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橋結合腕傍核による眠気・覚醒度制御機構の解明:リハビリ効率向上のための基礎的検討

研究課題

研究課題/領域番号 19K11367
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分59010:リハビリテーション科学関連
研究機関島根大学

研究代表者

横田 茂文  島根大学, 学術研究院医学・看護学系, 准教授 (50294369)

研究分担者 武田 湖太郎  藤田医科大学, 保健学研究科, 准教授 (50618733)
濱 徳行  島根大学, 学術研究院医学・看護学系, 助教 (60422010)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022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)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード低酸素 / 孤束核 / 結合腕傍核 / 覚醒中枢 / 呼吸中枢 / 前脳基底部 / 睡眠時無呼吸症 / CGRP / 視床下部脳弓周囲領域 / 延髄腹外側部 / 覚醒 / 脊髄後角 / 後台形体核
研究開始時の研究の概要

日中の「眠気」は、リハビリテーションへの意欲を低下させ、また、集中力の欠如から訓練効果を低下させる。この「眠気」の原因は、睡眠時無呼吸による断眠や痛みによる不眠などの睡眠障害であるが、これら疾患の神経学的なメカニズムはいまだ不明な点が多い。そこで本研究では、眠気の原因となる睡眠障害を引き起こす神経機構を形態学的・機能学的に解明する。そして、その神経機構によって生じた睡眠障害が運動機能へ与える影響を明確にすることで、神経路特異的な睡眠障害のモデルマウスとなることを実証し、リハビリテーション医学におけるモデル動物研究の基盤を築く。

研究成果の概要

血中化学情報(低酸素)を覚醒中枢(視床下部脳弓周囲領域)や延髄呼吸中枢(延髄腹外側部)へ伝達される神経路を明らかにすることを目的とし、形態学的に接続様式を解析した。低酸素情報が入力する孤束核では、グルタミン酸作動性ニューロンの多くが間欠低酸素暴露に反応した。また遺伝子改変動物を用いた神経路の解析により、孤束核グルタミン酸作動性ニューロンは結合腕傍核を介して視床下部脳弓周囲領域あるいは延髄腹外側部へ連絡することが明らかとなった。さらに、それらの神経路を構成するニューロンは低酸素暴露で活性化することが分かった。これらの神経路は睡眠時無呼吸症で引き起こされる覚醒と呼吸喚起に関わるものと考えられる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では血中低酸素情報を覚醒中枢および呼吸中枢へ至る神経路を明らかにした。睡眠時無呼吸のような睡眠障害が引き起こす日中の眠気や認知機能の低下は転倒リスクを増大させるのみならず、リハビリテーション訓練への意欲を低下させ、また、集中力を欠如させるため訓練効果が低下するなど重大な負の影響が報告されている。したがって、血中酸素分圧の低下が覚醒および呼吸の増大を惹起する神経路を明らかにすることは、睡眠時無呼吸症の発症メカニズムを解明し、臨床的な治療へつながる基礎的な知見を与えるものである。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 3件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 5件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Dual orexin receptor blocker suvorexant attenuates hypercapnic ventilatory augmentation in mice2022

    • 著者名/発表者名
      Fukushi Isato、Yokota Shigefumi、Takeda Kotaro、Terada Jiro、Umeda Akira、Yoshizawa Masashi、Kono Yosuke、Hasebe Yohei、Onimaru Hiroshi、Pokorski Mieczyslaw、Okada Yasumasa
    • 雑誌名

      Brain Research

      巻: 1795 ページ: 148061-148061

    • DOI

      10.1016/j.brainres.2022.148061

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Coherence analysis of the calcium activity of putative astrocytic and neuronal cells on the L5 ventral horn and neural output in activated lumbar CPG networks2022

    • 著者名/発表者名
      Yazawa Itaru、Okazaki Shuntaro、Yokota Shigefumi、Takeda Kotaro、Fukushi Isato、Yoshizawa Masashi、Onimaru Hiroshi、Okada Yasumasa
    • 雑誌名

      Neuroscience Letters

      巻: 771 ページ: 136421-136421

    • DOI

      10.1016/j.neulet.2021.136421

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] VGLUT2-expressing neurons in the vestibular nuclear complex mediate gravitational stress-induced hypothermia in mice2020

    • 著者名/発表者名
      Abe C, Yamaoka Y, Maejima Y, Mikami T, Yokota S, Yamanaka A, Morita H
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 227 号: 1 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1038/s42003-020-0950-0

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structural and functional connectivity from the dorsomedial hypothalamus to the ventral medulla as a chronological amplifier of sympathetic outflow.2020

    • 著者名/発表者名
      Kono Y, Yokota S, Fukushi I, Arima Y, Onimaru H, Okazaki S, Takeda K, Yazawa I, Yoshizawa M, Hasebe Y, Koizumi K, Pokorski M, Toda T, Sugita K, Okada Y.
    • 雑誌名

      Sci Rep.

      巻: 10 号: 1 ページ: 13325-13325

    • DOI

      10.1038/s41598-020-70234-4

    • 関連する報告書
      2020 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] Blockade of astrocytic activation delays the occurrence of severe hypoxia‐induced seizure and respiratory arrest in mice2020

    • 著者名/発表者名
      Fukushi Isato、Takeda Kotaro、Uchiyama Makoto、Kurita Yuki、Pokorski Mieczyslaw、Yokota Shigefumi、Okazaki Shuntaro、Horiuchi Jouji、Mori Yasuo、Okada Yasumasa
    • 雑誌名

      Journal of Comparative Neurology

      巻: 528 号: 8 ページ: 1257-1264

    • DOI

      10.1002/cne.24828

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The role of the hypothalamus in modulation of respiration2018

    • 著者名/発表者名
      Fukushi Isato、Yokota Shigefumi、Okada Yasumasa
    • 雑誌名

      Respiratory Physiology & Neurobiology

      巻: in press ページ: 172-179

    • DOI

      10.1016/j.resp.2018.07.003

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Chemical organization of solitary nucleus neurons activated by vagal afferents from the respiratory tracts2022

    • 著者名/発表者名
      Shigefumi Yokota, Kotaro Takeda, Noriyuki Hama, Yasumasa Okada
    • 学会等名
      The 15th Oxford Conference on Modelling and Control of Breathing
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The neuronal mechanism controlling respiratory rate by excitatory neurons within the solitary nucleus Noriyuki Hama2022

    • 著者名/発表者名
      Noriyuki Hama, Yasumasa Okada, Shigefumi Yokota
    • 学会等名
      The 15th Oxford Conference on Modelling and Control of Breathing
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hypothalamic respiration-synchronized rhythmic activity in the diencephalon-lower brainstem-spinal cord preparation2022

    • 著者名/発表者名
      Isato Fukushi, Yosuke Kono, Shigefumi Yokota, Kotaro Takeda, Masashi Yoshizawa, Yohei Hasebe, Mieczyslaw Pokorski, Yasumasa Okada
    • 学会等名
      The 15th Oxford Conference on Modelling and Control of Breathing
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] LINC complex regulates the plasticity of axon initial segment2022

    • 著者名/発表者名
      Koichi Hasegawa, Takeshi K Matsui, Junpei Kondo, Shizuka Shoji, Noriyuki Hama and Ken-ichiro Kuwako
    • 学会等名
      第99回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Analysis of the synaptic connections in the developing preBotzinger complex2021

    • 著者名/発表者名
      Noriyuki Hama, Tasuku Kato, Shigefumi Yokota, Koichi Hasegawa, Ken-ichiro Kuwako
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 孤束核抑制性ニューロンによる呼吸調節に関わる神経機構の生理学的・解剖学的解析2021

    • 著者名/発表者名
      濱徳行, 武田湖太郎, 岡田泰昌, 越谷直弘, 小泉英彦, 横田茂文
    • 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 合同大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 低酸素が引き起こす呼吸喚起と覚醒の神経路2021

    • 著者名/発表者名
      横田茂文, 濱徳行, 武田湖太郎, 岡田泰昌
    • 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 合同大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] アストロサイトは低酸素負荷後の呼吸増強を持続させる2021

    • 著者名/発表者名
      福士 勇人, 武田 湖太郎, Pokorski Mieczyslaw, 横田茂文, 岡田泰昌
    • 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 合同大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 遺伝子改変動物を用いた孤束核グルタミン酸作動性ニューロンによる呼吸循環調節機構の解析2020

    • 著者名/発表者名
      横田茂文, 武田湖太郎, 濱 徳行, 有馬陽介, 藤谷昌司, 岡田泰昌
    • 学会等名
      第72回日本生理学会中国・四国地方回
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] マウス孤束核興奮性ニューロンによる呼吸調節機構の解析2020

    • 著者名/発表者名
      濱 徳行, 横田茂文, 藤谷昌司, 岡田泰昌, 越谷直弘, 小泉英彦
    • 学会等名
      第72回日本生理学会中国・四国地方回
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 低酸素負荷後の呼吸増強にはアストロサイト活性化が必要である2020

    • 著者名/発表者名
      福士 勇人, 武田 湖太郎, Pokorski Mieczyslaw, 矢澤 格, 岡崎俊太郎, 河野洋介, 吉沢雅史, 横田茂文, 池田啓子, 鬼丸 洋, 岡田泰昌
    • 学会等名
      第43回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 血中低酸素情報を伝達する孤束核から結合腕傍核を介して視床下部へ至る神経路2020

    • 著者名/発表者名
      横田茂文、濱 徳行、武田湖太郎、藤谷昌司
    • 学会等名
      第125回日本解剖学会総会・全国学術集会(誌上開催)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] The pathway transmitting hypoxia information from the solitary nucleus to the hypothalamus.2020

    • 著者名/発表者名
      Yokota S, Hama N, Takeda K, Fujitani M
    • 学会等名
      第97回日本生理学会大会, 大分, 2020年 3/17-19(誌上開催)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] A dual orexin receptor blocker suvorexant inhibits hypercapnic ventilatory augmentation.2020

    • 著者名/発表者名
      Fukushi F,Yokota S,Takeda K,Terada J,Okada Y.
    • 学会等名
      第97回日本生理学会大会, 大分, 2020年 3/17-19(誌上開催)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Decrease in the expiratory duration induced by the photostimulation of inhibitory neurons within the lateral solitary nucleus during inspiration.2020

    • 著者名/発表者名
      Hama H Yokota S,Fujitani M,Okada Y, Koshiya N,Koizumi H.
    • 学会等名
      第97回日本生理学会大会, 大分, 2020年 3/17-19(誌上開催)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Dual blockade of orexin receptors does not affect ventilation in mice.2019

    • 著者名/発表者名
      Fukushi I, Yokota S, Takeda K, Terada J, Okada Y.
    • 学会等名
      The 24th Congress of the Asian Pacific Society of Respirology (APSR 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dual orexin receptor antagonism and ventilatory function in mice.2019

    • 著者名/発表者名
      Fukushi I, Yokota S, Takeda K, Terada J, Okada Y.
    • 学会等名
      The 48th Annual Meeting Society for Neuroscience, Chicago
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of suvorexant (Belsomra(R)) on ventilation in mice.2019

    • 著者名/発表者名
      Fukushi I, Yokota S, Takeda K, Okazaki S, Terada J, Okada Y.
    • 学会等名
      第59回日本呼吸器学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Effects of a dual orexin receptor blocker suvorexant on breathing.2019

    • 著者名/発表者名
      Fukushi I, Yokota S, Takeda K, Terada J, Okada Y.
    • 学会等名
      第42回神経科学大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] The diencephalon augments respiration in the isolated diencephalon-lower brainstem-spinal cord preparations of newborn rats.2019

    • 著者名/発表者名
      Fukushi I, Kono Y, Yokota S, Takeda K, Yazawa I, Onimaru H, Okada Y.
    • 学会等名
      The 6th Conference of Japanese Society of Respiratory Physical Therapy
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ラット外側結合腕傍核は脳幹覚醒調節領域へ投射する視床下部オレキシン産生ニューロンを支配する2019

    • 著者名/発表者名
      有馬陽介、横田茂文、藤谷昌司
    • 学会等名
      日本解剖学会第74回中国・四国支部学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 孤束核グルタミン酸作動性ニューロンによる呼吸循環調節機構の機能的・形態学的解析2019

    • 著者名/発表者名
      横田茂文、武田湖太郎、濱 徳行、有馬陽介、藤谷昌司、岡田泰昌
    • 学会等名
      日本解剖学会第74回中国・四国支部学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 孤束核抑制性投射ニューロンによる呼息相の短縮2019

    • 著者名/発表者名
      濱 徳行、横田茂文、藤谷昌司、岡田泰昌、越谷直弘、小泉英彦
    • 学会等名
      日本生理学会 第71回中国四国地方会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [図書] Anatomy and physiology of respiratory control system: How are respiratory controlling cells communicating in the brain?; In Structure-Function Relationships in Various Respiratory Systems2020

    • 著者名/発表者名
      Okada Y, Yokota S, Fukushi I
    • 総ページ数
      20
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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