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体性感覚認知における脳内酸素濃度変動及びその制御機構の生理的意義

研究課題

研究課題/領域番号 21K15208
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分46030:神経機能学関連
研究機関京都大学

研究代表者

中尾 章人  京都大学, 工学研究科, 助教 (30748926)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023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)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021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 / イオンチャネル / 酸素センシング / 酸素 / 生体イメージング / 神経系 / 低酸素環境
研究開始時の研究の概要

酸素は好気性生物の生存に必須である。諸器官の中でも、特に酸素消費量が高い脳においては細胞の置かれる酸素環境が重要となる。しかし、覚醒している動物の脳内における細胞内酸素濃度の可視化に血中以外で成功した研究はなく、それを司る制御機構も未だ活発な論争の的である。また、虚血などの病的な低酸素状態以外の生理的な酸素濃度変動の生物学的意義は、脳高次機能の文脈において特に未解明である。本研究では、体性感覚認知の際に活動する皮質領域内の酸素濃度変動及びその制御機構の生理的意義を追究する。本研究を端緒とし、細胞のエネルギー代謝を考慮した新しい脳高次機能研究を開拓する。

研究成果の概要

ヒトを含む好気性生物の生存において、体内の酸素センシングは必要不可欠である。脳への酸素供給は特に重要であるとされているが、脳活動に伴うような穏やかな低酸素に関してはあまり研究されてこなかった。本研究では、申請者が独自に見出したTRPA1カチオンチャネルタンパク質を介した分子メカニズムを起点に、脳高次機能における脳内酸素濃度変動及びその制御機構の生理的意義の一端を解明した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、脳における穏やかな低酸素に着目しており、既存の酸素研究に新たな視点を提供する。また、比較的早いタイムスケールの酸素センシングの分子実体に迫ることにより、高頻度にみられる睡眠時無呼吸症候群や高山病などの低酸素が関与する疾患の発症・病態に関する新しい分子生物学的な知見が得られ、将来的に新たな創薬のターゲットを提示できる可能性を有する。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2024 2023 2022 2021

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 4件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] An Optochemical Oxygen Scavenger Enabling Spatiotemporal Control of Hypoxia2023

    • 著者名/発表者名
      Ieda Naoya、Sawada Masato、Oguchi Runa、Itoh Masato、Hirakata Seina、Saitoh Daisuke、Nakao Akito、Kawaguchi Mitsuyasu、Sawamoto Kazunobu、Yoshihara Toshitada、Mori Yasuo、Nakagawa Hidehiko
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 62 号: 20

    • DOI

      10.1002/anie.202217585

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Multiple types of navigational information are independently encoded in the population activities of the dentate gyrus neurons2022

    • 著者名/発表者名
      Murano Tomoyuki、Nakajima Ryuichi、Nakao Akito、Hirata Nao、Amemori Satoko、Murakami Akira、Kamitani Yukiyasu、Yamamoto Jun、Miyakawa Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 119 号: 32

    • DOI

      10.1073/pnas.2106830119

    • 関連する報告書
      2022 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] Vital but vulnerable: Human TRPV6 is a trade-off of powerful Ca2+ uptake and susceptibility to epithelial barrier dysfunction2022

    • 著者名/発表者名
      Mori Yasuo、Omori Mizuki、Nakao Akito
    • 雑誌名

      Cell Calcium

      巻: 107 ページ: 102652-102652

    • DOI

      10.1016/j.ceca.2022.102652

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Voltage-Gated Ca2+ Channels. Lessons from Knockout and Knock-in Mice2022

    • 著者名/発表者名
      Striessnig Jorg、Nakao Akito、Mori Yasuo
    • 雑誌名

      Voltage-Gated Calcium Channels

      巻: - ページ: 255-357

    • DOI

      10.1007/978-3-031-08881-0_11

    • ISBN
      9783031088803, 9783031088810
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Hippocampus-related cognitive disorders develop in the absence of epilepsy and ataxia in the heterozygous <i>Cacna1a</i> mutant mice <i>tottering</i>2022

    • 著者名/発表者名
      Nakao Akito、Hayashida Katsumi、Ogura Hiroo、Mori Yasuo、Imoto Keiji
    • 雑誌名

      Channels

      巻: 16 号: 1 ページ: 113-126

    • DOI

      10.1080/19336950.2022.2072449

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Activation of Astrocytes in the Persistence of Post-hypoxic Respiratory Augmentation2021

    • 著者名/発表者名
      Fukushi Isato、Takeda Kotaro、Pokorski Mieczyslaw、Kono Yosuke、Yoshizawa Masashi、Hasebe Yohei、Nakao Akito、Mori Yasuo、Onimaru Hiroshi、Okada Yasumasa
    • 雑誌名

      Frontiers in Physiology

      巻: 12 ページ: 757731-757731

    • DOI

      10.3389/fphys.2021.757731

    • 関連する報告書
      2021 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] アストロサイトに発現するTRPA1の酸素センサーとしての脳高次機能における役割2024

    • 著者名/発表者名
      中尾章人、太田英斗、森泰生
    • 学会等名
      第101回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Dynamic remodeling of TRPC5-caveolin-1-eNOS complexes regulates the precise signal transfer between Ca2+ and NO2024

    • 著者名/発表者名
      Reiko Sakaguchi、Nobuaki Takahashi、Takashi Yoshida、Nozomi Ogawa、Yoshifumi Ueda、Satoshi Hamano、Kaori Yamaguchi、Seishiro Sawamura、Shinichiro Yamamoto、Yuji Hara、Tomoya Kawamoto、Akito Nakao、Masayuki X. Mori、Shunichi Shimizu、Ryuji Inoue、Yasuo Mori
    • 学会等名
      第101回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] TRPチャネルを介した酸素受容におけるタンパク質修飾の重要性2023

    • 著者名/発表者名
      森 泰生、中尾 章人
    • 学会等名
      第96回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 低酸素感受性チャネルTRPA1の脳高次機能における役割2023

    • 著者名/発表者名
      太田英斗、中尾章人、森泰生
    • 学会等名
      第46 回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 光応答性酸素スカベンジャーの開発とTRPA1 チャネルの光制御2023

    • 著者名/発表者名
      家田直弥、澤田雅人、平形政菜、中尾章人、川口充康、澤本和延、吉原利忠、森泰生、中川秀彦
    • 学会等名
      日本酸化ストレス学会東海支部 第11回学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 精神疾患関連分子CaV1.2 チャネルの膜発現解析2023

    • 著者名/発表者名
      大森 美ずき、中尾 章人、杉原佑太朗、内田雄太、清中茂樹、森泰生
    • 学会等名
      日本生理学会第100回記念大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 光応答性酸素スカベンジャーの開発と低酸素環境の光制御2023

    • 著者名/発表者名
      家田直弥、澤田雅人、平形政菜、中尾章人、川口充康、澤本和延、吉原利忠、森泰生、中川秀彦
    • 学会等名
      日本薬学会第143 年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] The role of TRPA1 channel in hypoxia sensing2022

    • 著者名/発表者名
      Akito Nakao
    • 学会等名
      The 15th Oxford Conference on Modelling and Control of Breathing
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 酸素センシングにおけるTRPA1チャネルの普遍的役割2022

    • 著者名/発表者名
      森 泰生、中尾 章人、劉 可、高橋 重成
    • 学会等名
      第96回日本薬理学会年会/第43回日本臨床薬理学会学術総会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Astrocytes mediate the post-hypoxic persistent respiratory augmentation2021

    • 著者名/発表者名
      Isato Fukushi, Kotaro Takeda, Mieczyslaw Pokorski, Yosuke Kono, Masashi Yoshizawa, Yohei Hasebe, Akito Nakao, Yasuo Mori, Hiroshi Onimaru, Yasumasa Okada
    • 学会等名
      Experimental Biology 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 頸動脈小体の低酸素応答機構におけるTRPA1の役割2021

    • 著者名/発表者名
      川本倫也、中尾章人、Jose Lopez Barneo、森泰生
    • 学会等名
      第95回日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 電位依存性カルシウムチャネルβ4サブユニットコンディショナルノック アウトマウスの作成及び行動解析2021

    • 著者名/発表者名
      林田克海、中尾章人、吉原亨、浅野雅秀、森 泰生
    • 学会等名
      第95回日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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