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2018 年度 実績報告書

ストレス防衛反応の脳内回路の光遺伝学による解明

研究課題

研究課題/領域番号 16H05130
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) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード神経科学 / ストレス / オレキシン / セロトニン / 生理学
研究実績の概要

本研究の目的はストレス防衛反応の脳内回路の詳細を、光遺伝学の利点を生かして神経伝達物質や神経回路特異的に解明することである。そのために以下の実験を行った。
(1)オレキシンニューロン特異的にカルシウム感受性蛍光タンパク質のGCaMPを発現させたマウスを作成してストレス刺激(縄張り侵入者、捕食者の臭い、超音波警戒音、絶食)刺激を行った。ストレスによって心拍数と体温が増加するのに先立ってオレキシンニューロンが活性化されることが確認出来た。また、実際に身体的ストレスが与えられなくてもストレスの予期のみで活性化された。すなわち、オレキシンニューロンの活性化は身体ストレスのみならず心理ストレス誘発自律反応の原因になっていることが確認された。
(2)オレキシンニューロン特異的に光によって神経活動を活性化させることの出来るチャネルロドプシンを発現させたマウスを作成して摂食量の測定を行った。オレキシンニューロンの活性化によって摂食量の増加が確認された。投射先の1つである島皮質のオレキシン神経終末の活性化によっても摂食量が増加した。この実験系を用いることで投射先におけるオレキシンの機能を明らかにすることが出来た。また、ストレスによる摂食障害にオレキシンの過活性化が関与している可能性が示唆された。
(3)セロトニンニューロン特異的に光によって神経活動を抑制させることの出来るアーケオロドプシンを発現させたマウスを作成して縄張り侵入者試験を行った。延髄縫線核のセロトニンニューロンの抑制によってストレス誘発心拍数上昇は抑制されたが体温上昇は抑制されなかった。すなわち、心拍数と体温の出力経路は別々の脳内回路であることが明らかになった。
(4)オレキシン受容体阻害薬によって誘発した睡眠時にはストレス誘発覚醒反応がほぼ正常に保たれていることを発見した。これは従来のベンゾジアゼピン系睡眠薬には無い特徴であった。

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。

備考

研究室独自ホームページ

  • 研究成果

    (27件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 9件、 招待講演 5件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] 中国医科大学(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      中国医科大学
  • [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

    • DOI

      10.3389/fnbeh.2018.00327

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Inactivation of Serotonergic Neurons in the Rostral Medullary Raphe attenuates Stress-induced Tachypnea and Tachycardia in Mice.2018

    • 著者名/発表者名
      Yoko Ikoma, Ikue Kusumoto-Yoshida, Akihiro Yamanaka, Youichirou Ootsuka, Tomoyuki Kuwaki
    • 雑誌名

      Frontiers in Physiology

      巻: 9 ページ: 832

    • DOI

      10.3389/fphys.2018.00832

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Acute aversive stimuli rapidly increase the activity of ventral tegmental area dopamine neurons in awake mice.2018

    • 著者名/発表者名
      Shunpei Moriya, Akira Yamashita, Shigetaka Kawashima, Ryusei Nishi, Akihiro Yamanaka, Tomoyuki Kuwaki
    • 雑誌名

      Neuroscience

      巻: 386 ページ: 16-23

    • DOI

      10.1016/j.neuroscience.2018.06.027

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Linalool odor-induced anxiolytic effects in mice.2018

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

      Frontiers in Behavioral Neuroscience

      巻: 12 ページ: 241

    • DOI

      10.3389/fnbeh.2018.00241

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [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.2018

    • 著者名/発表者名
      Kengo Nomura, Takeshi Y. Hiyama, Hiraki Sakuta, Takashi Matsuda, Chia-Hao Lin, Kenta Kobayashi, Kazuto Kobayashi, Tomoyuki Kuwaki, Kunihiko Takahashi, Shigeyuki Matsui, Masaharu Noda
    • 雑誌名

      Neuron

      巻: 101 ページ: 60-75

    • DOI

      10.1016/j.neuron.2018.11.017

    • 査読あり
  • [学会発表] Physical expression of inner emotion: a role for orexin neurons.2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Kuwaki
    • 学会等名
      International Conference in Cognitive Neuroscience and Brain Diseases.
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ストレス防衛反応の神経機構2019

    • 著者名/発表者名
      桑木共之
    • 学会等名
      産業医科大学招待講演
    • 招待講演
  • [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
    • 招待講演
  • [学会発表] 心臓の光ぺーシング技術の開発ー身体反応が情動へ与える影響の解析に向けてー2019

    • 著者名/発表者名
      上之薗知邑、神戸悠輝、桑木共之、山下哲
    • 学会等名
      第14回環境生理プレコングレス
  • [学会発表] Contribution of medullary raphe serotonergic neurons in the stress induced autonomic responses.2019

    • 著者名/発表者名
      Yoko Ikoma, Ikue Kusumoto, Akihiro Yamanaka, Youichirou Ootsuka, Tomoyuki Kuwaki
    • 学会等名
      9th Congress of Federation of Asian and Oceanian Physiological Societies
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Descending orexinergic inhibition contributes to the linalool odorinduced analgesia in mice2019

    • 著者名/発表者名
      Yurina Higa, Mitutaka Sugimura, Tomoyuki Kuwaki, Hideki Kashiwadani
    • 学会等名
      9th Congress of Federation of Asian and Oceanian Physiological Societies
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of activated cortical area caused by food restriction in mice2019

    • 著者名/発表者名
      Jihao Ma, Sakurako Yanase, Lisa Udagawa, Tomoyuki Kuwaki, Ikue Kusumoto-Yoshida
    • 学会等名
      9th Congress of Federation of Asian and Oceanian Physiological Societies
    • 国際学会
  • [学会発表] Optogenetic cardiac pacing in freely-moving mice2019

    • 著者名/発表者名
      Jun Kaminosono, Yuki Kambe, Tomoyuki Kuwaki, Akira Yamashita
    • 学会等名
      9th Congress of Federation of Asian and Oceanian Physiological Societies
    • 国際学会
  • [学会発表] Acute nociceptive stimuli induce the activity of serotonin and noradrenalin neurons in awake mice2019

    • 著者名/発表者名
      Akira Yamashita, Shunpei Moriya, Ryusei Nishi, Yoko Ikoma, Akihiro Yamanaka, Tomoyuki Kuwaki
    • 学会等名
      9th Congress of Federation of Asian and Oceanian Physiological Societies
    • 国際学会
  • [学会発表] ストレス防衛反応に対する視床下部オレキシン神経の役割解明のための2chファイバーフォトメトリーシステムの開発2018

    • 著者名/発表者名
      山下哲、守谷俊平、西龍星、上之薗知邑、山中章弘、桑木共之
    • 学会等名
      第11回 鹿児島神経科学研究会
  • [学会発表] 光操作による心臓ペーシング技術の開発2018

    • 著者名/発表者名
      上之薗知邑、神戸悠輝、加治屋勝子、山中章弘、桑木共之、山下哲
    • 学会等名
      第11回 鹿児島神経科学研究会
  • [学会発表] 吻側延髄縫線核セロトニン神経はストレス誘発性頻脈と頻呼吸の発現に必要である2018

    • 著者名/発表者名
      生駒葉子、楠本郁恵, 山中章弘, 大塚曜一郎 , 桑木 共之
    • 学会等名
      第11回 鹿児島神経科学研究会
  • [学会発表] Stress-induced tachypnea and tachycardia are mediated by serotonergic neurons in the rostral medullary raphe.2018

    • 著者名/発表者名
      Yoko Ikoma, Ikue Kusumoto, Akihiro Yamanaka, Youichirou Ootsuka, Tomoyuki Kuwaki
    • 学会等名
      光操作研究会
  • [学会発表] 心筋の光操作による無線ぺーシング技術の開発2018

    • 著者名/発表者名
      上之薗知邑、神戸悠輝、加治屋勝子、山中章弘、桑木共之、山下哲
    • 学会等名
      第17回九州脳・高血圧・循環制御研究会
  • [学会発表] Acute noxious stimuli rapidly increase the activity of ventral tegmental area dopamine neurons in awake mice.2018

    • 著者名/発表者名
      Akira Yamashita, Shunpei Moriya, Shigetaka Kawashima, Ryusei Nishi, Akihiro Yamanaka, and Tomoyuki Kuwaki
    • 学会等名
      第41回日本神経科学学会
  • [学会発表] Orexin neuron serves as a pivotal link between vigilance state regulation and autonomic functions.2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Kuwaki
    • 学会等名
      Invited Lecture at Xuzhou Medical School
    • 国際学会 / 招待講演
  • [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
    • 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
    • 国際学会
  • [学会発表] Fiberphotometric recording of “orexin” neuron activity around cataplexy attack.2018

    • 著者名/発表者名
      Jingyang SU, Shi ZHOU, Akira YAMASHITA, Liying HAO, Tomoyuki KUWAKI
    • 学会等名
      第46回自律神経生理研究会
  • [図書] Annual Review神経20192019

    • 著者名/発表者名
      桑木共之
    • 総ページ数
      327
    • 出版者
      中外医学社
    • ISBN
      978-4-498-32830-3
  • [備考] 統合分子生理学

    • URL

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

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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