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ミトコンドリアKATPチャンネルを介した虚血耐性現象のメカニズム

研究課題

研究課題/領域番号 16K10735
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 脳神経外科学
研究機関奈良県立医科大学

研究代表者

中川 一郎  奈良県立医科大学, 医学部, 准教授 (20550825)

研究協力者 古田 隆徳  
小川 陽一  
齋藤 康彦  
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)
キーワード虚血耐性現象 / ミトコンドリア / ATP依存性カリウムチャンネル / 虚血再灌流障害 / MKATPチャンネル / postconditioning / パッチクランプ法 / NMDA受容体 / 脳虚血 / 脳血管障害学
研究成果の概要

Ischemic postconditioning (PoC) の機序を解明するためにパッチクランプ法を用いた電気生理学的な検討を行った。結果としてPoC、mKATP channel開口薬投与によりNMDA受容体活性の上昇が抑制され細胞内Ca2+の上昇も抑制されたが、mPTP閉鎖薬を加えることでキャンセルされた。またミトコンドリア膜電位はPoCにより再灌流後一過性に脱分極した。以上の結果からPoC現象は、mKATP channelの活性化を介したmPTPのmildな開口とNMDA受容体活性を低下させ、細胞内Ca2+濃度の著明な上昇を抑制して神経保護効果をもたらす可能性が示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

神経細胞の虚血耐性現象に関する報告は数多くされているが、電気生理学的側面からの報告は少ない。本研究の結果としてミトコンドリア局在KATPチャンネルの開口によってミトコンドリア内膜の脱分極が生じ、ミトコンドリアPTPから特異的にCa2+が細胞内に放出され、これが細胞膜NMDA受容体をdown-regulationさせ、このことがEPSCの低下をもたらす結果が得られた。本機序の解明が進み、今後トランスレーショナルリサーチに発展することにより、将来的には本チャンネル開口薬が脳梗塞急性期の“治療薬”として臨床応用されれば今後の脳血管障害の治療に貢献するところは大きいと考えられる。

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

    (8件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Ischemic postconditioning prevents surge of presynaptic glutamate release by activating mitochondrial ATP-dependent potassium channels in the mouse hippocampus.2019

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama S, Nakagawa I, Ogawa Y, Morisaki Y, Motoyama Y, Park YS, Saito Y, Nakase H
    • 雑誌名

      PLoS One. 2019 Apr 12;14(4)

      巻: Apr 12;14(4) 号: 4 ページ: e0215104-e0215104

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0215104

    • 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 / 国際共著
  • [学会発表] 5.Ischemic postconditioning induced by opening of mK+ ATP channels and NMDAR silencing by mPTP opening2019

    • 著者名/発表者名
      Morisaki Y, Nakagawa I, Yokoyama S, Ogawa Y, Saito Y, Nakase H.
    • 学会等名
      AANS/CNS annual meeting 2019.02.04 Honolulu.
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 7.Mechanism of ischemic postconditioning with electrophysiological approach2019

    • 著者名/発表者名
      Morisaki Y, Nakagawa I, Yokoyama S, Ogawa Y, Saito Y, Nakase H.
    • 学会等名
      The 9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress (FAOPS2019) 2019.03.29 Kobe
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 8.Ischemic postconditioning silences NMDA receptor currents through the mitochondrial permeability transition pore opening in the mice hippocampal neurons.2019

    • 著者名/発表者名
      Furuta T, Nakagawa I, Morisaki Y, Yokoyama S, Nishimura F, Yamada S, Ogawa Y, Saito Y, Nakase H.
    • 学会等名
      Brain & Brain PET 2019 Yokohama
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 1.神経細胞における Ischemic postconditioningの電気生理学的検討―NMDA受容体感受性の関与を含めた検討―2018

    • 著者名/発表者名
      森﨑雄大、中川一郎、横山昇平、西村文彦、山田修一、横田浩、本山靖、朴永銖、小川陽一、齋藤康彦、中瀬裕之
    • 学会等名
      日本脳卒中学会学術集会 2018.03.15 福岡
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 4.神経細胞における虚血耐性現象の解明Ischemic postconditioningの電気生理学的検討2018

    • 著者名/発表者名
      森﨑雄大、中川一郎、横山昇平、西村文彦、山田修一、横田浩、本山靖、朴永銖、小川陽一、齋藤康彦、中瀬裕之
    • 学会等名
      日本脳神経外科学会学術総会 2018.10.11 仙台
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 神経細胞におけるIschemic postconditioningの電気生理学的検討 -NMDA受容体感受性の関与を含めた検討-2018

    • 著者名/発表者名
      森崎雄大、中川一郎 他
    • 学会等名
      第43回日本脳卒中学会学術総会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 神経細胞におけるIschemic postconditioningの電気生理学的検討 >> -細胞内Ca2+濃度とNMDA受容体感受性変化-2018

    • 著者名/発表者名
      森崎雄大、中川一郎 他
    • 学会等名
      第5回心血管脳卒中学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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