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2020 年度 実施状況報告書

転写因子Phox2bを発現する延髄内細胞の低酸素及び高炭酸ガス受容機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K06946
研究機関昭和大学

研究代表者

鬼丸 洋  昭和大学, 医学部, 客員教授 (30177258)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード高炭酸ガス応答 / 低酸素応答 / Phox2b / チロシン水酸化酵素 / 吻側腹外側延髄 / 孤束核 / カルシウムイメージング
研究実績の概要

昨年の研究の継続として,新生児ラット摘出脳幹-脊髄標本を用いて,延髄吻側腹外側部の呼吸・循環関連ニューロンから細胞内記録を行い,低酸素および高二酸化炭素刺激に対する膜電位応答をTTX存在下で調べた.Phox2b+/TH+ニューロンは低酸素刺激に対し,平均3 mVの脱分極を示したが,高二酸化炭素刺激には応答しなかった.Phox2b+/TH-ニューロンは低酸素刺激には応答せず,高二酸化炭素刺激に対しては,平均10 mVの脱分極を示した.Phox2b-/TH-ニューロンは低酸素刺激に対して,脱分極を示すもの,過分極を示すものなどニューロンによって異なる反応を示したが,平均すると-2 mVの過分極を示した.本年度はこれに加えて,延髄孤束核細胞の低酸素および高二酸化炭素刺激に対する応答を,カルシウムイメージング法を用いて調べた.この実験は,孤束核にカルシウム感受性色素であるオレゴングリーンを注入し,染色された細胞の刺激に対する応答をカルシウムシグナルの蛍光強度の変化として捉えるものである.実験は,まず高二酸化炭素に対する反応を,次に低酸素に対する反応を調べた.最後に低カリウム溶液で刺激を行った.このテストは,アストロサイトは低カリウム刺激によって,細胞内カルシウム濃度上昇を示すが,ニューロンは示さないという先行研究の結果に基づいている.これらの一連のテストを,異なる4つの細胞外液潅流下で行った:1)通常の人工脳脊髄液 (ACSF),2)シナプス伝達遮断下(NBQX, MK-801, ビククリン,ストリキニンを含むACSF),3)TTX存在下,4)TTX+フルオロアセテート存在下.その結果,孤束核細胞の7-8%は低酸素または高二酸化炭素刺激に応答し,そのうちの2%は両方の刺激に応答することが分かった.また,これらの細胞のうちおよそ50%はアストロサイトであることが示唆された.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

孤束核細胞の低酸素および高二酸化炭素刺激応答に関する結果は,論文として発表した.

今後の研究の推進方策

今後は,延髄吻側腹外側・呼吸循環領域の細胞の応答について,さらに追加の実験を行い,論文として発表する予定である.

次年度使用額が生じた理由

年度末に論文掲載料(約30万円)及びSSDのデータ修復費用(約27万円)が発生したが,年度末のため処理できなかった.今年度,速やかに処理を行う予定である.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Optogenetic Approach to Local Neuron Network Analysis of the Medullary Respiratory Center2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Onimaru, Keiko Ikeda
    • 雑誌名

      Adv Exp Med Biol.

      巻: 1293 ページ: 449-458

    • DOI

      10.1007/978-981-15-8763-4_29

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Calcium Imaging Analysis of Cellular Responses to Hypercapnia and Hypoxia in the NTS of Newborn Rat Brainstem Preparation2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Onimaru, Itaru Yazawa, Kotaro Takeda, Isato Fukushi and Yasumasa Okada
    • 雑誌名

      Front. Physiol.

      巻: 12 ページ: 1-11

    • DOI

      10.3389/fphys.2021.645904

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structural and functional connectivity from the dorsomedial hypothalamus to the ventral medulla as a chronological amplifier of sympathetic outflow.2020

    • 著者名/発表者名
      Kono Y, Yokota S, Fukushi I, Arima Y, Onimaru H, Okazaki S, Takeda K, Yazawa I, Yoshizawa M, Hasebe Y, Koizumi K, Pokorski M, Toda T, Sugita K, Okada Y.
    • 雑誌名

      Sci Rep.

      巻: 10 ページ: 13325

    • DOI

      10.1038/s41598-020-70234-4.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An aromatic substance, eugenol induces distinct depressant effects on respiratory activity in different postnatal developmental stages of the rat.2020

    • 著者名/発表者名
      Kotani S, Yazawa I, Onimaru H, Izumizaki M.
    • 雑誌名

      Neurosci Res.

      巻: 155 ページ: 20-26

    • DOI

      10.1016/j.neures.2019.06.001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rostral ventrolateral medulla neuron activity is suppressed by Klotho and stimulated by FGF23 in newborn Wistar rats.2020

    • 著者名/発表者名
      Oshima N, Onimaru H, Yamagata A, Ito S, Imakiire T, Kumagai H.
    • 雑誌名

      Auton Neurosci.

      巻: 224 ページ: 102640

    • DOI

      10.1016/j.autneu.2020.102640

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] The role of monocarboxylate transporters in maintaining respiratory neuron activity2020

    • 著者名/発表者名
      Sayumi Kotani, Shih Tien Lin, Hiroshi Onimaru, Masahiko Izumizaki
    • 学会等名
      第97回日本生理学会大会
  • [学会発表] Involvement of the Phox2b-positive neurons located in the dorsal medulla in the sucking rhythm generation2020

    • 著者名/発表者名
      Makito Iizuka, Keiko Ikeda,Hiroyuki Igarashi,Kazuto Kobayashi,Hiroshi Onimaru, Masahiko Izumizaki
    • 学会等名
      第97回日本生理学会大会
  • [学会発表] Calcium imaging analysis of cellular responses to hypercapnia and hypoxia in the NTS of newborn rat brainstem preparation2020

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Onimaru, Itaru Yazawa, Kotaro Takeda, Isato Fukushi, Yasumasa Okada
    • 学会等名
      第43回日本神経科学会
  • [学会発表] Effects of Cisplatin on Central Respiratory Activity of Neonatal Rat2020

    • 著者名/発表者名
      Shinichiro Ota, Hiroshi Onimaru, Kamon Iigaya, Masahiko Izumizaki
    • 学会等名
      第43回日本神経科学会
  • [図書] 動物の事典 第6章 動物の生理2021

    • 著者名/発表者名
      鬼丸 洋
    • 総ページ数
      3
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      978-4-254-17166-2

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公開日: 2021-12-27  

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