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脳血管新生・脳微小血流増強による抗認知症作用機序の解明

研究課題

研究課題/領域番号 16K01944
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 基盤・社会脳科学
研究機関電気通信大学

研究代表者

正本 和人  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (60455384)

研究協力者 畠山 菜緒  
結城 浩弥  
栗原 唯花  
曽我 直人  
渡部 真子  
蜂谷 亮太  
須貸 拓馬  
菅野 巖  
冨田 裕  
畝川 美悠紀  
鈴木 則宏  
田中 謙二  
松井 広  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードオプトジェネティクス / 脳血流 / 神経血管カップリング / 二光子顕微鏡 / グリア / 生体光イメージング / 動物モデル / 画像計測 / レーザー顕微鏡 / 脳病態 / 神経血管ユニット / 慢性低酸素 / in vivoイメージング / 脳微小循環 / 神経血管連関
研究成果の概要

全身循環に影響を与えることなく脳血流を居所的に増加させる手法について検討した。実験には、光応答性のチャネルたんぱく質をアストロサイトもしくはニューロンに特異的に遺伝子導入した遺伝子組換えマウスを使用した。ウレタン麻酔下でマウス大脳に局所的にレーザー光を照射すると、照射部位に限局した一過性の血流応答が観測された。さらに刺激強度に依存して血流の変化量を調整可能であることを確認した。一方、脳微小血管の増強として、引き続き低酸素誘導性の血管新生メカニズムについて検討した。その結果、新生血管が新たなネットワークを構築する際に既存のネットワークを取り込むために周辺グリアの役割が重要であるという知見を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

認知症は5人に1人が罹患するといわれている。本研究では、全身状態とは独立に脳の局所の血流あるい微小血管密度を高めることによって得られる神経作用について検討した。まず、認知症のモデル動物では正常脳で見られる神経と血管の機能的な連関が阻害されていることを確認した。その上で、本研究ではオプトジェネティクスの技術を用いることで局所的な脳血流の調節が生体外から可能であることを示した。本研究で得られた知見は、認知症の研究のみならず、脳卒中や神経変性疾患において血流の増強による治療効果の検討に有用なモデルともなりうることを示唆する。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (43件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (39件) (うち国際学会 9件、 招待講演 7件)

  • [雑誌論文] Optical imaging and modulation of neurovascular responses2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuto Masamoto, Alberto Vazquez
    • 雑誌名

      Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism

      巻: 38 号: 12 ページ: 2057-2072

    • DOI

      10.1177/0271678x18803372

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Positron emission tomography of cerebral angiogenesis and TSPO expression in a mouse model of chronic hypoxia.2018

    • 著者名/発表者名
      Kanno I, Seki C, Takuwa H, Jin ZH, Boturyn D, Dumy P, Furukawa T, Saga T, Ito H, Masamoto K.
    • 雑誌名

      Journal of Cererbral Blood Flow and Metabolism

      巻: 38 ページ: 687-696

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Tomita-Seylaz法による慢性頭窓作製後のマウス大脳皮質ミクログリアの長期反復in vivoリアルタイム解析2017

    • 著者名/発表者名
      結城浩弥, 正本和人, 畝川美悠紀, 冨田 裕, 菅野 巖, 鈴木則宏
    • 雑誌名

      脳循環代謝

      巻: 28 ページ: 249-256

    • NAID

      130006008228

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Positron emission tomography of cerebral angiogenesis and TSPO expression in a mouse model of chronic hypoxia.2017

    • 著者名/発表者名
      Kanno I, Seki C, Takuwa H, Jin ZH, Boturyn D, Dumy P, Furukawa T, Saga T, Ito H, Masamoto K.
    • 雑誌名

      Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism

      巻: 印刷中 号: 4 ページ: 687-696

    • DOI

      10.1177/0271678x16689800

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Spatiotemporal dynamic comparisons of cerebral blood flow responses evoked by optogenetic photostimulation to cortical neurons or astrocytes.2018

    • 著者名/発表者名
      Hatakeyama N, Masamoto K, Unekawa M, Takuwa H, Kanno I, Matsui K, Tanaka KF, Tomita Y, Suzuki N
    • 学会等名
      第43回日本微小循環学会総会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Apparent dwell time of red blood cells in the cerebral capillaries.2018

    • 著者名/発表者名
      Kurihara Y, Sugashi T, Masamoto K
    • 学会等名
      第43回日本微小循環学会総会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 低酸素による脳血管のリモデリング:毛細血管の3次元ネットワークの可視化と定量化2018

    • 著者名/発表者名
      正本和人
    • 学会等名
      第57回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Capillary flow imaging with genetically-enginerred red blood cells in the living animal brains.2018

    • 著者名/発表者名
      Kurihara Y, Sugashi T, Masamoto K
    • 学会等名
      Jouint meeting of the ESCHM-ISB-ISCH
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dissecting two-way control mechanisms of cerebral microcirculation: optogenetic studies for neuron or astrocyte-specific mechanisms of functional hyperemia2018

    • 著者名/発表者名
      Nao Hatakeyama, Miyuki Unekawa, Hiroyuki Takuwa, Iwao Kanno, Ko Matsui, Kenji F Tanaka, Yutaka Tomita, Norihiro Suzuki, Jin Nakahara, Kazuto Masamoto
    • 学会等名
      11th World Congress for Microcirculation
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hypoxia induced remodeling of cerebral capillaries and microglia revealed with repeated longitudinal imaging with two-photon microscopy in vivo.2018

    • 著者名/発表者名
      Ryota Hachiya, Hiroya Yuki, Takuma Sugashi, Miyuki Unekawa, Yutaka Tomita, Norihiro Suzuki, Jin Nakahara, Iwao Kanno, Kazuto Masamoto
    • 学会等名
      11th World Congress for Microcirculation
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Capillary dilation and constriction during brain activation in the somatosensory cortex of awake mouse.2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Suzuki, Hiroshi Takeda, Takuma Sugashi, Hiroyuki Takuwa, Ji Bin, Naruhiko Sahara, Tetsuya Suhara, Makoto Higuchi, Iwao Kanno, Kazuto Masamoto
    • 学会等名
      11th World Congress for Microcirculation
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Repeated longitudinal in vivo imaging of cortical microglia under chronic hypoxia in the mice using two-photon microscopy with a closed cranial window technique.2017

    • 著者名/発表者名
      Kanno I, Masamoto K, Yuki H, Sugashi T, Unekawa M, Tomita Y, Suzuki N
    • 学会等名
      Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism 37(S1) pp. 12-13.
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spatiotemporal changes in cerebral blood flow induced by transcranial photostimulation to cortical neurons or astrocytes in the transgenic mice expressing channelrhodopsin-2.2017

    • 著者名/発表者名
      Hatakeyama N, Masamoto K, Unekawa M, Takuwa H, Kanno I, Matsui K, Tanaka KF, Tomita Y, Suzuki N
    • 学会等名
      Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism 37(S1) pp. 367-368.
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Individual neural activity and capillary diameter responses measured in a three-dimensional spatial domain of awake mouse somatosensory cortex.2017

    • 著者名/発表者名
      Takeda H, Sugashi T, Takuwa H, Ji B, Sahara N, Suhara T, Higuchi M, Kanno I, Masamoto K
    • 学会等名
      Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism 37(S1) pp. 370-371.
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Capillary dilation and tissue shrinkage during adaptation to chronic hypoxia in mouse cerebral cortex.2017

    • 著者名/発表者名
      Sugashi T, Takuwa H, Kanno I, Unekawa M, Tomita Y, Suzuki N, Masamoto K
    • 学会等名
      International Society on Oxygen Transport to Tissue 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cerebral blood flow responses to photosimulation in the transgenic mice expressing channelrhodopsin-2 in the cortical neurons or astrocytes.2017

    • 著者名/発表者名
      Hatakeyama N, Masamoto K, Unekawa M, Takuwa H, Kanno I, Matsui K, Tanaka KF, Tomita Y, Suzuki N
    • 学会等名
      XXIII World Congress of Neurology,
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] GFP標識赤血球ラットを用いた脳微小血管における赤血球分配の時空間変動.2017

    • 著者名/発表者名
      栗原唯花、須貸拓馬、正本和人
    • 学会等名
      第40回日本バイオレオロジー学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ラット脳微小血管床における脳血流の時空間変動の解析2017

    • 著者名/発表者名
      栗原唯花, 須貸拓馬, 正本和人
    • 学会等名
      日本機械学会 第30回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] インドシアニングリーンの通過時間を基にした脳外科手術中の脳血流速マッピング2017

    • 著者名/発表者名
      蜂谷亮太、石川眞実、寺尾 聰、武田寛史、須貸拓馬、正本和人
    • 学会等名
      第60回日本脳循環代謝学会学術集会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] マウス大脳における神経血管連関の3次元イメージングと定量画像解析2017

    • 著者名/発表者名
      武田寛史,須貸拓馬,田桑弘之,季 斌,佐原成彦,須原哲也,樋口真人,冨田 裕,鈴木則宏,菅野 巖,正本和人
    • 学会等名
      レーザー学会第510回研究会「ニューロフォトニクス」
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Hemodynamic response to optogenetic activation of ChR2-expressing neurons or astrocytes in the mouse cortex.2017

    • 著者名/発表者名
      Hatakeyama N, Masamoto K, Unekawa M, Takuwa H, Kanno I, Matsui K, Tanaka KF, Tomita Y, Suzuki N
    • 学会等名
      第9回光操作研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 低酸素誘発性脳微小血管リモデリングにおけるミクログリアの関与2017

    • 著者名/発表者名
      曽我直人、結城浩也、須貸拓馬、畝川美悠紀、冨田 裕、菅野 巖、鈴木則宏、正本和人
    • 学会等名
      第21回酸素ダイナミクス研究会 抄録集 pp. 5
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 脳虚血後のグリア細胞の形状変化に関する in vivo 長期解析2017

    • 著者名/発表者名
      渡部真子, 須貸拓馬, 蜂谷亮太, 安部貴人, 畝川美悠紀, 鳥海春樹, 冨田 裕, 鈴木則宏, 田桑弘之, 菅野 巖, 正本和人
    • 学会等名
      日本機械学会 第30回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 【特別講演】ミクロ脳血流の生体光イメージングでわかってきたこと.2017

    • 著者名/発表者名
      正本和人
    • 学会等名
      第27回東北脳SPECT研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 【シンポジウム講演】Restructuring of glio-vascular unit during adaptation to chronic hypoxia.2017

    • 著者名/発表者名
      正本和人
    • 学会等名
      第60回日本脳循環代謝学会学術集会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 【基調講演】脳の血流低下が認知症を引き起こす?~脳循環の3D顕微鏡イメージングでわかってきたこと~2017

    • 著者名/発表者名
      正本和人
    • 学会等名
      ポスト「京」重点課題2 個別化・予防医療を支援する統合計算生命科学
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Longitudinal two-photon imaging of microvascular remodeling and microglial response to chronic hypoxia in in vivo mouse cortex.2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroya Yuki, Kazuto Masamoto, Miyuki Utekawa, Takuma Sugashi, Yutaka Tomita, Iwao Kanno, Norihiro Suzuki
    • 学会等名
      第42回日本微小循環学会総会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Flow velocity mapping of human brain microcirculation based on transit times of indocyanine green captured with fluorescent microscopy under neurosurgery.2017

    • 著者名/発表者名
      Ryota Hachiya, Hiroshi Takeda, Takuma Sugashi, Mami Ishikawa, Kazuto Masamoto
    • 学会等名
      第42回日本微小循環学会総会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Dynamic two-photon microscopic imaging of spatiotemporal fluctuations in the volumes of blood plasma and red blood cells in the capillaries of the anesthetized rat brains.2017

    • 著者名/発表者名
      Yuika Kurihara, Takuma Sugashi, Hiroyuki Takuwa, Iwao Kanno, Kazuto Masamoto
    • 学会等名
      第42回日本微小循環学会総会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 神経細胞賦活とグリア賦活による脳血流反応の比較:オプトジェネティクスによる検討2017

    • 著者名/発表者名
      畠山菜緒, 正本和人, 畝川美悠紀, 田桑弘之, 菅野 巖, 松井 広, 田中謙二, 冨田 裕, 鈴木則宏
    • 学会等名
      第42回日本脳卒中学会学術集会
    • 発表場所
      大阪国際会議場(大阪・大阪)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 二光子顕微鏡画像の輝度広がりを低減した脳微小血管の3 次元形状評価法2017

    • 著者名/発表者名
      蜂谷亮太, 須貸拓馬, 田桑弘之, 菅野 巖, 正本和人
    • 学会等名
      第29回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      ウインクあいち(愛知・名古屋)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 生体二光子顕微鏡法を用いたマウス大脳皮質における構造変化の長期追跡.2017

    • 著者名/発表者名
      須貸拓馬, 蜂谷亮太, 結城浩弥, 田桑弘之, 菅野 巖, 冨田 裕, 鈴木則宏, 正本和人
    • 学会等名
      第29回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      ウインクあいち(愛知・名古屋)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 低酸素曝露に伴うマウス大脳グリア微小血管の適応変化2017

    • 著者名/発表者名
      板垣知樹, 中原智美, 新夕雅啓, 田桑弘之, 菅野 巖, 正本和人
    • 学会等名
      第29回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      ウインクあいち(愛知・名古屋)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Tomita-Seylaz法による慢性頭窓作成後のマウス大脳皮質ミクログリアのin vivo長期反復解析2016

    • 著者名/発表者名
      結城浩弥、正本和人、畝川美悠紀、冨田 裕、菅野 巖、鈴木則宏
    • 学会等名
      第59回日本脳循環代謝学会学術集会
    • 発表場所
      徳島市あわぎんホール(徳島・徳島)
    • 年月日
      2016-11-11
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] オプトジェネティクスを用いたアストロサイト・ニューロン賦活による脳血流空間伝播の比較2016

    • 著者名/発表者名
      畠山菜緒、正本和人、畝川美悠紀、田桑弘之、菅野 巖、松井 広、田中謙二、冨田 裕、鈴木則宏
    • 学会等名
      第59回日本脳循環代謝学会学術集会
    • 発表場所
      徳島市あわぎんホール(徳島・徳島)
    • 年月日
      2016-11-11
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] マウス大脳における神経細胞の空間分布と機能活動に関する定量解析2016

    • 著者名/発表者名
      武田寛史、田桑弘之、季 斌、佐原成彦、冨田 裕、鈴木則宏、菅野 巖、須原哲也、樋口真人、正本和人
    • 学会等名
      第25回日本バイオイメージング学会学術集会
    • 発表場所
      名古屋市立大学薬学部 宮田専治記念ホール(愛知・名古屋)
    • 年月日
      2016-09-05
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 慢性低酸素によるマウス大脳グリア細胞の形状変化解析2016

    • 著者名/発表者名
      新タ雅啓、板垣知樹、須貸拓馬、結城浩弥、田桑弘之、冨田 裕、鈴木則宏、菅野 巖、正本和人
    • 学会等名
      レーザー学会 第498回研究会(第5回ニューロフォトニクス研究会)
    • 発表場所
      東京農工大学(東京・府中)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 二光子顕微鏡法で撮像したマウス大脳微小血管の形態解析2016

    • 著者名/発表者名
      須貸拓馬、蜂谷亮太、田桑弘之、菅野 巖、正本和人
    • 学会等名
      第20回酸素ダイナミクス研究会
    • 発表場所
      島津製作所東京支社(東京・千代田区)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Cerebral microvascular restructuring and microglial adaptation to chronic hypoxia in the animal models.2016

    • 著者名/発表者名
      正本和人,菅野巖,冨田裕,鈴木則宏
    • 学会等名
      第41回日本微小循環学会総会
    • 発表場所
      コクヨホール(東京・港区)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 生体二光子顕微鏡法による脳神経血管ユニットの四次元イメージング2016

    • 著者名/発表者名
      正本和人
    • 学会等名
      酸素ダイナミックスに関するセミナー
    • 発表場所
      日本大学次世代工学技術研究センター(福島・郡山)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 神経血管ユニットのin vivo微視的慢性イメージング2016

    • 著者名/発表者名
      正本和人
    • 学会等名
      第23回東北脳循環カンファランス
    • 発表場所
      江陽グランドホテル(宮城・仙台)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] オプトジェネティクスによるマウス大脳グリア脳血管連関の揺動2016

    • 著者名/発表者名
      正本和人
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川・横浜)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] アストロサイトによる脳血流調節2016

    • 著者名/発表者名
      正本和人
    • 学会等名
      第8回光操作研究会
    • 発表場所
      慶應義塾大学三田キャンパス(東京・港区)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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