神経発達-脳代謝連関におけるATP感受性カリウムチャネルの役割

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ATP感受性カリウム(K_<ATP>)チャネルは細胞内ATPの低下により開口し、そのチャネルポアはKir6.2またはKir6.1サブユニットにより形成される。Kir6.2の脳における機能について申請者らは低酸素センサーとして脳保護の役割を果たすことを示してきたが(Yamada K, et al.,Science,2001)、血管平滑筋型と言われるKir6.1の機能は不明であった。そこでKir6.1のKOマウスを用いて組織学的解析、並びに脳神経活動と局所脳血流変化の同時解析を試みた。KOマウスは野生型に比し体重が有意に軽く生後5-6週で死亡した。機能の違いを見る為にマウスのヒゲを機械刺激し、対側の皮質バレル野から神経活動を記録すると同時に興奮領域の脳血流変化をレーザードップラー法で計測したところ、KOマウスではヒゲ刺激に同期した神経活動は野生型と同様に見られたが対応する局所脳血流上昇に違いを認めた。すなわち野生型では5Hz、2秒刺激に対し血流上昇が見られるのにKOマウスでは上昇を認めず、更に4-30秒の刺激では二相性変化を示すなど野生型と異なる応答を示した。神経組織構築ならびに血管構築に野生型と違いが見られるかどうかを検討したところ、KOマウスにもバレル構造は存在し、血管構築には野生型と顕著な相違を認めなかった。以上の結果から、Kir6.1は生理的範囲でのATP変化を生じると考えられる神経活動依存的な局所脳血流増大に関与する可能性を示唆しており、Kir6.2が極端なATP変化に対して応答して生理的範囲の変化には鋭敏でない事と対照的で興味深い(Yuan, Yamada et al.,2004)。現在神経興奮時の微小脳血管弛緩をよりダイレクトに観察する目的で、脳スライスを用いて皮質神経活動を誘発し、同時に近赤外装置を用いて近傍の微小血管変化を更に解析中である。