解析する。これらの解析結果を総合的に検討し、腰髄歩行運動出力形成回路において、アストロサイトとニューロンとが、それぞれ果たしている役割、ならびにアストロサイトとニューロンの機能的相関を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
平成２６年度には、研究の方法論の確立を主要な目的とし、様々な実験的検討を進めた。そのため、実験システムには多くの工夫を加える必要があったが、主要な実験システムは既に所有していただめ、物品費については当初の計画よりも費用がかからなかった。そのため、平成２６年度は、当初の計画よりも支出を抑えることができ、また、次年度の平成２７年度には、以下の使用計画に記載したように、より多くの経費がかかる見込みで、次年度に向けて、平成２６年度は、当初の計画よりも支出を抑える必要もあった。それらの結果、次年度使用額が生じることとなった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成２７年度には、さらに実験を進めるために多くの消耗品（主に動物、試薬、ガス）を購入する必要がある。また、多くの研究成果が得られると期待され、その成果を国内外の学会で、および論文投稿により、発表していく必要があり、そのための旅費、投稿費として研究費を活用していく予定である。
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Research Products
(4 results)
