光る腸管神経の再生・新生機構の解明と制御

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23390330
• 研究機関: 奈良県立医科大学
• 研究代表者: 高木 都 奈良県立医科大学, 医学部, その他 (00033358)
• 研究分担者: 國安 弘基 奈良県立医科大学, 医学部, 教授 (00253055)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: セロトニン４受容体 / 腸壁内神経 / 神経再生・新生 / 腸管切離吻合モデル / セロトニン取り込みタンパク / ２光子顕微鏡 / WS4巨大結腸症モデルマウス / GCaMP トランスジェニックマウス

研究概要

本研究では、最近発見した排便反射を促進する作用を有する低分子化合物5-HT4受容体刺激薬、クエン酸モサプリドの腸壁内神経系再生促進作用（クエン酸モサプリド用途特許第5089556号2012.9.21登録）を含む多領域にわたる神経の再生・ 新生作用の可能性とそのメカニズムの解明を基礎研究にて明らかにし、その制御を可能にするための基盤となるエビデンスを得る事を目的とする。
今年度は、腸管切離吻合モデルでクエン酸モサプリドにより再生・新生した壁内神経系やそのネットワークを２光子励起顕微鏡によるin vivoイメージングにより生きたまま形態学的に評価するシステムの確立を生理学研究所鍋倉教授との共同研究で、まず既存の中枢神経の光るトランスジェニックマウスを使って成功し、光る腸壁内神経系の観察に成功した。
ついで埼玉大学中井教授が作製する神経活動に応じて神経が光るトランスジェニックマウス (GCaMP TG mouse) はコロニーが作成できたので、in vivoイメージングによる生理実験法の確立をめざしたが、GFPで腸壁内神経は光っているが、腸管を刺激しても腸壁内神経の輝度はかわらず、生理的な反応は取得できなかった。今後は別の系のマウスで試みる。
並行して、WS4巨大結腸症モデルマウスで、クエン酸モサプリドの飲水投与１週間で先天性の壁内神経欠損に対する治癒効果を調べた。実験に用いたWS4マウスは、へテロ体であるため、腸壁内神経系の欠損状態がマイルドであったため、効果の判定がむずかしく、結論を得ることはできなかった。
腸管切離吻合モデル（ラット）を用い、5-HT4受容体刺激薬の特異性を調べるためにセロトニン取り込み阻害薬(SSRI: フルボキサミン)(内因性のセロトニン増加を起こす)を作用させてその効果を検討した。その結果、セロトニン取り込み阻害薬では全く効果は得られなかった。

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

今年度の研究実績の概要に述べた成果の１部は、Kawahara I, Kuniyasu H, Matsuyoshi H, Goto K, Obata K, Misawa H, Fujii H, Takaki M: The comparison of effects of a selective 5-HT reuptake inhibitor versus a 5-HT4 receptor agonist on in vivo neurogenesis at the rectal anasotomosis in rats. として、Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol 302: G588-G597, 2012. に発表された。
また、２光子励起顕微鏡によるin vivoイメージングにより生きたまま形態学的に評価する研究成果は、Goto K, Kato G, Kawahara I, Luo Y, Obata K, Misawa H, Ishikawa T, Kuniyasu H, Nabekura J, Takaki M: In vivo imaging of enteric neurogenesis in the deep tissue of mouse small intestine. として、PLoS ONE 8 (1): e54814, 2013. に発表された。
従って、概ね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

今年度は、腸管切離吻合モデルでクエン酸モサプリドにより再生・新生した壁内神経系やそのネットワークを２光子励起顕微鏡によるin vivoイメージングにより生きたまま形態学的に評価するシステムの確立を生理学研究所鍋倉教授との共同研究で、まず既存の中枢神経の光るトランスジェニックマウスを使って成功し、光る腸壁内神経系の観察に成功したので、次は神経幹細胞移植によって吻合部位に新細胞ができるかどうかをin vivoイメージングで調べる。この結果により、神経幹細胞が血流を介して動員され、吻合部位で神経に分化していく道筋を明らかにすることができる。
ついで埼玉大学中井教授が作製する神経活動に応じて神経が光るトランスジェニックマウス (GCaMP TG mouse) で、in vivoイメージングによる生理実験法の確立をめざしたが、GFPで腸壁内神経は光っているが、腸管を刺激しても腸壁内神経の輝度はかわらず、生理的な反応は取得できなかったので、今後は別の系のマウスで同様のことを試みる。
腸管切離吻合モデル（ラット）を用い、5-HT4受容体刺激薬の特異性を調べるためにセロトニン取り込み阻害薬(SSRI: フルボキサミン)(内因性のセロトニン増加を起こす)を作用させてその効果を検討した。その結果、セロトニン取り込み阻害薬では全く効果は得られなかったので、クエン酸モサプリドの単独効果とSSRIとの併用効果を比較検討する。
糖尿病モデルマウスに１年半以上にわたってクエン酸モサプリドを飲水させ、末梢神経障害を予防できるかどうか検討する研究を今年度当初から始めた。もし、クエン酸モサプリドが有効であれば、糖尿病患者の末梢神経障害の治療薬としての可能性が広がってくる。

研究成果

• [雑誌論文] In vivo imaging of enteric neurogenesis in the deep tissue of mouse small intestine. (2013)
  • 著者名/発表者名: Goto K
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 8 ページ: e54814 (1-8)
  • DOI: doi: 10.1371/jounal.pone.0054814
  • 査読あり
• [雑誌論文] The comparison of effects of a selective 5-HT reuptake inhibitor versus a 5-HT4 receptor agonist on in vivo neurogenesis at the rectal anasotomosis in rats. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kawahara I
  • 雑誌名: Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol 巻: 302 ページ: G588-G597
  • DOI: doi:10.1152/ajpgi.00284.2011
  • 査読あり
• [学会発表] In vivo neural regeneration and neurogenesis promoted by 5-HT4 receptor activation. (2012)
  • 著者名/発表者名: Takaki M
  • 学会等名: Neurogastroenterology and Motility 2012 Joint International Meeting
  • 発表場所: Bologna, Italy
  • 年月日: 20120906-20120908
• [学会発表] Nervous control on physiological function of the distal gut-defecation reflex mechanism in Irisawa H and Aya’s award Symposium
  • 著者名/発表者名: Takaki M
  • 学会等名: The 90th annual meeting of the Physiological Society of Japan
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] 選択的セロトニン再取り込み阻害薬とセロトニン受容体作動薬が腸壁内神経損傷後のin vivo神経再建に与える効果の比較
  • 著者名/発表者名: 川原 勲
  • 学会等名: 第５回J-FD研究会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] マウス小腸切離吻合術後の肉芽組織深部に新生した腸壁内神経系のin vivoイメージング法による解析
  • 著者名/発表者名: 後藤 桂
  • 学会等名: 第40回自律神経生理研究会
  • 発表場所: 東京