新方法の開発による到天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

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08457008
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 桑木 共之 千葉大学, 医学部, 講師 (80205260)
• 研究分担者: 栗原 裕基 東京大学, 医学部附属病院, 助手 (20221947)
• キーワード: エンドセリン / インシュリン / ノックアウトマウス / 中枢化学感受性 / 血圧調節 / 呼吸調節 / 血管内皮細胞 / 巨大結腸症

研究概要

本研究の目的は、神経伝達調整(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整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。これを各種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エンドセリン-1(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-脊椎標本を摘出し、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発見した。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やく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な減少しているS/-マウスを作成したところ、外見上では正常に成長することがわかった。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、性成塾に達し、出産まで可能であることが知れた。5.インシュリン受容体substrate-1欠損マウス、および老化に関連したklotho遺伝子欠損マウスはともに成長不全を呈するが、これらのマウスでも血圧と呼吸を測定可能にする方法を開発し、各々、高血圧、肺気種をきたす事を証明した。

研究成果

• [文献書誌] T.kuwaki: "Imprired ventilatory verpmset to hypoxia and hegercapmin in mutant mice deficient in end thelir-1" American Janal of physiology. 270. R1279-R1286 (1996)
• [文献書誌] T.kuwaki: "Physiologilal role of brain endrthilin in the central mtonomic untral;for nearon to knockout mouse" Progreis in Neurobiology. 51. 545-579 (1997)
• [文献書誌] G.Y.Ling: "Renal sympathetic nerve activity and its control by boro-and chem-receptor reflex in enditheliny deficient mice" Neurosuence Research. svppl,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" Japanese Circulation Journal. 60(Suppl,I). 339-339 (1996)
• [文献書誌] M.Onodera: "Determination of ventilatory Uolume in mice by whole body plethysmjraphy" Japanese Jaurnal of Physilogy. 47. 317-326 (1997)
• [文献書誌] D.E.Clouthier: "Cranial and carducneural crest defects in endathlin-Areoptor-deficient mice" Developmont. 125. 813-824 (1998)
• [文献書誌] H.Abe: "Hypertencion,hyperslh ceridemia,and imgaired endorholium-dipemednt vasular relaxation in mice laching insulin reoptor suhstxate-1" Jounal of Clinical Investigction. (in press). (1998)
• [文献書誌] K.H.Ju: "Power specitral Anslysis of heart rate variability in ryanodine receptor type-3" Proceclmgs of 16th Southern Giodemical Engineering Conference. 120-123 (1997)
• [文献書誌] T.Kuwaki: "Modulatory impact of stresi on the central control of ciralation" Cardioayilogy. 42. 387-391 (1997)
• [文献書誌] T.Kuwaki: "Endothelin-B receptor and endsthelin-3 Knockait mice:Novel Model animals for the study of ltirschsprung disease" Japanese Journal of pediatric Surgery. 29. 217-222 (1997)
• [文献書誌] K.H.Ju: "Power spectral analys´s of vcricbility of blood pressure and R-R intenvsls of the electrocardhogram:Eprect of environnemtol and gonetic factors" The Autonomic Nevous System. 34. 214-218 (1997)
• [文献書誌] W.H.Cao: "Abnormcl central respiratorg becharism in endothelin-1 dificionl mice:a study in medulla-spinal cod prerapation" Neuvosuance Pesearch. Suppel20. S72-S72 (1996)
• [文献書誌] 栗原由美子: "エンドセリン-1遺伝子欠損マウスのストレス反応の検討" Japanese Cirurltion Jounal. 61. 324-324 (1997)
• [文献書誌] 熊田衛: "循環中枢の新しい考え方" Clinical Nouroscience. 15(4). 377-379 (1997)
• [文献書誌] 熊田衛: "ノックアウトマウス:循環研究の新しい資源" 心臓. 29. 77-79 (1997)
• [文献書誌] 桑木共之: "循環研究プロトコール-動脈硬化・高血圧・心臓病研究の最前線" 羊土社(東京), 209 (1996)