2016 Fiscal Year Annual Research Report
The role of astrocytes in generation of locomotive rhythm in the lumbar spinal cord
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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(臨床研究部), 電気生理学研究室, 共同研究員 (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(臨床研究部), 電気生理学研究室, 室長 (80160688)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ロコモーション / 歩行リズム / グリア細胞 / アストロサイト / ニューロン / 摘出脊髄標本 / カルシウムイメージング / 腰髄 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
歩行運動は、腰髄前角内の歩行運動神経回路で形成された周期的な神経出力が、左右下肢の伸筋と屈筋を交互に収縮させて実現される。腰髄における歩行運動制御機構は、従来、ニューロンを中心に解析されてきたが、十分な解明はなされていない。一方、従来は神経情報処理で重要な役割は想定されていなかったグリア細胞・アストロサイトは、ニューロンの活動を規定していることが明らかにされつつある。本研究では、腰髄においてアストロサイトがニューロンと協調して歩行神経出力形成に関与しているとの仮説を提唱し、その妥当性を実験的に検証した。実験では、新生ラットから下部胸髄から下部腰髄までを含む摘出脊髄標本を作製し、腰髄断面から前角腹側領域にカルシウム蛍光色素を注入し、NMDAと5-HTで誘発した歩行神経出力を腰髄L5前根から記録しつつ、共焦点顕微鏡で腰髄前角の細胞活動を計測した。通常の計測の後、標本にTTXを投与すると、ニューロン活動のみが抑えられ、さらに、灌流液のカリウム濃度を0.2 mMへ低下させるとアストロサイトのみが興奮性を呈することから、ニューロンとアストロサイトとを分別した。得られたアストロサイトの活動につき、L5前根歩行神経出力との機能的相関を解析した。その結果、腰髄前角内に、歩行神経出力と同期した活動を呈するアストロサイトが見出された。これらアストロサイトは、TTXでニューロン活動を抑えても活動性を呈し、ニューロンに依存しない自律的な活動能を有していることが示され、アストロサイトの歩行リズム形成への関与が示唆された。これらの成果は、脊髄に病変を有する歩行障害の病態を理解し、将来のiPS細胞を用いた脊髄再生療法を確立するにあたり基礎的知見を提供するものと期待される。この成果は、平成29年3月に第94回日本生理学会大会で報告したが、さらに原著論文として発表すべく準備中である。
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Research Products
(1 results)
