腸ぜんどう運動の確立機構

肠道蠕动的建立机制

基本信息

批准号：
19J13369
负责人：
鹿谷有由希
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J13369/
关键词：
腸管蠕動運動カハール介在細胞腸管神経

项目摘要

成体において腸管がその機能を発揮するために、蠕動運動は大きな役割を果たしている。蠕動運動は食べ物を必要としない胚発生期から見られることが知られているが、それがどのように確立されるのかについては、ほとんど分かっていない。本研究により、胚発生期の腸管では発生が進むにつれて、蠕動運動の発信源である起点が特定の位置に定まっていくことが明らかとなった。そこで、起点の位置が定まることの生物学的な意義を調べるために、腸管内を満たす体液の動きを蛍光インクによって可視化した。すると、起点の位置が決定しているとき腸管内容物は前方から後方へスムーズに運ばれるが、起点の位置をランダムにさせると著しく停滞することが明らかとなった。次に、起点の位置決定機構を明らかにするために、腸壁内に存在する腸管神経とカハール介在細胞（Interstitial cells of Cajal : ICC）に着目した。本研究から、これらの細胞は腸管全体に一様に分布し、起点の位置とは相関がないことが示された。そこで腸管神経およびICCの活性と起点の現れる位置に関連がないかを調べるために、これらの細胞が活性化するときに細胞内カルシウム濃度の上昇が見られることから、GCaMP6sによるカルシウムシグナルの可視化を行った。その結果、起点の位置がまだ定まっていない時期の腸管では、蠕動運動による筋肉の収縮と同調したカルシウムシグナルの発火とは別に、ランダムな発火が見られた。一方で起点の位置が決定される頃になると、蠕動運動と独立したカルシウムシグナルのランダムな発火は見られなかった。以上のことから、このようなランダムな発火の消滅が、起点位置の限局に関係しているのではないかと考えている。さらに、オプトジェネティクスを用いて細胞活性を人為的に操作するために、必要となるコンストラクトの作製および実験環境の整備を行った。

蠕动在成年人的肠道功能中起主要作用。众所周知，蠕动是从一个无食物的胚胎阶段可以看出的，但对建立的方式知之甚少。这项研究表明，随着胚胎发育过程中肠道的发育进展，蠕动的起源是在特定位置确定的。因此，为了研究确定起点的生物学意义，使用荧光墨水可视化填充肠道的体液的运动。这表明，当确定起点时，肠含量是从前部到后部的，但是当起点是随机的时，它就会显着停滞。接下来，为了阐明原点定位的机理，我们专注于肠壁中存在的Cajal（ICC）的肠神经和间质细胞。这项研究表明，这些细胞在整个肠道中均匀分布，与原点的位置无关。因此，为了研究肠神经和ICC的活性与起源出现的位置之间是否存在任何关联，我们通过GCAMP6S可视化钙信号，因为当激活这些细胞时，观察到细胞内钙浓度的增加。结果，除了发射与蠕动引起的肌肉收缩同步的钙信号外，在尚未确定起点的时候，在肠道中观察到随机射击。另一方面，确定起点时，未观察到与蠕动无关的钙信号的随机触发。从上面可以看出，这种随机火的消失可能与原点的有限位置有关。此外，准备了必要的构造和实验环境，用于使用光遗传学人为地操纵细胞活性。