消化器機能を制御する交感神経系の特定と光遺伝学による制御

利用光遗传学识别控制胃肠功能和控制的交感神经系统

基本信息

批准号：
21K15211
负责人：
播磨有希子
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

脊髄損傷などによって起こるさまざまな臓器機能不全は、患者のQOLを著しく低下させるにも関わらず治療法はほとんど調べられていない。しかし交感神経の操作によって臓器機能を自在に制御することができるようになれば、それらの問題を解決できるかもしれない。交感神経は、脊髄に存在する節前神経から出発し、節後神経を介して臓器機能を制御する2段階構造を持つことが知られている。2020年のNature neuroscience誌に報告された脊髄における一細胞解析の結果から、節前神経の遺伝学的な特徴には多様性があることが報告されたが、それらの臓器特異性についてはまだ調べられていない。そこで、昨年度は消化器に軸索を投射する節後神経に着目し、それらの細胞体が集積する腹腔・上腸管膜神経節に逆行性のAAVを直接注入することにより節前神経を蛍光標識した。その結果、標識細胞では古典的な節前神経のマーカーであるnNosは発現しておらず、Cartptという遺伝子を発現していることが明らかになった。そこで、今年度はCartpt-iresCreマウスを作製し、Cartpt陽性節前神経の薬理学的な活性化を行った。具体的には、Cartpt-iresCreマウスの脊髄にAAV8-hSyn-DIO-hM3Dq(Gq)-mCherryをinjectionし、約2-3週間後にCNOを投与することにより腸機能や血糖値の測定を行った。その結果、Cartpt陽性節前神経を活性化させると、腸機能が低下したが、血糖値は変化しなかった。全ての節前神経はChAT陽性であることが知られているため、ChAT-iresCreマウスを用いて同様の実験を行った結果、腸機能の低下、そして血糖値の上昇が確認された。つまり、これらの結果から、Cartpt陽性の交感神経節前神経は消化器機能を特異的に制御することが明らかになった。

尽管由脊髓损伤引起的各种器官功能障碍，例如由脊髓损伤引起的功能，大大降低了患者的生活质量，但很少研究治疗方法。但是，如果可以通过操纵交感神经系统来自由控制器官功能，则可以解决这些问题。众所周知，交感神经具有两个结构阶段，这些阶段是从脊髓和控制器官功能通过旋转后神经开始的神经前神经开始的。《自然神经科学》杂志报道的2020年单细胞分析的结果报告说，gangionic神经的遗传特征有多种多样，但尚未研究它们的器官特异性。因此，去年，我们专注于将轴突投射到消化系统中的神经后神经，并通过将逆行AAV直接注入腹膜和上肠膜神经神经节中，并通过将逆行的AAV注射到这些细胞积聚的腹膜和上肠膜神经神经节中，将荧光标记为gangionic神经。结果表明，nNOS是前神经前神经的经典标志物，在标记的细胞中未表达，但表达了基因cartpt。因此，今年我们创建了Cartpt-Irescre小鼠，并在药理学上激活了Cartpt阳性前神经神经。具体而言，将AAV8-HSYN-DIO-HM3DQ（GQ）-Mcherry注入了Cartpt-Irescre小鼠的脊髓，大约2-3周后给予CNO，以测量肠功能和血糖水平。结果，手推车阳性前神经的激活会导致肠道功能受损，但血糖水平没有改变。由于已知所有前神经神经都是聊天阳性的，因此使用Chat-Irescre小鼠进行了类似的实验，并且确认了肠功能下降和血糖水平的升高。换句话说，这些结果表明，手推车阳性交感神经前神经专门调节消化功能。