蛍光Ｃａプローブを発現する新規マウスを多種類用いた、脳血流制御機構の可視化解析

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 26460335
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 関谷 敬 東京大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (40511374)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: アストロサイト / 脳血流 / 血管平滑筋 / カルシウムシグナル

研究実績の概要

中枢神経系では、神経細胞が活動した際に、その領域の血流が増加する。この神経活動依存的な血流制御の機序を明らかにすることを目的として、血管平滑筋や、血流制御に重要だと考えられているアストロサイトおよび神経細胞に、Caインジケータを発現させたマウスを用いて、可視化解析を行っている。当該年度は、研究実施計画に基づき、血管平滑筋にCaインジケータYellowCameleonを発現させたマウスを用いることで、大脳皮質感覚野における、自発活動時および、感覚刺激による神経活動に伴う血管平滑筋の収縮弛緩の動態を可視化することに成功した。これにより、血流制御のOutputに相当する現象を詳細に捉えることが可能となった。また、血流制御に関与するとされるアストロサイトや神経細胞の活動も、同様のマウスを作成することで、詳細に捉えることに成功した。血管平滑筋の動態と、アストロサイトおよび神経細胞の活動を、時間的および空間的な相関について解析を行うことで、血流制御機構の解明に取り組んでいる。また、アストロサイトのCa活動については、今回新たに用いたマウスの可視化実験により、これまでに可視化することが難しかったアストロサイト微細突起におけるCaシグナルを、生理的な条件かつ長時間にわたり、捉えることに成功したため、このCaシグナルの自発的およ刺激依存的な活動の詳細について、動態や機序をまとめ、論文として発表した。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

血流制御に重要なアストロサイトのCaシグナルの可視化解析において、微細突起における新しいCaシグナルを同定し、論文として発表した。また、次年度に予定していた血管平滑筋およびアストロサイトの両者にCaインジケータを発現させたマウスの作製にも成功しているため。

今後の研究の推進方策

研究実施計画に基づき、血管平滑筋動態と、アストロサイトや興奮性神経細胞および抑制性神経細胞の活動の相関解析を行い、血流調節機構におけるアストロサイトや神経細胞の役割を明らかにする。

研究成果

• [雑誌論文] In vivo visualization of subtle, transient, and local activity of astrocytes using an ultrasensitive Ca2+ indicator. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kanemaru K, Sekiya H, Xu M, Satoh K, Kitajima N, Yoshida K, Okubo Y, Sasaki T, Moritoh S, Hasuwa H, Mimura M, Horikawa K, Matsui K, Nagai T, Iino M, Tanaka KF.
  • 雑誌名: Cel Reports 巻: 8(1) ページ: 311-318
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2014.05.056
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] In vivo fluorescence imaging of the cerebral cortex: techniques and applications (2015)
  • 著者名/発表者名: 関谷 敬、北島 奈美、 瀧川 健司、高木 美貴、佐藤 要、山澤 徳志子、金丸 和典、田中 謙二、廣瀬 謙造、飯野 正光
  • 学会等名: 第88回 日本薬理学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市熱田区）
  • 年月日: 2015-03-20 – 2015-03-20
  • 招待講演
• [学会発表] Use of a novel optical ATP probe for in vivo visualization of extracellular ATP wave during cortical spreading depression (2015)
  • 著者名/発表者名: 瀧川 健司、関谷 敬、佐藤 要、北島 奈美、高木 美貴、金丸 和典、坂本 寛和、並木 繁行、田中 謙二、廣瀬 謙造、飯野 正光
  • 学会等名: 第88回 日本薬理学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市熱田区）
  • 年月日: 2015-03-19 – 2015-03-19
• [学会発表] Astrocytic Ca2+ signals correlate with contraction of cerebral vascular smooth muscle cells (2015)
  • 著者名/発表者名: 北島 奈美、関谷 敬、金丸 和典、田中 謙二、飯野 正光
  • 学会等名: 第88回 日本薬理学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市熱田区）
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-18
• [学会発表] In vivo Ca2+ imaging of cortical astrocytes during ischemia using a mouse thromboembolic disease model (2015)
  • 著者名/発表者名: 高木 美貴、関谷 敬、北島 奈美、金丸 和典、山澤 徳志子、田中 謙二、飯野 正光
  • 学会等名: 第88回 日本薬理学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市熱田区）
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-18
• [学会発表] In vivo visualization of subtle, transient and local activity of astrocytes (2014)
  • 著者名/発表者名: 関谷 敬、金丸 和典、徐 明、佐藤 要、北島 奈美、吉田 慶太郎、大久保 洋平、佐々木 拓哉、森藤 暁、蓮輪 英毅、三村 將、堀川 一樹、松井 広、永井 健治、田中 謙二、飯野 正光
  • 学会等名: 国際シンポジウムVMT2014
  • 発表場所: 伊藤国際学術研究センター（東京都文京区）
  • 年月日: 2014-12-06 – 2014-12-07
• [学会発表] 脳血管平滑筋の生体内Ca2+イメージングによるアストロサイトの脳血流制御機構解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 北島 奈美、関谷 敬、金丸 和典、田中 謙二、飯野 正光
  • 学会等名: 第24回 日本循環薬理学会
  • 発表場所: 山形テルサ（山形県山形市）
  • 年月日: 2014-12-05 – 2014-12-05
• [学会発表] 血栓塞栓モデルを用いた脳虚血時アストロサイトのin vivo Ca2+イメージング (2014)
  • 著者名/発表者名: 高木 美貴、関谷 敬、北島 奈美、金丸 和典、山澤 徳志子、田中 謙二、飯野 正光
  • 学会等名: 第131回 日本薬理学会関東部会
  • 発表場所: 横浜市立大学福浦キャンパス（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-10-11 – 2014-10-11
• [学会発表] 異常興奮時の大脳皮質における細胞外ATPウェーブの可視化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 要、関谷 敬、瀧川 健司、坂本 寛和、有吉 哲郎、並木 繁行、田中 謙二、廣瀬 謙造、飯野 正光
  • 学会等名: 第131回 日本薬理学会関東部会
  • 発表場所: 横浜市立大学福浦キャンパス（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-10-11 – 2014-10-11
• [備考] 細胞分子薬理学教室HP
  • URL: http://calcium.cmp.m.u-tokyo.ac.jp/index.html