Mechanism of maintanance of brain temperature

脑温度维持机制

基本信息

批准号：
22K06434
负责人：
柴崎貢志
金额：
$ 2.66万
依托单位：
University of Nagasaki
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06434/
关键词：
脳内温度アストロサイト TRPV4 温度 TRP チャネルグリア脳機能

项目摘要

温度は様々な生理機能に影響を与える生体の恒常性維持において、最も重要な因子の一つである。申請者は脳局所ごとに他領域よりも1-2℃高い領域が存在することも見いだした（J. Neurosci. 2018a, 2018b）。これらの知見より、世界で初めて脳内には特殊な温度不均一性が存在することが示された。しかしながら、温度不均一性がどのように産み出されるのか？とその存在意義が不明のままである。この疑問を解き明かすために、培養ニューロン、アストロサイトをWTマウスから調製し、それらの細胞を生理学的温度（37℃）にインキュベートした際に1細胞内の温度分布がどのような局在を示すのかを解析・比較した。ニューロンは全てが均一な温度動態であった。一方、アストロサイトでは、冷たい細胞集団が全体の50％程度存在していることを明らかにした。これまでは、脳ラジエター仮説に基づき、温まった脳内を血流循環で放熱し、脳平均温度を一定に保つと信じられてきた。しかしながら、果たしてこれは真実であろうか？熱を吸収できる特殊な冷たいアストロサイトが存在し、これらの細胞群と血流循環・放熱の相乗作用で脳温を保つという可能性が浮かびあがった。本年度の研究知見の着目すべき点は、環境温度（＝体温）よりも冷たいアストロサイトが存在する点である。発熱を血流循環・放熱するだけで、脳冷却が本当に可能なのであろうか？今回見出された冷たいアストロサイトが脳内で特殊吸熱源となっており、これらの特殊生理作用の総アウトプットとして、脳が効果的に冷却され、一定の脳温が保たれる可能性が高い。

温度是维持影响各种生理功能的活生物体中稳态的最重要因素之一。申请人还发现，每个大脑区域的面积比其他区域高1-2°C（J.Neurosci。2018a，2018b）。这些发现表明，世界第一次在大脑中有特殊的温度异质性。但是，温度异质性如何发生？它的理由仍然未知。为了解决这个问题，从WT小鼠中制备了培养的神经元，星形胶质细胞，并进行分析和比较，以确定一个细胞在生理温度（37°C）下孵育一个细胞中温度分布的定位。所有神经元都有均匀的温度动力学。另一方面，据揭示了冷细胞种群存在于星形胶质细胞中的约50％。到目前为止，一直认为，基于脑散热器假设，通过血液循环散发热量，并且平均脑温度保持恒定。但是，这真的是真的吗？有一些特殊的冷星形胶质细胞可以吸收热量，并且这些细胞能够通过血液循环和散热的协同作用来维持大脑温度的可能性。在今年的研究发现中要注意的一件事是，星形胶质细胞比环境温度（=体温）冷。仅通过循环和散发发烧来冷却大脑吗？这次发现的冷星形胶质细胞是大脑中特殊的吸收来源，并且作为这些特殊生理作用的总输出，大脑可能有效地冷却并保持恒定的大脑温度。