膜電位感受性色素を用いた光計測法による中枢性呼吸化学受容機構の解析

使用膜电压敏感染料通过光学测量分析中枢呼吸化学感受器机制

• 批准号: 12877014
• 负责人: 吉田 英彰
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12877014/
• 关键词: 呼吸調節; 中枢化学受容; 炭酸ガス; ラット; 脳幹; 膜電位感受性色素; 光計測; 神経細胞; 延髄; 橋; 脳ステイス

新生ラット摘出脳幹標本、脳幹スライス標本を対象とし、膜電位感受性色素を用いた高速・高空間解像度を有する光計測法により、CO_2刺激の受容部位を2次元面上におけるイメージとして同定するとともに、そこから脳幹深部への神経興奮の空間的・時間的広がり、即ち興奮伝播過程を動的画像として解析し、中枢性呼吸化学受容機構の局在部位、呼吸神経回路網との結合様式を明らかにすることを目的とした。本年度は、橋スライス標本において、青斑核、A5領域のCO_2感受性を同定し報告した。また従来より中枢呼吸化学受容の受容機構が存在している可能性が指摘されている延髄腹側表層部の神経回路網について、我々は延髄腹側最表層部小型細胞がCO_2リセプターで、そこからアセチルコリンを神経伝達物質として化学受容神経情報が呼吸リズム・パターン形成に関わるVRG領域等のより深部に存在する延髄呼吸神経回路網へと伝達されるとの仮説を提唱していたが、本年度は延髄腹側最表層部から深部延髄呼吸神経回路網への神経連絡経路の有無を解析した。幼若ラットから作成した延髄スライス標本を、蛍光膜電位感受性色素(di-4-ANEPPS)で染め、標本を酸素化人工脳脊髄液中で維持しつつ、延髄腹側表面各部の電気刺激を行い、髄内神経興奮伝播過程を光計測法により解析した。延髄腹側表面(吻腹側延髄の正中部、傍錐体部、腹外側部)の刺激点からVRG領域へと至る神経情報伝達過程を動画像として検出することに成功した。この結果は、延髄横断面内において延髄腹側表層部からVRG領域等への情報伝経路の存在を示すものと考えられた。これらの結果に基づき、延髄腹側表層部から呼吸リズム・パターン形成に関わる深部呼吸神経回路網への神経連絡システムモデルを完成させ、報告した(Journal of Applied Physiology,in press)。

New ラ ッ ト pick out 脳 dried specimens, dry 脳 ス ラ イ ス specimen を like と seaborne し, membrane potential susceptibility pigment を い た high-speed, high spatial resolution を す る optical measuring method に よ り and CO_2 stimulation の is let を 2 dimensional surface に お け る イ メ ー ジ と し て with fixed す る と と も に, そ こ か ら 脳 dry deep へ の god 経 excited の space, the time of his design が り, namely を ち excited 伝 seeding process of portrait と し て parsing し, central respiratory chemistry in part by let agency の bureau, breathing 経 god back to road network と の combined with others in type を Ming ら か に す る こ と を purpose と し た. This year 's <s:1>, bridge スラ ス ス specimen にお て て, locus comerus, and <s:1> co ₂ sensitivity を in the A5 field were co-determined and reported as た た. Chemical by ま た 従 to よ り central respiratory capacity の by let institutions exist が し て い る possibility が blame さ れ て い る delay marrow and the ventral surface of の 経 god back to the road network に つ い て, I 々 は delay marrow and ventral surface of small cells most が CO_2 リ セ プ タ ー で, そ こ か ら ア セ チ ル コ リ ン を god 経 伝 of material と し て chemical by let god 経 intelligence が breathing リ ズ ム · パ タ ー ン form に masato わ る VRG areas such as の よ り exist deep に す る delay marrow breathing 経 god back to road network へ と 伝 da さ れ る と の 仮 says the を sing し て い た が, this year's は delay marrow ventral surface most department か ら deep drawing marrow breathing 経 god back to road network へ の god 経 contact の 経 road presence of analytical し を た. If young ラ ッ ト か ら made し た delay marrow ス ラ イ ス specimen を 蛍 light membrane potential sensitivity pigment (di - 4 - ANEPPS) dye で め, specimen を acid element artificial 脳 ridge in marrow liquid で maintain し つ つ の the various parts of the delay marrow ventral surface electric line 気 stimulate を い, god 経 excited 伝 seeding process within marrow を optical measuring method に よ り parsing し た. Delay marrow ventral surface (kiss the ventral delay marrow の is central, alongside the cone, the ventrolateral) の stimulated か ら VRG field へ と to る god を 伝 経 intelligence of process animation as と し て 検 out す る こ と に successful し た. こ の results は, delay marrow within the cross-sectional に お い て delay marrow and the ventral surface of か ら VRG areas such as へ の intelligence 伝 の exist を 経 road in す も の と exam え ら れ た. こ れ ら の results に づ き, delay marrow ventral surface か ら breathing リ ズ ム · パ タ ー ン form に masato わ る deep breathing 経 god back to the road network へ の god 経 contact シ ス テ ム モ デ ル を complete さ せ, report し た (Journal of Applied Physiology, in press).

项目成果

小山田 吉孝, 伊藤 洋子, 伯野 春彦, 岡田 泰昌, 山口 佳寿博: "膜電位感受性色素を用いた新生ラット橋スライス標本における化学感受性ニューロンの分布"日本呼吸器学会雑誌. 40(増刊号). 164 (2002)

Yoshitaka Oyamada、Yoko Ito、Haruhiko Hakuno、Yasumasa Okada、Yoshihiro Yamaguchi：“使用膜电压敏感染料制备新生大鼠脑桥切片时化学敏感神经元的分布”，日本呼吸学会杂志 40（特刊）。

Yoshida H.: "Excitation propagation in the rat spinal cord : optical recording using a voltage-sensitive dye."Neuroscience Research. 24(suppl). S46 (2000)

Yoshida H.：“大鼠脊髓中的兴奋传播：使用电压敏感染料进行光学记录。”神经科学研究。

Okada Y, Chen Z, Yoshida H, Kuwana S, Jiang W, Maruiwa H: "Optical recording of the neuronal activity in the brainstem-spinal cord : application of a voltage-sensitive dye"Advances in Experimental Medicine and Biology. 499. 113-118 (2001)

Okada Y、Chen Z、Yoshida H、Kuwana S、Jiang W、Maruiwa H：“脑干脊髓神经元活动的光学记录：电压敏感染料的应用”实验医学和生物学进展。

Okada Y, Chen Z, Kuwana S: "Cytoarchitecture of central chemoreceptors in the mammalian ventral medulla"Respiration Physiology. 291. 13-23 (2001)

Okada Y、Chen Z、Kuwana S：“哺乳动物腹侧延髓中枢化学感受器的细胞结构”呼吸生理学。

岡田泰昌: "原発性肺胞低換気症候群の治療法開発を目指した基礎的検討 ニコチンの中枢化学受容機構活性化"日本呼吸器学会雑誌. 38・増刊号. 160 (2000)

Yasumasa Okada：“旨在开发原发性肺泡通气不足综合征治疗方法的基础研究：尼古丁中枢化学感受器机制的激活”，日本呼吸学会杂志 38/特刊 160（2000 年）。