胎生期から新生期にわたる呼吸中枢解析のためのマウス摘出脳幹-脊髄標本の開発

开发用于胚胎至新生儿阶段呼吸中枢分析的离体小鼠脑干脊髓标本

• 批准号: 10878152
• 负责人: 荒田 晶子
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan Organization for Medical Research (1999)Tokyo Metropolitan Institute for Neuroscience (1998)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10878152/
• 关键词: 胎生期〜新生期; ノックアウトマウス; 摘出脳幹-脊髄標本; 呼吸リズム形成機構; ホールセルパッチクランプ法; 呼吸不全; ホメオボックス遺伝子; GABA_A受容体Clチャネル; マウス; 機能的神経回路網の発達; シナプス形成

呼吸の神経回路は生まれて、すぐに呼吸し始められるように基本的なところは胎生期において完成していると考えられる。しかし、いつ呼吸リズムが生まれ、どのように発達するのかについては、ほとんど知られていない。また、胎生期にほぼ完成する呼吸系神経回路は遺伝子レベルで制御されていると考えられる。したがって、本研究では、胎生期・新生期マウス摘出脳幹-脊髄標本を開発することにより、胎生型から成熟型へのネットワーク変遷を追える実験系を確立し、呼吸不全を示す遺伝子欠損マウスの摘出脳幹-脊髄標本を併用することによって、呼吸リズム形成ネットワークの発達と遺伝子レベルの制御の解明を目的とする。本年度は、呼吸不全を示すHox11L2遺伝子欠損マウスの摘出脳幹-脊髄標本における呼吸性ニューロンネットワークの異常が中枢性であるのか、この異常が何によって引き起こされたものであるかを検討した。ホメオボックス遺伝子の1つであるHox11L2を欠損したマウスは、呼吸不全により生後24時間以内に死亡する。このマウスの呼吸パターンは吸息相が短く、呼吸リズムが速く、頻発する無呼吸によって特徴づけられた。このマウスからの摘出脳幹-脊髄標本においても同様の呼吸パターンであったため、これらは呼吸中枢の神経回路の異常により引き起こされたと考えられた。さらに、摘出脳幹-脊髄標本におけるHox11L2欠損型の吸息性活動は、ビククリン、ピクロトキシンの灌流、あるいはCl^-濃度を30%に下げたKrebs液により正常呼吸パターンへ変化した。従って、この欠損マウスにおいては、GABA_A依存性Cl^-チャネルによる異常抑制のために、ニューロン間の興奮性結合が弱められ、吸息性ニューロンのバースト形成の維持が十分にできないことが呼吸不全の一因として示唆された。

Breathing の god born 経 loop は ま れ て, す ぐ に breathing し beginning め ら れ る よ う に basic な と こ ろ は TaiShengQi に お い て complete し て い る と exam え ら れ る. し か し, い つ breathing リ ズ ム が raw ま れ, ど の よ う に 発 da す る の か に つ い て は, ほ と ん ど know ら れ て い な い. ま た, TaiShengQi に ほ ぼ complete す る respiratory god 経 loop は heritage 伝 son レ ベ ル で suppression さ れ て い る と exam え ら れ る. し た が っ て, this study で は, TaiShengQi neonatal マ ウ ス pick the 脳 dry - spinal marrow specimen を open 発 す る こ と に よ り, viviparous か ら mature へ の ネ ッ ト ワ ー ク - moving を chase え る be 験 を established し, respiratory insufficiency を shown す heritage 伝 son owe loss マ ウ ス の pick the 脳 dry - ridge を marrow specimen and す る こ と に よ っ て, breathing リ ズ ム form ネ ッ ト ワ The purpose of the を purpose of the を is explained by the 伝 descendants of the と issued by the <s:1> to make the imperial decree. This year は, respiratory insufficiency を shown す Hox11L2 heritage 伝 son owe loss マ ウ ス の pick the 脳 dry - ridge marrow specimen に お け る respiratory ニ ュ ー ロ ン ネ ッ ト ワ ー ク の abnormal が central で あ る の か, こ の abnormal が what に よ っ て lead き up こ さ れ た も の で あ る か を beg し 検 た. ホ メ オ ボ ッ ク ス posthumous son 伝 の 1 つ で あ る Hox11L2 を owe loss し た マ ウ ス は, respiratory insufficiency に よ り に within 24 time after birth death す る. こ の マ ウ ス の breathing パ タ ー ン は with short rates phase が く, breathing リ ズ ム が く and frequency 発 す る without breathing に よ っ て, 徴 づ け ら れ た. こ の マ ウ ス か ら の pick out 脳 dry - ridge marrow specimen に お い て も with others の breathing パ タ ー ン で あ っ た た め, こ れ ら は respiratory center の god 経 loop の abnormal に よ り lead き up こ さ れ た と exam え ら れ た. さ ら に, dry pick out 脳 - ridge marrow specimen に お け る Hox11L2 owe damage type の は interest sex activity, ビ ク ク リ ン, ピ ク ロ ト キ シ ン の perfusion, あ る い は Cl ^ - 30% concentration を に げ た Krebs fluid に よ り normal breathing パ タ ー ン へ variations change し た. 従 っ て, こ の owe loss マ ウ ス に お い て は, GABA_A dependability Cl ^ - チ ャ ネ ル に よ る abnormal inhibit の た め に, ニ ュ ー ロ ン の between excitatory combined with weak が め ら れ, absorption rate ニ ュ ー ロ ン の バ ー ス の form ト が very に で き な い こ と が respiratory insufficiency の due と し て in stopping さ れ た.

项目成果

Shirasawa, S., Arata, A., et al.: "Rnx (Hox11L2)-deficiency results in congenital central hypoventilation"Nature Genetics. (in press).

Shirasawa, S.、Arata, A. 等人：“Rnx (Hox11L2) 缺乏导致先天性中枢通气不足”Nature Genetics。

鬼丸 洋・荒田晶子・本間生夫: "呼吸のリズム形成:摘出脳幹-脊髄標本を用いた研究" 呼吸と循環. 46. 773-782 (1998)

Hiroshi Onimaru、Akiko Arata 和 Ikuo Honma：“呼吸节律形成：使用分离的脑干脊髓标本进行研究”呼吸与循环 46. 773-782 (1998)。

Arata,A.,Onimaru,H.,Homma,I.: "Possible synaptic connections of expiratory neurons in the medulla of newborn rat in vitro." NeuroReport. 9. 743-746 (1998)

Arata,A.、Onimaru,H.、Homma,I.：“体外新生大鼠髓质呼气神经元可能的突触连接。”

Arata,A.,Onimaru,H.,Homma,I.: "The adrenergic modulation of firings of respiratory rhythm generating neurons in medulla-spinal cord preparation from newborn rat." Experimental Brain Research. 119. 399-408 (1998)

Arata，A.，Onimaru，H.，Homma，I.：“新生大鼠髓质脊髓制剂中产生神经元的呼吸节律放电的肾上腺素能调节。”

Lindsey,B.G.,Arata,A.,Morris,K.F.,et al.: "Medullary raphe neurones baroreceptor modulation of the respiratory motor pattern in the cat." Journal of Physiology. 512. 863-882 (1998)

Lindsey,B.G.、Arata,A.、Morris,K.F.等人：“猫呼吸运动模式的中缝神经元压力感受器调节。”