運動時の交感神経活性を担う中枢回路の解明：遺伝子導入を用いた先端技術の活用

• 研究課題/領域番号: 18H03151
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分59020:スポーツ科学関連
• 研究機関: 鳥取大学
• 研究代表者: 木場 智史 鳥取大学, 医学部, 准教授 (40565743)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円); 2020年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2019年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2018年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
• キーワード: セントラルコマンド / 光遺伝学 / 交感神経系 / 運動神経系 / 中脳 / 延髄 / 歩行 / 血圧 / 運動 / 交感神経 / 交感神経活動

研究成果の概要

運動時交感神経活性の脳メカニズムの解明を目指した．中脳→延髄の中枢経路を同定した．この経路は運動興奮性であり，延髄でのグルタミン酸放出を介して運動・交感神経活性能，さらに歩行・循環反応生成能を持つことを示した．さらに，歩行時の四肢の運動制御・循環反応の生成に必要であることも見出した．中脳→延髄経路はセントラルコマンドの中枢回路の一端であると結論した．

研究成果の学術的意義や社会的意義

19世紀末には議論されていた運動時交感神経活性の脳メカニズムは，現在も未解明である．運動発現のために生じる脳活性(セントラルコマンド，CC)は自律神経系も制御すると考えられる．本研究では遺伝子工学を用いた先端技術を融合させたin vivo生理実験から，CCの脳内回路の一端を解明した．本成果は，古典課題「運動時交感神経活性の脳メカニズムの解明」を解決へと導くだけでなく，Exercise is medicineの根幹メカニズムの解明にも資する．

研究成果

• [雑誌論文] セントラルコマンド機能を生成する脳幹神経回路 (2021)
  • 著者名/発表者名: 木場 智史、奈良井 絵美
  • 雑誌名: 自律神経 巻: 58 号: 1 ページ: 101-104
  • DOI: 10.32272/ans.58.1_101
  • NAID: 130008025105
  • ISSN: 0288-9250, 2434-7035
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sympathoexcitatory input from hypothalamic paraventricular nucleus neurons projecting to rostral ventrolateral medulla is enhanced after myocardial infarction (2020)
  • 著者名/発表者名: Koba Satoshi、Hanai Eri、Kumada Nao、Watanabe Tatsuo
  • 雑誌名: American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology 巻: 319 号: 6 ページ: H1197-H1207
  • DOI: 10.1152/ajpheart.00273.2020
  • 査読あり
• [雑誌論文] 痛みの働き (2020)
  • 著者名/発表者名: 木場智史
  • 雑誌名: 体育の科学 巻: 70 ページ: 704-708
• [雑誌論文] Augmented fear bradycardia in rats with heart failure. (2019)
  • 著者名/発表者名: Koba S, Hisatome I, Watanabe T
  • 雑誌名: The Journal of Physiological Sciences 巻: 69 号: 6 ページ: 875-883
  • DOI: 10.1007/s12576-019-00698-1
  • NAID: 40022093938
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Angiotensin II, Oxidative Stress, and Sympathetic Nervous System Hyperactivity in Heart Failure. (2018)
  • 著者名/発表者名: Koba Satoshi
  • 雑誌名: Yonago Acta Med 巻: 61 ページ: 103-109
  • NAID: 130007613079
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sympathoexcitation by hypothalamic paraventricular nucleus neurons projecting to the rostral ventrolateral medulla (2018)
  • 著者名/発表者名: Koba Satoshi、Hanai Eri、Kumada Nao、Kataoka Naoya、Nakamura Kazuhiro、Watanabe Tatsuo
  • 雑誌名: The Journal of Physiology 巻: 596 号: 19 ページ: 4581-4595
  • DOI: 10.1113/jp276223
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Sympathoexcitation and locomotion by dorsal hypothalamic neurons (2021)
  • 著者名/発表者名: Emi Narai, Tatsuo Watanabe, Satoshi Koba
  • 学会等名: 第126回日本解剖学会総会・全国学術集会・第98回日本生理学会大会の合同大会，ウェブ開催
• [学会発表] Sympathomotor activation by midbrain locomotor neurons is mediated through glutamate release in the rostral ventrolateral medulla (2020)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Koba, Nao Kumada, Tatsuo Watanabe
  • 学会等名: Experimental Biology 2020, 米国サンディエゴ（covid-19により開催中止、抄録集に抄録掲載）
  • 国際学会
• [学会発表] ラット視床下部背側領域による歩行・循環反応の生成 (2020)
  • 著者名/発表者名: 奈良井絵美，渡邊達生，木場智史
  • 学会等名: 第72 回日本生理学会中国四国地方会，ウェブ開催
• [学会発表] Effect of ionotropic glutamate receptor blockade in rat RVLM on sympathomotor activation by mesencephalic locomotor neurons projecting to the RVLM (2020)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Koba, Nao Kumada, Tatsuo Watanabe
  • 学会等名: 第97回日本生理学会大会
• [学会発表] Fos expression in rat MLR neurons projecting to the RVLM following the voluntary treadmill exercise (2020)
  • 著者名/発表者名: Yui Yamane, Tatsuo Watanabe, Satoshi Koba
  • 学会等名: 第97回日本生理学会大会
• [学会発表] Sympathetic and motor activation by midbrain neurons projecting to the ventral medulla (2019)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Koba, Nao Kumada
  • 学会等名: 11th congress of the international society for autonomic neuroscience
  • 国際学会
• [学会発表] 交感神経の制御基盤：光遺伝学を用いた中枢回路の解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 木場智史
  • 学会等名: Summer Conference of Autonomic Cardiology
  • 招待講演
• [学会発表] セントラルコマンド機能を生成する脳幹神経と神経伝達物質 (2019)
  • 著者名/発表者名: 木場智史
  • 学会等名: 第74回日本体力医学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] セントラルコマンド機能を生成する脳幹神経の存在 (2019)
  • 著者名/発表者名: 木場智史
  • 学会等名: 第72回自律神経学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] 中脳から延髄への投射神経による運動性生体反応の生成 (2019)
  • 著者名/発表者名: 木場智史、熊田奈桜、渡邊達生
  • 学会等名: 第14回環境生理学プレコングレス、兵庫県神戸市
• [学会発表] Involvement of PVN neurons projecting to the RVLM in sympathetic dysfunction in heart failure (2019)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Koba, Eri Hanai, Nao Kumada, Tatsuo Watanabe
  • 学会等名: FAOPS2019、兵庫県神戸市
  • 国際学会
• [学会発表] Is sympathoexcitation by PVN-RVLM neurons augmented in heart failure? (2019)
  • 著者名/発表者名: Eri Hanai, Nao Kumada, Tatsuo Watanabe, Satoshi Koba
  • 学会等名: FAOPS2019、兵庫県神戸市
  • 国際学会
• [学会発表] Sympathetic nerve response to optogeneticinhibition of PVN-RVLM neurons in anesthetized rats with heart failure (2018)
  • 著者名/発表者名: Eri Hanai, Nao Kumada, Tatsuo Watanabe, Satoshi Koba
  • 学会等名: Experimental Biology 2018、米国サンディエゴ市
  • 国際学会
• [学会発表] Sympathoexcitatory role for neurons projecting from the MLR to the RVLM in rats (2018)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Koba, Nao Kumada, Eri Hanai, Naoya Kataoka, Kazuhiro Nakamura, Tatsuo Watanabe
  • 学会等名: Experimental Biology 2018、米国サンディエゴ市
  • 国際学会
• [学会発表] ラット中脳歩行誘発野から延髄吻側腹外側野への投射神経の光遺伝学刺激による交感神経活性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 木場智史、熊田奈桜、花井映里、渡邊達生
  • 学会等名: 第73回日体力医学会大会、福井県福井市
• [学会発表] ラット中脳歩行誘発野から延髄吻側腹外側野への投射神経による交感神経調節 (2018)
  • 著者名/発表者名: 熊田奈桜、木場智史、花井映里、渡邊達生
  • 学会等名: 第70回日本生理学会中国四国地方会、愛媛県松山市
• [学会発表] セントラルコマンドの中枢回路：中脳から延髄への投射神経 (2018)
  • 著者名/発表者名: 熊田奈桜、木場智史
  • 学会等名: 第46回自律神経生理研究会、東京都新宿区
• [備考] リサーチマップ
  • URL: https://researchmap.jp/satoshi_koba
• [備考] 鳥取大学医学部 この人に注目！
  • URL: https://www.med.tottori-u.ac.jp/researchers/pickup/18016.html