体液恒常性維持に関わる神経回路機構の解明

阐明参与维持体液稳态的神经回路机制

• 批准号: 14J00037
• 负责人: 松田 隆志
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: The Graduate University for Advanced Studies
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J00037/
• 关键词: 脳弓下器官; 体液恒常性; 塩分摂取行動; アンジオテンシン; Nax; 光遺伝学; 恒常性; 高頻度逆行性レンチウイルス; 遺伝子改変マウス

本研究では体液恒常性維持における塩分摂取行動を制御する神経回路機構を明らかにすることを目的とし、脳弓下器官(SFO)の神経細胞が構成する神経回路の役割や機能の解明に取り組んだ。昨年度の研究から、SFOにおいて、塩分摂取を誘導するホルモンであるアンジオテンシン II(Ang II)の受容体(AT1a)を発現している神経細胞が情動系神経核Xに投射しており、この神経細胞特異的にAT1aを欠損させたマウスでは塩欠乏時における食塩水の摂取量が減少することが分かっていた。本年度の研究では、SFOから神経核Xに投射する神経細胞(SFO-X神経細胞)の活動を光遺伝学を用いて操作できるマウスを作成して塩分摂取行動の解析を行った。SFO-X神経細胞に光駆動性プロトンポンプを発現させ神経活動を光で抑制すると、塩欠乏時の塩分摂取行動が抑制された。正常なマウスは脱水時において塩分摂取を避ける行動を示すが、SFO-X神経細胞に光駆動性陽イオンチャネルを発現させ神経活動を光で活性化すると、脱水時においても塩分摂取行動が促進された。また、電気生理学的実験から、SFOにおいて、ナトリウム(Na)レベルセンサーのNaxがSFO-X神経細胞の活動を抑制性神経細胞を介してNa濃度依存的に抑制していることが示唆された。以上の結果から、SFOから神経核Xに投射するAT1a発現細胞が塩分摂取行動を制御していること、さらにその神経活動はNaxによって体液Na濃度依存的に制御されていることが明らかとなった。これらは、体液状態をモニターしているSFOから塩分摂取行動を制御する神経回路をその調節機構とともに明らかにした世界で初めての成果である。今回の研究は、体液Na恒常性に関わる脳の制御機構の理解を大きく進めたものであり、食塩感受性高血圧などの疾患に対する予防や治療法開発につながる。

The purpose of this study is to clarify the mechanisms and functions of the neural circuits that control the maintenance of fluid homeostasis and the neural cells that make up the subarcuate organ (SFO). In the past year's study, SFO was found to induce the expression of receptor AT1a in neurons, which is an emotional system of neurons. The expression of AT1a in neurons was found to be deficient in SFO, which was found to decrease the amount of water taken from neurons. This year's research focuses on the analysis of the activity of SFO neurons (SFO-X neurons) and their application in optical engineering. SFO-X cells are photoactive, and their photoactivity is inhibited when they are deficient. The activity of SFO-X cells is activated by light. The activity of SFO-X neurons is inhibited by inhibitory neurons mediated by Na concentration-dependent inhibition. As a result, SFO and AT1a showed that the cellular activity of the brain was controlled by Na concentration in body fluid. The state of body fluid is controlled by SFO, and the results of body fluid regulation are analyzed. The present study is aimed at improving the understanding of Na constancy in body fluids and the mechanism of its control, and at developing preventive and therapeutic methods for food-sensitive hypertension.

项目成果

Central pathway from the subfornical organ controls salt-intake behavior

穹窿下器官的中枢通路控制盐摄入行为

• 发表时间: 2015
• 作者: 丸山隼輝;宮本洋子;前田健;小川寛人;迫田義博;高田礼人;松田隆志
• 通讯作者: 松田隆志

Identification of a neural circuit for salt-intake control

盐摄入控制神经回路的识别

• 发表时间: 2014
• 作者: 松田隆志