研究課題
基盤研究(C)
脳温は外部環境によらず、ある程度一定に保たれることが報告されている。これまでは、脳ラジエター仮説に基づき、温まった脳内を血流循環で放熱し、脳平均温度を一定に保つと信じられてきた。しかしながら、果たしてこれは真実であろうか？熱を吸収できる細胞が存在し、これらの細胞群と血流循環・放熱の相乗作用で脳温を保つということはないのか？この疑問点を細胞レベルの温度分布可視化技術を用いて明らかにする。
温度は様々な生理機能に影響を与える生体の恒常性維持において、最も重要な因子の一つである。申請者は脳局所ごとに他領域よりも1-2℃高い領域が存在することも見いだした（J. Neurosci. 2018a, 2018b）。これらの知見より、世界で初めて脳内には特殊な温度不均一性が存在することが示された。しかしながら、温度不均一性がどのように産み出されるのか？とその存在意義が不明のままである。1細胞レベルで温度分布を可視化するシステムを駆使して研究を進行出来ている。この系では、FPTを培養細胞や脳スライス標本に取り込ませた後で2波長蛍光イメージングを行い、インキュベーション温度に対する検量線を元に細胞内部の温度を0.02℃の精度と40 nmの解像度で解析が可能である。また、この研究から生命科学領域にインパクトを与える新たな知見を多数見出している。昨年度の着目すべき研究知見として、環境温度（＝体温）よりも冷たい細胞が存在する点を見出した。発熱を血流循環・放熱するだけで、脳冷却が本当に可能なのであろうか？昨年度見出した冷たい細胞が脳内で特殊吸熱源となっており、これらの特殊生理作用の総アウトプットとして、脳が効果的に冷却され、一定の脳温が保たれる可能性が高いと考えられる。本年度は、脱共役剤・FCCPを投与し、強制的に熱産生を促した際の細胞レベルの温度変化を測定・比較した。その結果、冷たい細胞群とその他の細胞群の間で熱産生能には違いがないことが明らかになった。さらに温度イメージングで冷たい細胞を同定後、マニュピレーターでガラス電極を操作し、細胞内にAlexa568色素を注入しラベルした。そのラベル化細胞を用いて、グリコーゲン染色、ミトコンドリア染色を行った。現在までの解析からは、これらの染色において、特に他の細胞群との違いは見出されていない。次年度、さらに詳細な解析を行う予定である。
2: おおむね順調に進展している
申請計画に記した内容に基づいて研究が進行しており、おおむね順調である。グリコーゲン染色、ミトコンドリア染色の結果を定量評価する作業が難しく、この点に改善を要するので、次年度この作業を行う。
次年度は組織レベルの解析を行う予定である。マウスから海馬急性スライス標本を作製後、海馬歯状回の温度イメージングを行う。そして、冷たい細胞を同定する。同定後、冷たい細胞が極端に少ない領域と多い領域に対して、様々な人工的加熱を行う。そして、領域間での組織温度上昇の違いを調べる。単位面積当たりの冷たい細胞の存在数と組織温度上昇の関係性をプロットし、吸熱細胞の働きにより、組織温度上昇が抑制されることを検証する。
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すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)
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https://sun.ac.jp/profpage/shibasaki-lab
