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心臓・血管運動を支配する交感神経活動の先天的な異常亢進は、恒常的な心機能亢進と抵抗血管収縮による神経性高血圧をもたらす可能性が示唆されているが、その脳内メカニズムの詳細はブラックボックスとして扱われている。そこで、本研究課題では、交感神経活動にみられる呼吸性リズムに着目し、呼吸中枢と循環中枢の間のニューロンネットワークを詳細に解析し、なぜ、交感神経活動の異常亢進による神経性高血圧がもたらされるのかについて、その本態を解明することを目的とした。その結果、正常ラットおよび高血圧ラットのいずれにおいても、吻側延髄腹外側部（RVLM）に存在する交感神経プレモーターニューロンは、呼吸中枢より呼吸相依存的な抑制性および興奮性のシナプス入力を受けていることが明らかとなった。特に、高血圧ラットでは吸息相における過分極成分の減弱が見られたが、この過分極成分の減弱は、吸息相における交感神経プレモーターニューロンへの興奮性入力の増強に基づくものであった。このことにより、交感神経プレモーターニューロンへの興奮性入力の増強が高血圧ラットにみられる交感神経活動の亢進を引き起こしている可能性が示唆された。また、正常ラットにおいて、脳内硫化水素合成酵素阻害または脳内低酸素の処置を行ったところ、Gasping様の呼吸活動および交感神経活動が見られた。したがって、実験的に呼吸循環連関を動的に変化させることが可能となり、動的な呼吸循環連関の変化を検討することが可能となった。特に、脳内低酸素環境下では、交感神経プレモーターニューロンは、細胞外ATPを介して、交感神経プレモーターニューロンへのシナプス入力を促通していることが明らかとなり、このことは、呼吸循環連関の動的な変化において、脳内の局所性の呼吸循環連関調節機構が影響している可能性を示唆しており、呼吸循環連関研究において、新たな視点をもたらすことが期待される。
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