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ガス分子依存性脳血流代謝カップリング機構の解明:代謝解剖学的アプローチを用いて

研究課題

研究課題/領域番号 16K07066
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 神経化学・神経薬理学
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

梶村 眞弓  慶應義塾大学, 医学部(日吉), 教授 (10327497)

研究協力者 後藤 信一  
森川 隆之  
菱木 貴子  
久保 亜紀子  
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
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード一酸化炭素 / Heme oxygenase / 質量分析イメージング / Neurovascular coupling / エネルギー代謝 / ペナンブラ / コア / diaschisis / ヘムオキシゲナーゼ / 脳血流 / 質量分析 / 血管拡張因子 / 二酸化炭素 / Neurovascular Coupling / ガスバイオロジー / 脳循環代謝
研究成果の概要

脳で産生される一酸化炭素(CO)の役割の解明するため、野生型とCO量が半分に減弱したHO-2KOマウスを用い、虚血時に領域特異的に惹起される代謝リモデリングを解析した。HO-2KOマウスのペナンブラでは、乳酸が増加(嫌気的解糖の亢進)したのに対し、野生型マウスでは乳酸の上昇が抑制され、虚血時でも酸化的リン酸化が担保されることが示唆された。さらに毛細血管径は、野生型とHO-2KOマウスの間で差が認められないのに対し、赤血球速度はHO-2KOで顕著に早いこと、つまりCOがないと基底状態で血流量が増加することが示された。COは、基底状態で統合的な抑制因子として働くことの証左となった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

研究対象とした脳循環代謝病態においては、ATP産生を支える基質供給機構の同定など、エネルギー代償機転の分子機構の解明が大きな課題である。ガス分子の作用点を代謝物のin vivo-profilingにより空間的・定量的に解析することにより、これまでのin situの系では捉えにくかったセンサー蛋白とシグナル分子の相互作用を、直接的に構築できる可能性を有する点において本研究は独創的である。研究成果は、脳循環障害や神経疾患の病態を理解し、治療のターゲットを絞りこむための布石となりえ、救急蘇生学などの臨床医学研究への波及効果が期待される。

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

    (19件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 4件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Neuroprotective Role of Astroglia in Parkinson Disease by Reducing Oxidative Stress Through Dopamine-Induced Activation of Pentose-Phosphate Pathway2018

    • 著者名/発表者名
      Mashima Kyoko、Takahashi Shinichi、Minami Kazushi、Izawa Yoshikane、Abe Takato、Tsukada Naoki、Hishiki Takako、Suematsu Makoto、Kajimura Mayumi、Suzuki Norihiro
    • 雑誌名

      ASN Neuro

      巻: 10 号: 1 ページ: 1-21

    • DOI

      10.1177/1759091418775562

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quantitative imaging mass spectroscopy reveals roles of heme oxygenase-2 for protecting against transhemispheric diaschisis in the brain ischemia2018

    • 著者名/発表者名
      1.Shinichi Goto, Takayuki Morikawa, Akiko Kubo, Keiyo Takubo, Keiichi Fukuda, Mayumi Kajimura, Makoto Suematsu
    • 雑誌名

      Journal of Clinical Biochemistry and Nutrition

      巻: 63 号: 1 ページ: 70-79

    • DOI

      10.3164/jcbn.17-136

    • NAID

      130007387127

    • ISSN
      0912-0009, 1880-5086
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Preclinical evaluation of heat-denatured [18F]FDG-labeled red blood cells for detecting splenic tissues with PET in rats2018

    • 著者名/発表者名
      2.Yohji Matsusaka, Kazuhiro Takahashi, Yu Iwabuchi, Yuji Ogata, Chiyoko Nishime, Mayumi Kajimura, Masahiro Jinzaki
    • 雑誌名

      Nuclear Medicine and Biology

      巻: 56 ページ: 26-30

    • DOI

      10.1016/j.nucmedbio.2017.09.002

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 18F-FDG-labelled red blood cell PET for blood-pool imaging: Preclinical evaluation in rats2017

    • 著者名/発表者名
      3.Matsusaka Y, Nakahara T, Takahashi K, Iwabuchi Y, Nishime C, Kajimura M, Jinzaki M
    • 雑誌名

      EJNMMI Research (European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging

      巻: 19 号: 1

    • DOI

      10.1186/s13550-017-0266-3

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Visualization of in vivo metabolic flows reveals accelerated utilization of glucose and lactate in penumbra of ischemic heart2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Sugiura, Yoshinori Katsumata, Motoaki Sano, Kurara Honda, Mayumi Kajimura, Keiichi Fukuda, Makoto Suematsu
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 号: 1 ページ: 32361-32361

    • DOI

      10.1038/srep32361

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Epidermal cell turnover across tight junctions based on Kelvin's tetrakaidecahedron cell shape2016

    • 著者名/発表者名
      Yokouchi M, Atsugi T, Logtestijn MV, Tanaka RJ, Kajimura M, Suematsu M, Furuse M, Amagai M, Kubo A
    • 雑誌名

      Elife

      巻: 5

    • DOI

      10.7554/elife.19593

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cystathionine beta-synthase and PGRMC1 as CO sensors.2016

    • 著者名/発表者名
      Kabe Y, Yamamoto T, Kajimura M, Sugiura Y, Koike I, Ohmura M, Nakamura T, Tokumoto Y, Tsugawa H, Handa H, Kobayashi T, and Suematsu M.
    • 雑誌名

      Free Radical Biology & Medicine

      巻: 99 ページ: 333-344

    • DOI

      10.1016/j.freeradbiomed.2016.08.025

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cortical microcirculatory disturbance in the super acute phase of subarachnoid hemorrhage2016

    • 著者名/発表者名
      Mami Ishikawa, Mayumi Kajimura, Takayuki Morikawa, Kosuke Tsukada, Toshiyuki Tsuji, Gen Kusaka, Yuichi Tanaka, Makoto Suematsu
    • 雑誌名

      Journal of the Neurological Sciences

      巻: 368 ページ: 326-333

    • DOI

      10.1016/j.jns.2016.06.067

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A possible role of microglia-derived nitric oxide by lipopolysaccharide in activation of astroglial pentose-phosphate pathway via the Keap1/Nrf2 system2016

    • 著者名/発表者名
      Takuya Iizumi, Shinichi Takahashi, Kyoko Mashima, Kazushi Minami, Yoshikane Izawa, Takato Abe, Takako Hishiki, Makoto Suematsu, Mayumi Kajimura, Norihiro Suzuki
    • 雑誌名

      Journal of Neuroinflammation

      巻: 13 号: 1 ページ: 99-99

    • DOI

      10.1186/s12974-016-0564-0

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Leukocyte plugging and cortical capillary flow after subarachnoid hemorrhage2016

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa M., Kajimura M., Morikawa T., Tsukada K., Tsuji T., Kusaka G., Tanaka Y., Suematsu M.
    • 雑誌名

      Acta Neurochirurgica

      巻: - 号: 6 ページ: 1057-1067

    • DOI

      10.1007/s00701-016-2792-6

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] CO-CBS-H2 S Axis: From Vascular Mediator to Cancer Regulator.2016

    • 著者名/発表者名
      Suematsu M, Nakamura T, Tokumoto Y, Yamamoto T, Kajimura M, Kabe Y.
    • 雑誌名

      Microcirculation

      巻: 23 号: 3 ページ: 183-190

    • DOI

      10.1111/micc.12253

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Protective roles played by heme oxygenase-2 against transhemispheric diaschisis2019

    • 著者名/発表者名
      後藤 信一, 久保 亜希子, 森川 隆之, 梶村 眞弓, 末松 誠
    • 学会等名
      第44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] Neuroprotective effects by hypothermia are mediated through a coordinated suppression of acetyl CoA contents leading to a decrease in acetylcholine contents in neonatal hypoxia-ischemia2017

    • 著者名/発表者名
      Kajimura M, Takenouchi T, Sugiura Y, Hishiki T, and Suematsu M
    • 学会等名
      The 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] 新生児低酸素性虚血性脳症における低体温療法による神経保護作用の分子機構:代謝解剖学的アプローチを用いて2017

    • 著者名/発表者名
      梶村 眞弓
    • 学会等名
      第21回酸素ダイナミクス研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] RICE(Rapid Image Contrast Enhancement):A color-coded algorithm to spot spatio-quantitative metabolic difference between two groups using MALDI imaging mass spectrometry data2016

    • 著者名/発表者名
      後藤 信一, 久保亜紀子, 善岡尊文, 末松誠, 梶村 眞弓
    • 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(東京都港区)
    • 年月日
      2016-09-23
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 虚血脳エネルギー代償機転の分子機構の解明 -代謝解剖学的アプローチを用いて-2016

    • 著者名/発表者名
      梶村 眞弓
    • 学会等名
      第16回抗加齢医学会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-06-11
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] 実験医学増刊 レドックス疾患学2018

    • 著者名/発表者名
      4.末松 誠, 納谷昌之, 塩田芽実, 山添昇吾, 久保亜紀子, 菱木貴子, 梶村 眞弓, 加部泰明
    • 総ページ数
      276
    • 出版者
      羊土社
    • ISBN
      9784758103695
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.sci.keio.ac.jp/en/people/detail.php?eid=00181&katagaki=3&bunya2_color=6&status=1

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.sci.keio.ac.jp/member/detail.php?eid=00181&katagaki=3&status=1

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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