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聴覚機能を支える蝸牛上皮層膜電位特性の成立機構と生理的役割の解析

支持听觉功能的耳蜗上皮膜电位特征的建立机制及生理作用分析

基本信息

批准号：
25893075
负责人：
緒方元気
金额：
$ 1.75万
依托单位：
Niigata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-08-30 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、実験と計算科学を駆使し、内リンパ液高電位を支える血管条外層の電位(+5 mV)の維持機構の解明を目的とした。まず、数理モデルによる外層基底側膜の輸送分子阻害時の表現型の予測現行のモデル上で、外層基底側膜に設定しているK+取込み輸送体(Na+,K+-ATPase・NKCC)の活性を10%に低下させると、K+循環がこの場所で障害されることで外層内のK+濃度が減少し、頂上膜のK+拡散電位およびISの電位の低下を介して内リンパ液高電位も大きく減少した。加えて、K+取込み輸送体を様々な度合いで阻害した場合や、Na+,K+-ATPaseとNKCCの一方を阻害した場合などモデルを用いて検討した。しかし、外層基底側膜のNa+,K+-ATPaseとNKCCを含めた数理モデルでは、膜電位の変化が再現できなかった。そのため、再度電気生理学的手法を用いて検証を行った。申請者のグループは、in vivo実験系で薬物を用いた電気生理学的手法により、外層基底側膜に発現するNa+,K+-ATPaseの寄与について研究を行い、内リンパ液高電位とK+循環への寄与を明らかにした。具体的には、Na+,K+-ATPaseの阻害薬であるウアバインを投与し、外層基底側膜のK+濃度が低下することを確認できた。さらに、同部位におけるNKCCの役割を、NKCC選択的阻害薬を用いて検証した。その結果、外層基底側膜のK+濃度は、阻害薬の投与後も低下を認めず、これまでK+循環や内リンパ電位に関係すると考えられて来たNKCCが、実際には殆ど寄与していないことが実験により明らかとなった。今後、この結果を元に数理モデルの改変を行い、更にこの現象を考察する予定である。

The purpose of this study is to clarify the mechanism for maintaining the potential (+5 mV) of the outer layer of the vascular strip. Prediction of the Expression Pattern of the Transport Molecular Barrier of the Outer Substrate Side Film in the Presence of the K+ Transport Medium in the Outer Substrate Side Film (Na+,K+-ATPase·NKCC) activity decreased by 10%, K+ cycling was impaired in this area, K+ concentration in the outer layer decreased, K+ dispersion potential in the top membrane decreased, IS potential decreased, and K + cycling in the inner layer decreased. In addition, K+-ATPase and NKCC can be used to inhibit the formation of a complex transport system. Na+,K+-ATPase and NKCC in the outer basal membrane are included in the mathematical model, and the membrane potential is reproduced. The method of electrophysiology is used to test and verify the results. The applicant's research on the formation of Na+,K+-ATPase in the outer basal membrane and the formation of K+-cycle in the inner membrane is carried out in vivo. Specific Na+,K+-ATPase inhibition factors were identified, and K+ concentration in the outer basal membrane was determined to be low. In addition, the NKCC's service cut and NKCC's selection resistance test in the same part are verified. As a result, the K+ concentration in the outer substrate film is low, and the K+ cycle potential is low. In the future, the results of this study will be discussed in detail.