マウスモデルを用いた中枢性呼吸疾患発症機構の研究

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22500390
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 実験動物学
• 研究機関: 昭和大学
• 研究代表者: 荒田 悟 昭和大学, 遺伝子組換え実験室, 准教授 (20159502)
• 研究分担者: 鬼丸 洋 昭和大学, 医学部, 准教授 (30177258) ; 中町 智哉 昭和大学, 遺伝子組換え実験室, 助教 (30433840)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 乳幼児突然死症候群(SIDS) / 呼吸中枢障害マウスモデル / Pituitary adenylate cyclase activating polypeptide(PACAP)

研究概要

我々は周産期に死亡するモデルマウスについて、中枢性の呼吸障害について検討している。これまで、生後24時間以内に死亡するマウスを用いて、呼吸中枢の神経回路に関わる遺伝子を複数明らかにしてきた。本研究では生後2週間頃に突然死を起こす、乳幼児突然死症候群(SIDS)に似た表現型を示す下垂体アデニル酸シクラーゼ活性化ペプチド(PACAP)の欠損(KO) マウスについて検討を行ったので報告する。(1)我々は呼吸機能の発達がマウス系統により異なり、C57BL/6では呼吸馴化が遅いことを報告している。PACAP KOマウスにおいて、C57BL/6背景は突然死の頻度が高いことが確認した。(2)PACAP KOマウスの出生時は、無呼吸が頻回見られる不規則なパターンを示した。この呼吸異常は呼吸中枢に依存していることが分かった。(3)新生マウスは、高二酸化炭素及び低酸素に対して応答性を持つようになるが、PACAP KOマウスは低酸素に対する応答性が野生型に比べて低下していた。(4)低酸素応答性の低下は、呼吸中枢レベルに起因することを示した(呼吸中枢におけるO_2化学受容体の存在を示唆した)。 (5)PACAP KOマウスの生後7日目に低酸素の負荷を与えると容易に呼吸停止を起こしたことから、PACAP KOマウスの突然死の原因が中枢性の呼吸異常(恐らく、低酸素応答の低下)であることが示唆された。(6)免疫組織学的検討から、O_2化学受容体は新生マウスの延髄の腹側呼吸ニューロングループ(VRG)のアドレナリン/カテコールアミン作動性の神経領域に存在する可能性を示した。以上のことから、SIDSの一つのモデルとしてPACAP KOマウスを提唱するとともに、呼吸馴化期における低酸素環境が死亡原因となる可能性を示した。

研究成果

• [雑誌論文] Impaired response to hypoxia in therespiratory center is a major cause of neonatal death of the PACAP-knockout mouse (2013)
  • 著者名/発表者名: ArataS, Nakamachi T, Onimaru H, Hashimoto H, Shioda S
  • 雑誌名: Eur J Neurosci 巻: 37(3) ページ: 407-16
• [雑誌論文] Calcium imaging of neuronal activity in the most rostral parafacial respiratory group of the newborn rat (2012)
  • 著者名/発表者名: Onimaru H and Dutschmann M
  • 雑誌名: The Journal of Physiological Sciences 巻: 62 ページ: 71-77
• [雑誌論文] Postsynaptic mechanisms of CO_2responses in parafacial respiratory neurons of newborn rats (2012)
  • 著者名/発表者名: Onimaru H, Ikeda K and Kawakami K.
  • 雑誌名: J Physiol 巻: 590 ページ: 1615-1624
• [雑誌論文] IL-6 and PACAP receptor expression and localization after global brain ischemia in mice (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakamachi T, Tsuchida M, Kagami N, Yofu S, Wada Y, Hori M, Tsuchikawa D, Yoshikawa A, Imai N, Nakamura K, ArataS, Shioda S
  • 雑誌名: J Mol Neurosci 巻: 48(3) ページ: 518-25
• [雑誌論文] Pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide (PACAP) stimulates proliferation of reactive astrocytes in vitro (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakamachi T, Nakamura K, Oshida K, Kagami N, Mori H, Watanabe J, Arata S, Yofu S, Endo K, Wada Y, Hori M, Tsuchikawa D, Kato M, Shioda S
  • 雑誌名: J Mol Neurosci 巻: 43 ページ: 16-21
• [雑誌論文] Role of PACAP in neural stem/progenitor cell and astrocyte - from neural development to neural repair (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakamachi T, Farkas J, Watanabe J, Ohtaki H, Dohi K, ArataS, Shioda S.
  • 雑誌名: Curr Pharm Des 巻: 17(10) ページ: 973-84
• [雑誌論文] Dietary cholesterol reduces plasma triacylglycerol in apolipoprotein E-null mice: suppression of lipin-1 and -2 in the glycerol-3-phosphate pathway (2011)
  • 著者名/発表者名: Obama T, Nagaoka S, Akagi K, Kato R, Horiuchi N, Horai Y, Aiuchi T, ArataS, Yamaguchi T, Watanabe M, Itabe H
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 6 ページ: e22917.
• [雑誌論文] m-Calpain induction in vascular endothelial cells on human and mouse atheromas and its roles in VE-cadherin disorganization and atherosclerosis (2011)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki T, Taketomi Y, Takimoto M, Lei XF, Arita S, Kim-Kaneyama JR, ArataS, Ohata H, Ota H, Murakami M, Miyazaki A
  • 雑誌名: Circulation 巻: 124 (23) ページ: 2522-32
• [学会発表] PACAP欠損マウスにおける中枢性呼吸異常 (2012)
  • 著者名/発表者名: 荒田 悟、中町智哉、鬼丸 洋、橋本 均、塩田清二
  • 学会等名: 第9回GPCR研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20120500
• [学会発表] PACAP KOマウスにおける中枢性呼吸異常の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 荒田 悟、中町智哉、鬼丸 洋、塩田 清二
  • 学会等名: 第59回日本実験動物学会総会
  • 発表場所: 別府
  • 年月日: 20120500
• [学会発表] PACAP 誘導性の涙液分泌におけるアクアポリン5の役割 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中町智哉、会沢洋一、大滝博和、養父佐知子、関 保、和田悦洋、荒田 悟、新谷紀人、橋本 均、馬場明道、塩田清二
  • 学会等名: 第117回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • 発表場所: 甲府
  • 年月日: 20120300
• [学会発表] PACAP遺伝子欠損マウスにおける呼吸機能異常Abnormality of respiratory function in PACAP knockout mouse (2011)
  • 著者名/発表者名: 中町智哉、荒田 悟、鬼丸 洋、塩田 清二
  • 学会等名: 第88回日本生理学会/第116回日本解剖学会・学術集会合同大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 20110300
• [学会発表] 顎顔面口腔組織における神経堤由来細胞の分布解析とそれを用いた骨芽細胞様細胞の分化誘導 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小野美樹、高見正道、須澤徹夫、宮内知彦、林 竜平、荒田 悟、細野知彦、馬場一美、中村雅典、槇宏太郎、西田幸二、大隅典子、上條竜太郎
  • 学会等名: 第47回日本口腔組織培養学会
  • 発表場所: 高知
  • 年月日: 20101100
• [学会発表] 新生マウス呼吸馴化における低酸素および高二酸化炭素環境に対する応答性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 荒田 悟、中町智哉、鬼丸 洋、荒田晶子、塩田清二
  • 学会等名: 第57回日本実験動物学会総会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20100500
• [学会発表] 新規ドライアイ疾患モデル動物としてのPACAP 遺伝子欠損マウスの評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中町智哉、会沢洋一、大滝博和、関 保、遠藤貴美、荒田 悟、新谷紀人、橋本均、馬場明道、塩田清二
  • 学会等名: 第57回日本実験動物学会総会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20100500
• [学会発表] C57BL/6マウス飼育における環境エンリッチメントの導入:繁殖と発育への影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 畠あずさ、中町智哉、荒田 悟、塩田清二
  • 学会等名: 第57回日本実験動物学会総会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20100500
• [図書] Role of PACAP in neural stem/progenitor cell and astrocyte - from neural development to neural repair, Curr Pharm Des (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakamachi T, Farkas J, Watanabe J, Ohtaki H, Dohi K, Arata S, Shioda S
  • 総ページ数: 973-84
• [図書] Central respiratory failure in a mouse model depends on the genetic background of the host, Adv Exp Med Biol (2010)
  • 著者名/発表者名: Arata S, Amano K, Yamakawa K, Arata A
  • 総ページ数: 21-24
• [図書] Loss of Pre-Inspiratory Neuron Synchroneity in Mice with DSCAM Deficiency. Adv Exp Med Biol (2010)
  • 著者名/発表者名: Amano K, Fujii M, Arata S, Ogawa M, Yamakawa K, and Arata A
  • 総ページ数: 15-19