新方法の開発による致死または成長不全を伴う遺伝子欠損マウスの生理機能の解析

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08457008
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 桑木 共之 東京大学, 医学部, 助手 (80205260)
• 研究分担者: 栗原 裕基 東京大学, 医学部附属病院, 助手 (20221947) ; 横森 欣司 東京大学, 医学部附属病院, 助教授 (20251291)
• キーワード: エンドセリン / エンドセリン受容体 / ノックアウトマウス / 中枢化学感受性 / 呼吸調節 / 血管内皮細胞 / 巨大結腸症 / 人工肛門

研究概要

本研究の目的は、神経伝達調節(候補)物質の完全欠損マウスで生理機能を解析可能な新方法を開発し、これによって目的分子の生理機能の理解を深めることであった。具体的には、循環・呼吸の神経性調節に関し、出生直後に調べる方法、正常より小型のマウスでも可能な方法、延命措置により成熟を待つ方法、の3つを開発した。これをエンドセリン(ET)-1、ET-A受容体、ET-B受容体の各々の遺伝子ノックアウトマウスに適用することによって、以下の結果を得た。1.出生直後に呼吸不全により死亡するET-1欠損マウスについて、出産予定日に帝王切開により得た胎児から延髄-脊髄標本を摘出し、in vitroで呼吸に関連したニューロン活動を電気生理学的に記録したところ、中枢化学感受性が特異的に欠落していることを見い出した。2.新生児を気管切開により24時間以上生存させる方法を確立し、ET-1とET-A受容体欠損マウスでは、低酸素及び高二酸化炭素に対する呼吸反射が減弱していることを見い出した。3.ET-B受容体の完全欠損マウスは4-12週令に巨大結腸症により死亡する。一方、ET-B受容体の発現が正常の約1/4に減少しているPiebald(s)マウスとET-B受容体遺伝子欠損ヘテロ接合体との掛け合わせにより、ET-B受容体の発現が正常の約1/8に減少しているs/-マウスを作成したところ、外見上は正常に成長することがわかった。しかし、このs/-マウスは約20mmHgの高血圧を呈し、その原因は、中枢神経ではなく、末梢血管の内皮細胞に存在するET-B受容体の減少に起因すると考えられた。4.ET-B受容体の完全欠損マウスを外科的に延命させるべく、マウスにおける人工肛門建設術を開発した。少なくとも野生型マウスでの予備実験においては、幼若期に造設した人工肛門はその後もうまく機能し、性成熟に達し、出産まで可能であることが知れた。

研究成果

• [文献書誌] T,Kuwaki: "Impaired ventilatory responses to hypoxiu and hypercapnia in mutant mice deficient in endothelin-1" American Journal of Physiology. 270. R1279-R1286 (1996)
• [文献書誌] T,Kuwaki: "Physiological role of brain endothelin in the central autonomic control:From neuron to knockout mouse" Progress in Neurobiology. (in press). (1997)
• [文献書誌] G.Y.Ling: "Renal sympithetic nerve activity and its control by bero-and demo-receptor reflex in endothelin-1 deficient mice" Neuroscience Research. Suppl,20. S78-S78 (1996)
• [文献書誌] 前村浩二: "エンドセリン-1遺伝子過剰発現マウスの樹立と解析" Japanease Circulation Journal. 60(Suppl.I). 339-339 (1996)
• [文献書誌] 桑木共之: "ヒルミュスプルング病(ノックアウトマウス)" 小児外科. 29(2)(印刷中). (1997)
• [文献書誌] 桑木共之: "中枢性循環呼吸調節の解析法" 実験医学. 14(2). 120-124 (1996)
• [文献書誌] 栗原由紀子: "トランスジェニックマウスおよびノックアウトマウスによる血圧解析" 実験医学. 14(2). 138-142 (1996)