2017 Fiscal Year Annual Research Report
中枢性低酸素換気応答機構の全容解明
Publicly Offered Research
| Project Area | Oxygen biology: a new criterion for integrated understanding of life |
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| Project/Area Number |
17H05540
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| Research Institution | National Hospital Organization Murayama Medical Center |
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Principal Investigator |
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) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 呼吸調節 / グリア細胞 / アストロサイト / 脳幹 / 低酸素 / 延髄 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
体内酸素レベルの恒常性を維持することは、ヒトを含めた哺乳類の生命維持に不可欠である。この体内の酸素レベルの恒常性維持には、呼吸による調節、特に生体が低酸素状態になった時の呼吸増強応答（低酸素換気応答）が、最も重要な役割を果たしている。低酸素換気応答の機序について、従来、末梢化学受容体が唯一の低酸素受容体であると考えられていた。すなわち、生体が低酸素に曝露すると、頸動脈小体などの末梢化学受容体がその情報を感知し、そこからの求心性インパルスが増加し、延髄孤束核を介し下部脳幹部の呼吸神経回路網の活動を増強させて呼吸神経出力が増大し、換気量が増加すると考えられていた。しかし、末梢化学受容体を持たないin vitroの摘出脳幹脊髄標本においても、また、末梢化学受容体からの求心性神経を切断した動物においても覚醒時には、比較的弱い低酸素負荷は呼吸増強性応答を惹起することが知られている。そこで、研究代表者は、脳内低酸素受容体の存在を想定し、以下の仮説を提唱した。
(1)末梢化学受容体とは別に、脳内にも換気増強応答を惹起する低酸素受容体が存在している。(2)その低酸素センサー細胞は、ニューロンand/or アストロサイトである。(3)低酸素センサー細胞における低酸素感受は、各種のイオンチャネルの開閉による。
本研究では、これらの仮説の妥当性を実験的に検証することにより、中枢性低酸素換気応答機構の全容を解明することを目的とした。本年度はまず、in vitro摘出脳幹脊髄標本を用いた解析を行った。すなわち、末梢化学受容体を有さない in vitro摘出脳幹脊髄標本を用い、吸息性神経出力を記録しつつ、灌流液の酸素レベルを下げた際の呼吸出力応答を記録して低酸素呼吸応答を解析した。そのうえで、標本各部を切除し、それによる低酸素呼吸応答の変化度より、低酸素受容体は主に延髄に存在することを見いだした。
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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
本研究は、中枢性低酸素換気応答機構の全容を解明しようという壮大なものであるが、初年度である本年度はまず、低酸素換気応答に関わる低酸素センサー機構が延髄に存在するということを明らかにした。これは研究の土台となるとなる最も重要なもので、研究の進捗状況は概ね予定通りであるので、研究は順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、研究計画申請書に沿って、研究を進めていく予定である。特にin vitroでのカルシウム イメージング 実験、in vivo動物での薬理実験に重点を置きつつ、研究を進めていく予定である。
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[Presentation] Functional and anatomical connectivity from the dorsomedial hypothalamus to the ventral medullary cardiovascular regions: possible neural substrate mediatingstress-induced sympathoexcitation.2018
Author(s)
Kono Y, Arima Y, Yokota S, Onimaru H, Fukushi I, Koizumi K, Hasebe Y, Yoshizawa M, Kise H, Hoshiai M, Sugita K, Toda T, Okada Y
Organizer
European Society of Cardiology Congress 2018
Int'l Joint Research
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[Presentation] Activation of astrocytes is requred for the persistence of poststress blood pressure elevation2018
Author(s)
Hasebe Y, Yokota S, Takeda K, Sugama S, Kono Y, Koizumi K, Fukushi I, Hoshiai M, Kakinuma Y, Pokorski M, Horiuchi J, Sugita K, Okada Y
Organizer
European Society of Cardiology Congress 2018
Int'l Joint Research
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[Presentation] Significance of medulla-spinal cord preparation of the newborn rat.2018
Author(s)
Fukushi I, Uchiyama M, Kurita Y, Yazawa I, Okazaki S, Hasebe Y, Kono Y, Yokota S, Takeda K, Mori Y, Onimaru H, Okada Y
Organizer
Society for Neuoscience Meeting (Neuoscience2018)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Neural pathway supposedly mediating the descending autonomic information from the dorsomedial hypothalamus to the ventral medullary cardiorespiratory regions.2018
Author(s)
Okada Y, Kono Y, Arima Y, Yokota S, Onimaru H, Fukushi I, Koizumi K, Hasebe Y, Yoshizawa M, Kise H, Toda T
Organizer
Society for Neuoscience Meeting (Neuoscience2018)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Anatomical connectivity from the dorsomedial hypothalamus to the ventral medullary cardiovascular regions: neural pathway mediating the descending sympathetic information.2018
Author(s)
Kono Y, Arima Y, Yokota S, Onimaru H, Fukushi I, Koizumi K, Hasebe Y, Yoshizawa M, Kise H, Hoshiai M, Sugita K, Toda T, Okada Y
Organizer
第41回 日本神経科学大会
