Phox2b-EYFP及び光感受性イオンチャネル導入ラットを用いた呼吸中枢の解析

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25430012
• 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): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: Phox2b / EYFP / 呼吸リズム / トランスジェニックラット / カルシウムイメージング / オプトジェネティクス

研究実績の概要

転写因子Phox2b遺伝子は，CO2感受性を持つ腹側延髄呼吸性ニューロン（pFRG）に特異的に発現する．本研究の目的は，Phox2b遺伝子の発現制御領域下に蛍光タンパク質(EYFP)を発現させたトランスジェニック (Tg) ラットおよび，光感受性イオンチャネルを発現させたTgラットを用いて，延髄呼吸中枢の神経回路の動作特性を明らかにすることにある．現在，昭和大学実験動物センターにおいて，Phox2b_EYFP-2A_CreERT2 RecBAC Tgラット（Phox2b-EYFP-Cre），Phox2b_tTA-2A-Cre RecBAC Tgラット（Phox2b-tTA-Cre），CAG-loxP-Stop-loxP-Arch/Rosa BAC Tgラット(LoxP Arch)，CAG-loxP-Stop-loxP-ChRGR BAC Tgラット(ChR2)などのトランスジェニックラットを維持管理している．平成27年度は，Phox2b-EYFP-Creラットを用いて，カルシウムイメージング（カルシウム感受性色素としてRhod-4をロードした）による，pFRGのPhox2b-EYFPニューロンのバースト形成機構の解析を進め，バースト形成のEYFP陽性細胞がPre-Iニューロンであることを確認した．さらに，Phox2b-tTA-Cre Tg ラットとLoxP Arch Tgラットを掛け合わせて生まれてくる新生児ラットで光感受性チャネル（Arch）を発現したものから摘出した脳幹－脊髄標本を用いて，オプトジェネティクスによる呼吸リズム形成の神経機構の解析が有効であることの確認を行った．

研究成果

• [雑誌論文] Uric acid, indoxyl sulfate, and methylguanidine activate bulbospinal neurons in the RVLM via their specific transporters and by producing oxidative stress. (2015)
  • 著者名/発表者名: Oshima N, Onimaru H, Matsubara H, Uchida T, Watanabe A, Takechi H, Nishida Y, Kumagai H.
  • 雑誌名: Neuroscience 巻: 304 ページ: 133-145
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2015.07.055
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Phox2b BAC Transgenic Rat Line Useful for Understanding Respiratory Rhythm Generator Neural Circuitry. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ikeda K, Takahashi M, Sato S, Igarashi H, Ishizuka T, Yawo H, Arata S, Southard-Smith EM, Kawakami K, Onimaru H.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10 ページ: 1-23
  • DOI: doi: 10.1371/journal.pone.0132475
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Long-lasting facilitation of respiratory rhythm by treatment with TRPA1 agonist, cinnamaldehyde. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tani M, Yazawa I, Ikeda K, Kawakami K, Onimaru H.
  • 雑誌名: J Neurophysiol. 巻: 114 ページ: 989-998
  • DOI: doi: 10.1152/jn.00282.2015.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Effects of oxamate on spinal seizure-like activity and medullary respiratory neurons in the brainstem-spinal cord preparation from newborn rats (2016)
  • 著者名/発表者名: Shih Tien Lin, Hiroshi Onimaru
  • 学会等名: 第93回日本生理学会大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2016-03-22 – 2016-03-24
• [学会発表] Analysis of neuronal network of medullary respiratory center in transgenic rats expressing Archaerhodopsin in Phox2b expressing cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Onimaru, Keiko Ikeda, Lin Shih-tien, Masaaki Ogawa, Kan-ichiro Ihara, Kazuto Kobayashi, Kiyoshi Kawakami
  • 学会等名: 第93回日本生理学会大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2016-03-22 – 2016-03-24
• [学会発表] Expression of vesicular glutamate transporters 1 and 2 in the inspiratory interneuron in the thoracic spinal cord of the neonatal rat (2015)
  • 著者名/発表者名: Makito Iizuka, Keiko Ikeda, Hiroshi Onimaru, Kiyoshi Kawakami, Masahiko Izumizaki
  • 学会等名: 第38回日本神経科学会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [学会発表] Suppression of seizure-like bursting activity by riluzole. (2015)
  • 著者名/発表者名: Shih Tien Lin, Hiroshi Onimaru
  • 学会等名: 第38回日本神経科学会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-07-28 – 2015-07-31