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オプトジェネティクスを用いた神経血管連関における微小血流調節機序と虚血時の反応性

缺血期间利用光遗传学和反应性的神经血管相互作用的微血流调节机制

基本信息

批准号：
20K06929
负责人：
冨田裕
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K06929/
关键词：
オプトジェネティクス脳微小循環 Neurovascular unit 脳虚血神経科学

项目摘要

脳内ではニューロン・グリア細胞・微小血管は神経血管連関（Neurovascular unit (NVU)）を形成し、相互に連絡を取り合っている。NVUを構成するニューロン、アストロサイト、血管平滑筋、ペリサイトなどの脳微小循環調節における役割を解明するため、オプトジェネティクス手法を用いてNVUを構成する特定の細胞種だけに光感受性膜タンパク質・チャネルロドプシン2(ChR2)を発現させたマウスを用い、非侵襲的に細胞特異的に光刺激を加えて細胞を賦活し、脳微小循環調節機序を詳細に検討することを目的とする。ChR2をニューロンあるいはアストロサイトに発現させたマウスをウレタンで麻酔し、頭蓋上に波長460nmの光を照射することによって当該細胞のみを賦活化し、レーザースペックル血流計を用いて大脳半球表面の血流を連続的に記録した。光刺激によりいずれも光強度依存的に脳血流は増大し、照射部位より広範囲への伝播が認められた。薬理学的手法により、血流調節に関わる機序が異なることを明らかにした。さらに、二光子顕微鏡を用いて脳微小血管の挙動を検討した。水銀ランプの照射により、脳表軟膜動脈および実質内穿通動脈の口径変化を解析した結果、アストロサイト刺激時は脳表から実質内動脈で一様に拡張したが、ニューロン刺激時には脳表動脈と比較し実質内動脈でより顕著に拡張することを明らかにした。次に血管平滑筋(PV-ChR2)あるいは血管平滑筋とペリサイト(NG2-ChR2)にChR2を発現したマウスを用い、光照射によって脳血流の低下とその伝播、動脈の顕著な収縮反応を確認した。二光子顕微鏡下で単一細胞に光刺激を行い、収縮と伝播を観察した。さらに、直径4μmの蛍光マイクロビーズを静脈内投与し、毛細血管分岐部で一時的に停止する微小塞栓現象を見いだし、当該マウスで光照射時に主に静脈側でその現象が増大することを明らかにした。

The formation and interaction of neurovascular units (NVU) in microvascular cells NVU is composed of specific cell species, photosensitive membrane, vascular smooth muscle, vascular smooth muscle, vascular smooth The micro-cycle adjustment mechanism is discussed in detail. ChR2 is activated by light of wavelength 460nm on the skull, and blood flow is recorded on the surface of the hemisphere. The light intensity dependent blood flow increases, and the radiation site increases. It becomes clear that the mechanisms involved in pharmacological techniques and blood flow regulation are different. A new method for detecting microvascular motion is proposed. The results of the analysis of the diameter change of the soft membrane artery and the internal penetrating artery under the irradiation of mercury and the results of the analysis of the diameter change of the internal penetrating artery under the irradiation of mercury and the results of the analysis of the comparison of the diameter change of the internal penetrating artery under the irradiation of mercury and the results of the analysis of the results of The second vascular smooth muscle (PV-ChR2) is detected by the vascular smooth muscle (NG2-ChR2), and the blood flow is reduced by the light irradiation. Two photon microscopes are used to detect light stimulation in a single cell. The phenomenon of micro-blockage in the venous injection and capillary bifurcation of 4μm in diameter was observed, and the phenomenon of micro-blockage in the main venous side was increased when the light was irradiated

项目成果

期刊论文数量（31）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Optogenetic manipulation of cerebral microcirculation by transcranial photostimulation to the channelrhodopsin-2 expressing mouse brains.

通过对表达通道视紫红质 2 的小鼠大脑进行经颅光刺激来光遗传学操纵脑微循环。

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Murata J.;Unekawa M.;Kanno I.;Tomita Y.;Tanaka K.;Nakahara J.;Masamoto K.
通讯作者：
Masamoto K.

オプトジェネティクスを用いた脳微小血管の操作

利用光遗传学操纵脑微血管

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
小谷真穂;村田樹里;大石光洋;畠山菜緒;畝川美悠紀;伊澤良兼;菅野巖;冨田裕;田中謙二;中原仁;正本和人
通讯作者：
正本和人

Dynamic response of arterial diameter and red blood cell velocity in capillaries associated with cortical spreading depolarization/depression

毛细血管中动脉直径和红细胞速度的动态响应与皮质扩散去极化/抑制相关

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tang C.;Unekawa M.;Tomita Y.;Masamoto K.;Kanno I.;Nakahara J.
通讯作者：
Nakahara J.

Time Series Tracking of Cerebral Microvascular Adaptation to Hypoxia and Hyperoxia Imaged with Repeated In Vivo Two-Photon Microscopy.

通过体内双光子显微镜重复成像脑微血管对缺氧和高氧适应的时间序列跟踪。

DOI：
10.1007/978-3-030-48238-1_51
发表时间：
2021
期刊：
Adv. Exp. Med. Biol.
影响因子：
0
作者：
Sugashi T.;Niizawa T.;Suzuki H.;Takuwa H.;Unekawa M.;Tomita Y.;Kanno I.;Masamoto K.
通讯作者：
Masamoto K.

塞栓糸を用いた中大脳動脈一過性閉塞術による大脳皮質および線条体の血流動態と梗塞形成

栓塞线暂时闭塞大脑中动脉后大脑皮层和纹状体的血流动力学和梗死形成