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衝撃ひずみ負荷による脳神経細胞の活動電位変化と軸索損傷の定量的評価

研究課題

研究課題/領域番号 26350509
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 生体医工学・生体材料学
研究機関首都大学東京

研究代表者

中楯 浩康  首都大学東京, システムデザイン学部, 助教 (10514987)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード頭部外傷 / 軸索損傷 / ひずみ / ひずみ速度 / 軸索伸長方向制御 / Axonal swellings / Axonal bulb / Tauタンパク質 / 衝撃ひずみ / 神経幹細胞 / 軸索配向制御 / マイクロコンタクトプリンティング / 細胞パターニング / 細胞引張試験 / 神経軸索損傷 / 細胞外電位記録 / アミロイド前駆体タンパク質 / 軸索輸送障害 / びまん性軸索損傷
研究成果の概要

軸索損傷は急激な頭部の加減速による慣性力が脳を変形させ,結果として軸索が引っ張られることで起こる.本研究では,軸索損傷の発症閾値におけるひずみ速度依存性の影響を調べるため,培養神経細胞に単軸引張を負荷した.ひずみ0.15以上かつひずみ速度30 /s以上の引張条件下で軸索損傷が増加することを示した.また軸索に沿ったひずみが軸索損傷に与える影響を調べるため,引張方向に対する軸索の配向角度別に軸索損傷を測定した結果,軸索ひずみが大きいほど損傷していることが認められた.これらの結果を踏まえ,個々の軸索により正確にひずみを負荷でき,引張前後で同一細胞の活動電位を計測できる実験系を確立した.

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Uniaxial stretch-induced axonal injury thresholds for axonal dysfunction and disruption and strain rate effects on thresholds for mouse neuronal stem cells2017

    • 著者名/発表者名
      Kurtoglu, E., Nakadate, H., Kikuta, K., Aomura, S. and Kakuta, A.
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanical Science and Engineering

      巻: 12 号: 1 ページ: 16-00598-16-00598

    • DOI

      10.1299/jbse.16-00598

    • NAID

      130005520034

    • ISSN
      1880-9863
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Repetitive stretching enhances the formation of neurite swellings in cultured neuronal cells2016

    • 著者名/発表者名
      Nakadate, H., Kurtoglu, E., Shirasaki, S. and Aomura, S.
    • 雑誌名

      Integrative Molecular Medicine

      巻: 3 号: 4 ページ: 723-728

    • DOI

      10.15761/imm.1000231

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] <i>In vitro</i> uniaxial stretch model for evaluating the effect of strain along axon on damage to neurons2014

    • 著者名/発表者名
      Nakadate, H., Fukumura, Y., Kaneko, Y., Kakuta, A., Furukawa, H. and Aomura, S.
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanical Science and Engineering

      巻: 9 号: 3 ページ: 14-00136-14-00136

    • DOI

      10.1299/jbse.14-00136

    • NAID

      130004678608

    • ISSN
      1880-9863
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Development of axonal stretching device for in vitro repetitive mild traumatic brain injury model2017

    • 著者名/発表者名
      Shirasaki, S., Nakadate, H., Aomura, S. and Kakuta, A.
    • 学会等名
      XXVI Congress of the International Society of Biomechanics
    • 発表場所
      Brisbane (Australia)
    • 年月日
      2017-07-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Contribution of repetitive stretching to neurite injury in cortex primary neuronal cells2017

    • 著者名/発表者名
      Shirasaki, S., Nakadate, H. and Aomura, S.
    • 学会等名
      2017 Summer Biomechanics, Bioengineering and Biotransport Conference
    • 発表場所
      Tucson (USA)
    • 年月日
      2017-06-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 頭部外傷における細胞レベルの変化2017

    • 著者名/発表者名
      中楯浩康,青村茂,角田陽
    • 学会等名
      第15回日本機械学会傷害バイオメカニクス研究会
    • 発表場所
      東京都市大学世田谷キャンパス(東京都世田谷区)
    • 年月日
      2017-02-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 繰り返し引張ひずみを受ける神経細胞の経時的観察2017

    • 著者名/発表者名
      白崎祥多,中楯浩康,青村茂,角田陽
    • 学会等名
      日本機械学会第29回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      ウインクあいち(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2017-01-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 衝撃引張による神経軸索損傷のひずみ速度依存性2017

    • 著者名/発表者名
      鶴見明冴美,Kurtoglu Evrim,中楯浩康,青村茂,角田陽
    • 学会等名
      日本機械学会第29回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      ウインクあいち(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2017-01-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 神経軸索の方向制御技術を応用した細胞引張実験と損傷評価2017

    • 著者名/発表者名
      古川英典,中楯浩康,青村茂,角田陽
    • 学会等名
      日本機械学会第29回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      ウインクあいち(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2017-01-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 脳神経細胞のひずみ耐性評価2016

    • 著者名/発表者名
      中楯浩康,Kurtoglu Evrim,青村茂,角田陽,松井靖浩
    • 学会等名
      自動車技術会2016年秋季大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • 年月日
      2016-10-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 培養神経細胞の衝撃耐性評価のための一軸引張装置の開発2016

    • 著者名/発表者名
      中楯浩康,古川英典,佐藤尚樹,青村茂,角田陽
    • 学会等名
      第43回日本臨床バイオメカニクス学会
    • 発表場所
      北海道立道民活動センターかでる2・7(北海道札幌市)
    • 年月日
      2016-10-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 脳神経細胞の衝撃ひずみ耐性評価2016

    • 著者名/発表者名
      中楯浩康,青村茂,角田陽
    • 学会等名
      日本機械学会2016年度年次大会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2016-09-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 衝撃引張ひずみによる培養神経細胞の軸索損傷評価2016

    • 著者名/発表者名
      中楯浩康,青村茂,Kurtoglu Evrim,古川英典,佐藤尚樹
    • 学会等名
      Dynamics and Design Conference 2016
    • 発表場所
      山口大学常盤キャンパス(山口県宇部市)
    • 年月日
      2016-08-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 脳神経細胞における耐性値の開発2016

    • 著者名/発表者名
      中楯浩康,青村茂,角田陽
    • 学会等名
      第52回日本交通科学学会学術講演会
    • 発表場所
      東京都立産業技術高等専門学校荒川キャンパス(東京都荒川区)
    • 年月日
      2016-06-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 繰り返し低ひずみが与える神経細胞の損傷評価2016

    • 著者名/発表者名
      白崎祥多,青村茂,中楯浩康
    • 学会等名
      日本機械学会関東学生会第55回学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      東京工業大学 大岡山キャンパス
    • 年月日
      2016-03-10
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 外傷性脳損傷研究のための衝撃試験装置の開発と脳細胞の耐性評価2016

    • 著者名/発表者名
      中楯浩康,青村茂,角田陽
    • 学会等名
      日本機械学会バイオエンジニアリング部門
    • 発表場所
      東京都市大学 世田谷キャンパス
    • 年月日
      2016-02-05
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 衝撃引張ひずみを受ける培養神経細胞の耐性評価2016

    • 著者名/発表者名
      Kurtoglu Evrim,中楯浩康,青村茂,角田陽
    • 学会等名
      日本機械学会第28回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      東京工業大学 大岡山キャンパス
    • 年月日
      2016-01-09
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 脳神経細胞の耐衝撃回転加速度の評価のための実験装置の設計・開発2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤尚樹,Kurtoglu, Evrim,中楯浩康,青村茂,角田陽
    • 学会等名
      日本機械学会第28回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス
    • 年月日
      2016-01-09
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 伸長方向制御した神経軸索の衝撃引張ひずみ耐性評価2016

    • 著者名/発表者名
      古川英典,Kurtoglu, Evrim,中楯浩康,青村茂,角田陽
    • 学会等名
      日本機械学会第28回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      東京工業大学 大岡山キャンパス
    • 年月日
      2016-01-09
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 外傷性脳損傷研究のための衝撃試験装置の開発と脳組織・細胞の耐性評価2016

    • 著者名/発表者名
      中楯浩康,青村茂,角田陽
    • 学会等名
      日本生体医工学会専門別研究会 第157回バイオメカニクス研究会
    • 発表場所
      首都大学東京 日野キャンパス
    • 年月日
      2016-01-08
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Injury threshold for axonal transport by observation of β-amyloid precursor protein in cultured rat brain neurons exposed to impulsive strain2015

    • 著者名/発表者名
      Hiromichi NAKADATE, Kazuhiro KIKUTA, Evrim KURTOGLU, Shigeru AOMURA, Akira KAKUTA, Caroline DECK, Remy WILLINGER
    • 学会等名
      The 8th Asian-Pacific Conference on Biomechanics
    • 発表場所
      Hokkaido University, Japan
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of effect of impulsive strain and growth direction control of cultured brain neuronal cells2015

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Furukawa, Akira KAKUTA, Hiromichi NAKADATE, Shigeru AOMURA
    • 学会等名
      The 8th Asian-Pacific Conference on Biomechanics
    • 発表場所
      Hokkaido University, Japan
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 衝撃ひずみを負荷した培養脳神経細胞における軸索輸送の損傷閾値2015

    • 著者名/発表者名
      中楯浩康,佐藤尚樹,青村茂,角田陽
    • 学会等名
      日本機械学会2015年度年次大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 衝撃ひずみが脳神経細胞の情報伝達に与える影響2015

    • 著者名/発表者名
      菊田和紘, 中楯浩康, 青村茂, 角田陽
    • 学会等名
      日本機械学会第27回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      新潟
    • 年月日
      2015-01-09 – 2015-01-10
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 微細凹凸溝によるPC12細胞の神経突起の伸長方向制御2014

    • 著者名/発表者名
      古川英典, 角田陽, 中楯浩康, 青村茂
    • 学会等名
      2014年度精密工学会秋季大会学術講演会
    • 発表場所
      鳥取
    • 年月日
      2014-09-16 – 2014-09-18
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] β-APP観察による脳神経軸索の衝撃耐性評価2014

    • 著者名/発表者名
      中楯浩康, 菊田和紘, 鶴見明冴美, 青村茂, 角田陽
    • 学会等名
      日本機械学会2014年度年次大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Diagnosis of Axonal Injury by observing the leaked β-APP2014

    • 著者名/発表者名
      Aomura, S. and Nakadate, H.
    • 学会等名
      The 4th Japan-Switzerland Workshop on Biomechanics
    • 発表場所
      Shima, Mie, Japan
    • 年月日
      2014-09-01 – 2014-09-04
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Evaluation of Stretch-injured Axon in Brain Neuronal Cell by Observation of β-Amyloid Precursor Protein2014

    • 著者名/発表者名
      Nakadate, H., Kaneko, Y., Kikuta, K., Aomura, S. and Kakuta, A.
    • 学会等名
      7th World Congress of Biomechanics
    • 発表場所
      Boston, MA, USA
    • 年月日
      2014-07-06 – 2014-07-11
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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