マウス呼吸神経回路発達過程におけるGABAの役割

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13680882
• Research Institution: Teikyo University
• Principal Investigator: 桑名 俊一 帝京大学, 医学部, 講師 (70129998)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡田 泰昌 慶應義塾大学, 医学部, 講師 (80160688) ; 長井 孝紀 慶應義塾大学, 医学部, 教授 (50130026) ; 菅原 美子 帝京大学, 医学部, 講師 (20082191)
• Keywords: GABA / GAD / ノックアウトマウス / 呼吸リズム / 呼吸パターン / 高炭酸ガス応答 / 単離脳幹脊髄標本 / 低酸素応答

Research Abstract

本研究は、呼吸神経回路の発達過程におけるGABAの役割を解明するため、GAD67(GABA合成酵素;グルタミン酸デカルボキシラーゼ)ノックアウトマウス(GAD67-/-)を用い、その中枢性の呼吸調節について胎生期から新生期まで経時的に検討することを目的としている。GAP67-/-マウスは出生後数時間以内に死亡するが、これは上気道奇形(口蓋裂)に伴う換気障害によるものと考えられていた。昨年度は、GAD67-/-新生マウスは大きなgasp様呼吸とそれに続く不規則で浅くて速い異常呼吸を示すことを報告した。本年度は、GAD67-/-マウスのCO_2呼吸増強反応、低O_2呼吸抑制反応、すなわち呼吸の化学感受性について解析を行った。whole body plethysmography法により測定されたin vivo GAD67-/-マウスにおける呼吸の化学感受性は、ワイルドタイプ(GAD67+/+)に比し減弱していた。更に、in vitro脳幹脊髄標本を作成し、高CO_2液、低O_2液灌流に対する呼吸出力応答を検討したところ、GAD67-/-マウスにおいて化学感受性の減弱傾向が認められた。このことから、GABAは新生マウスのCO_2呼吸増強反応、低O_2呼吸抑制反応に重要な役割を果たしていると思われた。これまでの結果からGAD67-/-は気道の形態異常だけでなく中枢性の呼吸調節機構においても機能異常をもつことが確認された。胎児期における中枢神経内のGABA欠乏は呼吸神経回路網機能の発達障害(未熟性)を惹起すると考えられた。

Research Products

• [Publications] Okada Yasumasa: "Anatomical arrangement of hypercapnia-activated cells in the superficial ventral medull of rats"J Appl. Physiol.. 93. 427-439 (2002)
• [Publications] Kuwana Shun-ichi: "Respiratory responses to hypercapnia and hypoxia in neonatal GAD67 deficient mice"Jpn. J. Physiol. 52(Suppl). s87 (2002)
• [Publications] Kuwana Shun-ichi: "Role of GABA in the hypoxic ventilatory depression : studies in GAD67-deficient neonatal mice"Neuroscience Res.. 26(Suppl)(in press). (2002)
• [Publications] Natusi Teijiro: "Effects of nicotine and nicotinic receptor antagonists on central respiratory chemosensitivity in the in vitro neonatal rat brainstem-spinal cord"Jpn J Physiol. 52(Suppl). S87 (2002)
• [Publications] Sugawara Yoshiko: "Respiratory activation induced by local application of nicotine on the ventral surface of the medulla"Neuroscience Res.. 26(Suppl)(in press). (2002)
• [Publications] 岡田 泰昌: "呼吸性酸塩基平衡障害と電解質異常"臨床医. 29. 313-316 (2003)