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酸素センシングと酸素リモデリングにおけるTRPA1の役割解明

公募研究

研究領域酸素を基軸とする生命の新たな統合的理解
研究課題/領域番号 17H05536
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関鹿児島大学

研究代表者

桑木 共之  鹿児島大学, 医歯学域医学系, 教授 (80205260)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2018年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2017年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワードTRPA1 / 三叉神経 / 迷走神経 / 呼吸調節 / 炎症反応 / リモデリング / 忌避行動 / 覚醒 / 時期特異的ノックアウト / プロリン水酸化酵素
研究実績の概要

酸素の不足も過剰も共に好気性生物の生存を脅かすので、酸素の需要と供給のバランスは個体、組織、細胞のあらゆるレベルで何重にも制御されている。このような制御を実行可能にするには、生体に酸素センサーが存在しなければならい。末梢神経(特に鼻腔から肺までの気道に分布する神経)に存在するTRPA1が酸素センサーとしての役割を果たしている可能性を検証し、また、長期間の低酸素・高酸素曝露による酸素リモデリングとその破綻・逸脱におけるTRPA1の役割を解明することが本研究の目的である。この目的を達成するために以下の実験を行った。
1)自由行動下のマウスの呼吸を測定し、酸素濃度-呼吸出力関係を調べた。TRPA1欠損マウスは軽度低酸素による呼吸増強反応が減弱していた。重度低酸素と二酸化炭素吸入による呼吸増強は正常であった。TRPA1は仮説通り個体レベルの酸素センサーとして働いているが、低酸素が重度になると血中酸素濃度の減少にトリガーされた頸動脈小体の活性化による呼吸増強反応に隠れてその役割が見え難くなるものと推測された。
2)TRPA1欠損マウスでは軽度低酸素環境への忌避行動が減弱していた。また、低酸素による睡眠からの覚醒時間も延長していた。重度低酸素環境への忌避行動・覚醒は正常であり、上述の呼吸増強反応と良く一致した結果であった。
3)TRPA1欠損マウスでは外科的侵襲による局所低酸素をトリガーとした炎症反応の進展が遅延していることが明らかになった。すなわち、局所レベルでもTRPA1は酸素濃度検出に重要であった。
4)マウスを低または高酸素環境で長期間飼育した。これらによる肺の血管、心臓、血液(赤血球数)などのリモデリングを観察したところ、TRPA1欠損マウスでは低酸素による肺高血圧と高酸素による炎症性肺障害が共に増悪していた。すなわち、酸素リモデリングにも必須の分子であることが明らかになった。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] 中国医科大学(中国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] 中国医科大学(中国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] [Na+] increases in body fluids sensed by central Nax induce sympathetically mediated blood pressure elevations via H+-dependent activation of ASIC1a.2019

    • 著者名/発表者名
      Nomura, K., Hiyama, T.Y., Sakuta, H., Matsuda, T., Lin, C.H., Kobayashi, K., Kobayashi, K., Kuwaki, T., Takahashi, K., Matsui, S., and Noda, M.
    • 雑誌名

      Neuron

      巻: 101 号: 1 ページ: 60-75

    • DOI

      10.1016/j.neuron.2018.11.017

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Orexin receptor blockade-induced sleep preserves the ability to wake in the presence of threat in mice.2019

    • 著者名/発表者名
      Shouhei Iwakawa, Yuichi Kanmura, Tomoyuki Kuwaki
    • 雑誌名

      Frontiers in Behavioral Neuroscience

      巻: 12 ページ: 327-327

    • DOI

      10.3389/fnbeh.2018.00327

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Linalool Odor-Induced Anxiolytic Effects in Mice2018

    • 著者名/発表者名
      Harada Hiroki、Kashiwadani Hideki、Kanmura Yuichi、Kuwaki Tomoyuki
    • 雑誌名

      Frontiers in Behavioral Neuroscience

      巻: 12 ページ: 241-241

    • DOI

      10.3389/fnbeh.2018.00241

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Transient Receptor Potential Ankyrin 1 Ion Channel Facilitates Acute Inflammation Induced by Surgical Incision in Mice.2017

    • 著者名/発表者名
      Maiko Hasegawa-Moriyama, Keika Mukaihara, Tomotsugu Yamada, Tomoyuki Kuwaki, Yuichi Kanmura
    • 雑誌名

      Open Journal of Anesthesiology

      巻: 7 号: 05 ページ: 134-145

    • DOI

      10.4236/ojanes.2017.75014

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 遺伝子改変マウスを用いた呼吸調節研究2019

    • 著者名/発表者名
      桑木共之
    • 学会等名
      第27回バイオフィジオロジー研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A role of TRPA1 in oxygen detection2019

    • 著者名/発表者名
      SC. Chen C. Kuroki, N. Takahashi, LY. Hao, Y. Mori, T. Kuwaki
    • 学会等名
      9th Congress of the Federation of Asian and Oceanian Physiological Societies
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] TRPA1は組織障害による急性炎症の進展を促進する2018

    • 著者名/発表者名
      桑木共之、長谷川麻衣子、向原桂香、山田知嗣、上村裕一
    • 学会等名
      生理研第14回TRP研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] タバコ煙成分による呼吸抑制・咳反射の機序解明2018

    • 著者名/発表者名
      桑木共之、柏谷英樹
    • 学会等名
      喫煙科学財団H28年度助成研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Orexin receptor blockade preserves the ability to awake in response to aversive stimuli.2018

    • 著者名/発表者名
      Shouhei Iwakawa, Yuichi Kanmura, Tomoyuki Kuwaki
    • 学会等名
      American Society for Anesthesiologists Annual Meeting 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Linalool Exposure Showed Anxiolyticlike Effects in Mice2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Harada, Yuichi Kanmura, Tomoyuki Kuwaki, Hideki Kashiwadani
    • 学会等名
      American Society for Anesthesiologists Annual Meeting 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] タバコ煙等の気体ストレスに対する呼吸応答2018

    • 著者名/発表者名
      桑木共之
    • 学会等名
      第71回日本自律神経学会総会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 酸素センシングと酸素リモデリングにおけるTRPA1の役割解明2017

    • 著者名/発表者名
      桑木共之、柏谷英樹
    • 学会等名
      酸素生物学班会議
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] TRPA1の酸素検出における役割2017

    • 著者名/発表者名
      桑木共之、陳思充、高橋重成、森泰生
    • 学会等名
      生理研第13回TRP研究会「TRP チャネル~オルガネラ Ca2+シグナルの重要な媒介分子」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Hypoxic responses are attenuated in TRPA1 knockout mice2017

    • 著者名/発表者名
      SiChong Chen, Chiharu Kuroki, Nobuaki Takahashi, LiYing Hao, Yasuo Mori, Tomoyuki Kuwaki
    • 学会等名
      International Society for Autonomic Neuroscience 2017 Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 統合分子生理学

    • URL

      http://www.kufm.kagoshima-u.ac.jp/~physiol1/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2019-12-27  

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