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2013 年度 実施状況報告書

オレキシンによる脳幹呼吸調節機構の修飾作用ー幼若動物と成熟動物との比較検討ー

研究課題

研究課題/領域番号 24500380
研究機関島根大学

研究代表者

横田 茂文  島根大学, 医学部, 助教 (50294369)

キーワードオレキシン / 結合腕傍核 / 横隔神経核 / 腹側呼吸ニューロン群吻側部 / 舌下神経核 / 覚醒
研究概要

本研究では、覚醒・睡眠状態によって変化する呼吸の調節機構を理解するために、覚醒・睡眠の制御ペプチドであるオレキシンが呼吸および気道の開通性を調節する神経路に如何に作用しているかを、機能形態学的立場から追求することを目的とした。
平成25年度は、横隔神経核や腹側呼吸性ニューロン群吻側部あるいは舌下神経核に投射する結合腕傍核ニューロンとオレキシン神経終末の間に形成されるシナプスを電子顕微鏡下で解析した。成獣ラットのKolliker-Fuse (KF) 核に観察されたオレキシン陽性神経終末には、多くの大型の芯有シナプス小胞を含むものや、それと同時に小型の球形のシナプス小胞を含むものが認められた。それらの神経終末と結合腕傍核ニューロンの細胞体や樹状突起の間に形成されるシナプスのほとんどは非対称性であることが観察された。また、いくつかのオレキシン陽性神経終末は、フルオロゴールドで標識された横隔神経核や腹側呼吸性ニューロン群吻側部あるいは舌下神経核へ投射するKFニューロンとシナプスを形成することが観察された。また、結合腕傍核に多くのオレキシンレセプター2の発現が免疫組織化学的に認められた。
次に新生児期の結合腕傍核におけるオレキシン陽性神経線維の分布を解析した。新生児期は上小脳脚の発達が弱いため、成獣と同様な細胞構築が困難である。そこで、まず新生児期の結合腕傍核の同定を結合腕傍核のマーカー蛋白となるFoxP2に対する免疫組織化学およびrVRG投射ニューロンの分布を解析することにより行った。この結果を用いることにより、新生児期においてもオレキシン陽性線維が結合腕傍核に分布することを確認した。
これらの結果から、睡眠・覚醒状態を制御するオレキシンの呼吸調節における作働経路の一端が解明できたと考えられる。

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

フルオロゴールドを逆行性標識物質として用いることにより、細胞体や近位樹状突起のみならず遠位樹状突起にまで標識することができた。また、銀増感-金置換法を用いてオレキシン陽性終末に銀粒子を沈着させることで、電子顕微鏡下でフルオロゴールド陽性ニューロンとの違いを明確にすることができた。これらの方法により電子顕微鏡下で観察する際に効率的なデータの収集を行うことができた。

今後の研究の推進方策

平成26年度は引き続き電子顕微鏡による解析を行うと同時に、逆行性標識法と免疫組織を併用して横隔神経核や腹側呼吸性ニューロン群吻側部あるいは舌下神経核へ投射するニューロンがオレキシンレセプター2を発現するか否かを確認する。次に、新生児期における横隔神経核や腹側呼吸性ニューロン群吻側部あるいは舌下神経核へ投射する結合腕傍核ニューロンへのオレキシン終末の接合様態について同様の解析を行う。また、オレキシンに対する結合腕傍核ニューロンの反応を電気生理学的に解析する。

次年度の研究費の使用計画

電子顕微鏡の解析が効率よく行われたため、現状ではダイヤモンドナイフを購入していない。また、国外学会への参加をしていないために繰越額が生じた。
今年度はin situ hybridization用のprobe作成に必要な試薬および電気生理学的解析に必要な物品・薬品を購入予定である。また、電顕観察のためのダイヤモンドナイフを購入予定である。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] Anatomical and functional pathways of rhythmogenic inspiratory premotor information flow originating in the pre-Botzinger complex in the rat medulla2014

    • 著者名/発表者名
      Koshiya N, Oku Y, Yokota S, Oyamada Y, Yasui Y, Okada Y
    • 雑誌名

      Neuroscience

      巻: 268 ページ: 194-211

    • DOI

      10.1016/j.neuroscience.2014.03.002

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Standardization of size, shape and internal structure of spinal cord images: comparison of three transformation methods2013

    • 著者名/発表者名
      Fujiki Y, Yokota S, Okada Y, Oku Y, Tamura Y, Ishiguro M, Miwakeichi F
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 8 ページ: e76415

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0076415

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Glutamatergic signaling from the parabrachial nucleus plays a critical role in hypercapnic arousal2013

    • 著者名/発表者名
      Kaur S, Pedersen NP, Yokota S, Hur EE, Fuller PM, Lazarus M, Chamberlin NL, Saper CB
    • 雑誌名

      Journal of Neuroscience

      巻: 33 ページ: 1511-1520

    • DOI

      10.1523/JNEUROSCI.0173-13.2013

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Intrapancreatic ganglia neurons receive projection fibers from melanocortin-4 receptor-expressing neurons in the dorsal motor nucleus of the vagus nerve of the mouse2013

    • 著者名/発表者名
      Tsumori T, Oka T, Yokota S, Niu JG, Yasui Y
    • 雑誌名

      Brain Research

      巻: 1537 ページ: 132-142

    • DOI

      10.1016/j.brainres.2013.09.002

    • 査読あり
  • [学会発表] Orexinergic inputs to Kolliker-Fuse neurons projecting to the ventrolateral medulla and phrenic and hypoglossal nuclei in the rat2014

    • 著者名/発表者名
      横田茂文, 岡 達郎, 浅野裕彦, 安井幸彦
    • 学会等名
      第119回日本解剖学科御総会・全国学術集会
    • 発表場所
      栃木, 自治医科大学
    • 年月日
      20140327-20140329
  • [学会発表] Melanocortin-4 receptor expressing neurons in the geniculate and petrosal ganglia send their fibers to the tongue taste bud cell2014

    • 著者名/発表者名
      津森登志子, 岡 達郎, 横田茂文, 安井幸彦
    • 学会等名
      第119回日本解剖学科御総会・全国学術集会
    • 発表場所
      栃木, 自治医科大学
    • 年月日
      20140327-20140329
  • [学会発表] Lateral periaqueductal gray neurons innervate cholinergic neurons in the pedunculopontine tegmental nucleus of the rat2014

    • 著者名/発表者名
      岡 達郎, 横田茂文, 浅野裕彦, 安井幸彦
    • 学会等名
      第119回日本解剖学科御総会・全国学術集会
    • 発表場所
      栃木, 自治医科大学
    • 年月日
      20140327-20140329
  • [学会発表] 吸息-呼息切り替え機構に対するオレキシンの調節2013

    • 著者名/発表者名
      荒田晶子, 横田茂文, 下村英毅, 谷澤隆邦, 山中章弘
    • 学会等名
      第66 回日本自律神経学会総会
    • 発表場所
      名古屋, ウインク愛知
    • 年月日
      20131024-20131025
  • [学会発表] ラット中心灰白質外側部から脚橋被蓋核コリン作動性ニューロンへの投射2013

    • 著者名/発表者名
      岡 達郎, 横田茂文, 浅野裕彦, 安井幸彦
    • 学会等名
      日本解剖学会 第 68 回中国・四国支部学術集会
    • 発表場所
      米子, 鳥取大学
    • 年月日
      20131019-20131020
  • [学会発表] 結合腕傍核へ投射する孤束核ニューロンは高炭酸ガス負荷によって活性化される2013

    • 著者名/発表者名
      横田茂文, Kaur S, Vanderhorst VG, Saper CB, 安井幸彦, Chamberlin NL
    • 学会等名
      Neuro2013
    • 発表場所
      京都, 京都国際会議場
    • 年月日
      20130620-20130623
  • [学会発表] マウス舌の味蕾は膝神経節および錐体神経節に存在するメラノコルチン4受容体発現ニューロンの神経終末を受ける2013

    • 著者名/発表者名
      津森登志子, 岡 達郎, 横田茂文, 安井幸彦
    • 学会等名
      Neuro2013
    • 発表場所
      京都, 京都国際会議場
    • 年月日
      20130620-20130623

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公開日: 2015-05-28  

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