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マウス呼吸神経回路発達過程におけるGABAの役割

研究課題

研究課題/領域番号 13680882
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 神経科学一般
研究機関帝京大学

研究代表者

桑名 俊一  帝京大学, 医学部, 講師 (70129998)

研究分担者 岡田 泰昌  慶應大学, 医学部, 講師 (80160688)
菅原 美子  帝京大学, 医学部, 講師 (20082191)
長井 孝紀  慶應大学, 医学部, 教授 (50130026)
研究期間 (年度) 2001 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2003年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2002年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワードGABA / GAD67 / ノックアウトマウス / 呼吸リズム / 呼吸パターン / 呼吸ニューロン / 単離脳幹脊髄標本 / ホールセル記録 / GAD / 高炭酸ガス応答 / 低酸素応答 / 口蓋裂
研究概要

本研究は、呼吸神経回路の発達過程におけるGABAの役割を解明するため、GAD67(GABA合成酵素;グルタミン酸デカルボキシラーゼ)遺伝子ノックアウトマウス(GAD67-/-)を用い、その中枢性の呼吸調節について検討することを目的とした。GAD67-/-マウスは出生後約6時間で死亡するが、これは上気道奇形(口蓋裂)に伴う換気障害によるものと考えられていた。生後2-4時間のGAD67-/-新生マウスの呼吸様式を無麻酔非拘束(in vivo)状態でwhole body plethysmographyにより解析を行った。室内気吸入下でGAD67+/+は規則正しい呼吸を示したのに対し、GAD67-/-は大きなgasp様呼吸とそれに続く不規則で浅い異常呼吸を示し、無呼吸も頻繁に出現した。また、低酸素や高炭酸ガスに対する、呼吸応答も減弱していた。次に、末梢の影響を除外した単離脳幹脊髄(in vitro)標本を作製し、C4前根からの呼吸性神経活動を解析した。この条件においても、GAD67-/-の呼吸性リズムは不規則であり、吸息時間の短い呼吸パターンを示していた。低酸素液あるいは高炭酸ガス液潅流に対する呼吸応答、すなわち化学感受性も減弱していた。さらに、ホールセルパッチ法を用いて延髄腹外側部の呼吸性ニューロンの活動を記録した結果、GAD67+/+では吸息時に大きな脱分極を示す吸息性ニューロンも、GAD67-/-においては脱分極持続時間が短く発生する活動電位の数も少なかった。以上の結果より、GAD67-/-は気道の形態異常だけでなく中枢性の呼吸調節機構においても機能異常をもつことが確認された。胎児期における中枢神経内のGABAは呼吸神経回路網機能の発達に必須であり、その不足により重篤な呼吸機能障害が惹起されると結論した。

報告書

(4件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (34件)

  • [文献書誌] Kuwana Shun-ichi: "Disturbance of neural respiratory control in neonatal mice lacking GABA synthesizing enzyme 67-kDa isoform of glutamic acid decarboxylase."Neuroscience. 120. 861-870 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kuwana Shun-ichi: "Role of GABA in central respiratory control studied in mice Lacking GABA synthesizing enzyme 67-kDa isoform of glutamic acid decarboxylase."Adv Exp Med Biol. (in press). (2004)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sakuraba Shigeki: "Effects of neuromuscular blocking agents on central respiratory control in the isolated brainstem-spinal cord of the neonatal rat."Neuroscience Res.. 47. 289-298 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Okada Yasumasa: "Electrical stimulation of the rabbit pulmonary artery increases respiratory output."Respiration Physiology & Neurobiology. (in press). (2004)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kashiwagi Masanori: "Neuronal mechanism of propofol-induced central respiratory depression in neonatal rats."Anesthesia and Analgesia. (in press). (2004)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Okada Yasumasa: "Functional connection from the surface chemosensitive region to the respiratory neuronal network in the rat medulla."Adv Exp Med Biol. (in press). (2004)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Okada Y, Chen Z, Yoshida H, Kuwana S, Jiang W, Maruiwa H: "Optical recording of the neuronal activity in respiration-related regions of the neonatal rat brainstem-spinal cord: application of a voltage-sensitive dye"Adv Exp Med Biol. 499. 113-118 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Okada Y, Kuwana S, Iwanami M: "Respiratory suppression induced by nicotine withdrawal in the neonatal rat brainstem : implications in the SIDS risk factor"Adv Exp Med Biol. 499. 187-194 (2001)

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    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Okada Y, Chen Z, Kuwana S: "Cytoarchitecture of central chemoreceptor in the mammalian ventral medulla"Respiration Physiology. 129. 13-23 (2001)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Okada Y, Chen Z, Jiang W, Kuwana S, Eldridge FL: "Anatomical arrangement of hypercapnia-activated cells in the superficial ventral medulla of rats"J Appl Physiol. 93. 427-439 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kuwana S, Okada Y, Sugawara Y, Tsunekawa N, Obata K: "Disturbance of neural respiratory control in neonatal mice lacking GABA synthesizing enzyme 67-kDa isoform of glutamic acid decarboxylase"Neuroscience. 120. 861-870 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sakuraba S, Kuwana S, Ochiai R, Okada Y, Kashiwagi M, Hatori B, Takeda J: "Effects of neuromuscular blocking agents on central respiratory control in the isolated brainstem-spinal cord of the neonatal rat"Neuroscience Res. 47. 289-298 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kuwana S, Okada Y, Sugawara Y, Obata K: "Role of GABA in central respiratory control studied in mice lacking GABA-synthesizing enzyme 67-kDa isoform of glutamic acid decarboxylase"Adv Exp Med Biol. (in press). (2004)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kashiwagi M, Okada Y, Kuwana S, Sakuraba S, Ochiai R, Takeda J: "Mechanism of propofol-induced central respiratory depression in neonatal rats : anatomical sites and receptor types of action"Adv Exp Med Biol. (in press). (2004)

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    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Okada Y, Chen Z Jiang W, Kuwana S, Eldridge FL: "Functional connection from the surface chemosensitive region to. the respiratory neuronal network in the rat medulla"Adv Exp Med Biol. (in press). (2004)

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    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kashiwagi M, Okada Y, Kuwana S, Sakuraba S, Ochiai R, Takeda J: "Neuronal mechanism of propofol-induced central respiratory depression in neonatal rats"Anesthesia and Analgesia. (in press). (2004)

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    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Okada Y, Satoh T, Kuwana S, Kashiwagi M, Kusakabe T: "Electrical stimulation of the rabbit pulmonary artery increases respiratory output"Respiratory Physiology & Neurobiology. (in press). (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kuwana Shun-ichi: "Disturbance of neural respiratory control in neonatal mice lacking GABA synthesizing enzyme 67-kDa isoform of glutamic acid decarboxylase."Neuroscience. 120. 861-870 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Sakuraba Shigeki: "Effects of neuromuscular blocking agents on central respiratory control in the isolated brainstem-spinal cord of the neonatal rat."Neuroscience Res.. 47. 289-298 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Kuwana Shun-ichi: "Role of GABA in central respiratory control studied in mice lacking GABA-synthesizing enzyme 67-kDa isoform of glutamic acid decarboxylase."Adv Exp Med Biol.. (in press). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Okada Yasumasa: "Electrical stimulation of the rabbit pulmonary artery increases respiratory output."Respiratory Physiology & Neurobiology. (in press). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Kashiwagi Masanori: "Neuronal mechanism of propofol-induced central respiratory depression in neonatal rats."Anesthesia and Analgesia. (in press). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Yasumasa Okada: "Functional connection from the surface chemosensitive region to the respiratory neuronal network in the rat medulla."Adv Exp Med Biol.. (in press). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Okada Yasumasa: "Anatomical arrangement of hypercapnia-activated cells in the superficial ventral medull of rats"J Appl. Physiol.. 93. 427-439 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Kuwana Shun-ichi: "Respiratory responses to hypercapnia and hypoxia in neonatal GAD67 deficient mice"Jpn. J. Physiol. 52(Suppl). s87 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Kuwana Shun-ichi: "Role of GABA in the hypoxic ventilatory depression : studies in GAD67-deficient neonatal mice"Neuroscience Res.. 26(Suppl)(in press). (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Natusi Teijiro: "Effects of nicotine and nicotinic receptor antagonists on central respiratory chemosensitivity in the in vitro neonatal rat brainstem-spinal cord"Jpn J Physiol. 52(Suppl). S87 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Sugawara Yoshiko: "Respiratory activation induced by local application of nicotine on the ventral surface of the medulla"Neuroscience Res.. 26(Suppl)(in press). (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 岡田 泰昌: "呼吸性酸塩基平衡障害と電解質異常"臨床医. 29. 313-316 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Kuwana Shun-ichi: "Respiratory rhythm and inspiratory pattern in GAD67 deficient neonatal mice: studies in in vivo and in vitro preparations"Jpn.J.Physiol.. 51(Suppl). s98 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Okada Yasumasa: "Cytoarchitecture of central chemoreceptor in the mammalian ventral medulla"Respiration Physiology. 129. 13-23 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 岡田 泰昌: "呼吸調節機構の発達におけるGABAの役割:GAD67ノックアウト新生マウスの呼吸様式"日本呼吸器学会雑誌. 39(増刊号). 180 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Kuwana Shun-ichi: "Essential role of GABA in the development of central respiratory control"Neuroscience Res.. 25(Suppl)(in press). (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Okada Yasumasa: "Anatomical arrangement of hypercapnia-activated cells in the superficial ventral medull of rats"J Appl.Physiol.. (in press). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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