| 研究課題/領域番号 |
20K11506
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
新井 秀明 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (60313160)
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| 研究分担者 |
柳原 大 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (90252725)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 血液脳関門 / 運動 / 脳の老化 / 血管内皮細胞 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では習慣的な身体活動が血液脳関門のバリア機能に及ぼす影響を明らかにすることを目的として研究を行っている。R2年度の研究では、回転ホイールを用いた4週間の自発運動を行ったマウスの小脳・海馬・大脳皮質のサンプリングを行った。
また、血液脳関門のバリア機能は加齢にともなって低下し、認知症などの脳機能の低下の原因のひとつとなることが明らかになってきている。習慣的な身体活動により加齢にともなうバリア機能の低下を防ぐことができれば、高齢期の脳機能の維持を運動習慣を持つことで予防することが期待できる。この課題に取り組むため、R2年度の研究ではまず、老齢マウスで本当にバリア機能が低下するか検討を行うため、老齢マウスの小脳・海馬・大脳皮質のサンプリングを行った。現在、これらのサンプルを用いて血液脳関門のバリア機能を決めているタイトジャンクションの構成分子である、Claudin-5、Occludin、ZO-1の発現量の変化を検討するための抗体の選定・購入と検出条件の検討を行っているところである。
また、血液脳関門のバリア機能に関する先行研究を調べる過程で、本研究の質を高めるためには分子メカニズムを明らかにする必要があると考えた。この目的で、培養血管内皮細胞を用いた経内皮電気抵抗の測定を行う実験系の導入を考えた。この実験系を用いることで、身体活動で骨格筋から分泌されるマイオカインなどが血液脳関門のバリア機能に与える影響をin vitroで解析することができる。また、この実験系を使えば遺伝子導入などの実験が容易になり分子メカニズムの解明を大きく進展させることが期待できる。R2年度は、この経内皮電気抵抗の評価に必要なhCME/D3細胞の購入と電極などの実験機器の選定と購入を行った。現状で、この細胞の培養条件と経内皮電気抵抗の測定の実験条件の検討を始めたところである。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
R2年度は新型コロナウイルスの感染拡大の影響を大きく受けた。勤務大学からの要請、および自己判断による出勤制限により大きく研究活動・時間に制限がかけられる事態となった。実験の性質上、1-3か月という単位で連続して実験を行う必要があり、実験の計画を立てることが極めて難しい状態が続くことになった。
また、経内皮電気抵抗の測定に用いる実験機器の輸入が大幅に遅れ、細胞培養に必要な培養液の輸入にも大幅な遅れが生じた。これらの物品は他社の製品では代替が難しいため輸入待ちの状態が続いた。さらに、国内でもさまざまな実験器具の納品が遅れる事態が相次いで起こり当初の研究予定が大幅に遅れてしまったといえる。
このような研究面での問題のほかに、大学での教育活動のオンライン化や対面授業再開に際しての感染症対策など、教育活動の業務負担が極めて大きくなり、結果として研究に充てる時間とエネルギーが削られることになった。
これらの不測の事態により、進捗状況が当初予定していた研究計画よりもやや遅れるという結果となった。
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| 今後の研究の推進方策 |
R3年度は、R2年度の実験で得られた、自発運動を行わせたマウスの小脳・海馬・大脳皮質におけるタイトジャンクションの構成分子であるClaudin-5、Occludin、ZO-1の発現量の変化を解析する。また、老齢マウスの脳の各部位に対しても同様の解析を行う。さらに、老齢マウスに4週間程度の自発運動を行わせ同様の解析を行い、身体活動によりバリア機能が維持されるか検討する。
次に、自発運動が血液脳関門のバリア機能に与える影響の分子メカニズムを明らかにするためヒト由来の血管内皮細胞hCMEC/D3を用いて、骨格筋から分泌されるマイオカインなどがタイトジャンクションの構成分子群の発現に及ぼす影響を検討する。並行して、タイトジャンクションの構成分子の制御を行っているグルコース輸送体であるGLUT1の発現量の変化とさらに上流の因子群の発現量の変化を検討する。さらにhCMEC/D3を用いて経内皮電気抵抗の実験系を立ち上げ、培養液中に骨格筋から分泌されるマイオカインなどの物質によるバリア機能の変化を生理学的に検討する。
R4年度は、R3年度までに得られる結果をもとに、自発運動をさせたマウスに対して、血液脳関門のバリア機能に大きなダメージを与える刺激としてphotothrombosis法を用いた脳梗塞実験を行う。脳梗塞では血液脳関門のバリア機能が低下することが分かっておりこれは血管の炎症とさらに下流でタイトジャンクションの崩壊をともなう。自発運動がこれらのどの段階に作用するか検討する。また小脳梗塞を起こしたマウスを用いてモーションキャプチャシステムによる動作学的解析を行い、自発運動が脳梗塞に対して機能的な面からも保護的な作用を持つか検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
R2年の研究において当初の研究計画になかった経内皮電気抵抗の測定のための実験機器の購入を行った。これは、経内皮電気抵抗の実験系を導入することで研究の質を大きく向上させることが期待できたためである。このため、R2年度内の研究経費が不足することが予想されたためR2年11月に前倒し支払い請求として50万円の請求を行った。
しかしながらこの前倒し支払い請求の後に、実験に必要な培養液などの試薬の欠品が起こった。これは試薬メーカーの在庫切れという理由であったが、通常では起こりにくい事態ということでパンデミックの影響を受けたのではないかと考えられる。これにともない研究が一時的に進めにくい状態となり、次年度使用額が多くなってしまった。
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