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

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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。