遺伝子工学を用いた孤束核嚥下ニューロンの網羅的解析

嚥下障害の改善は健康長寿実現のための重要課題であり、嚥下を形成する神経回路の全貌を知ることは、嚥下機能改善の手立てを考える上で非常に重要である。本研究は、嚥下の中枢パターン発生器と考えられている延髄孤束核のニューロンがどのように嚥下を形成しているのかという問いに答えるため、脳幹へのアプローチが容易で、嚥下機能を傷害しても標本の状態が悪化しないラット除脳灌流標本を用いて、孤束核嚥下ニューロンの活動および機能を網羅的に調べることを目的とする。2022年度には、脳幹背側部における嚥下関連ニューロンの存在を網羅的に調べるため、ラット脳幹背側部へのアデノ随伴ウイルスAAV1.Syn.GCaMP6f.WPRE.SV40の注入により、孤束核ニューロンにカルシウム感受性タンパクであるGCaMP6fを発現させた。このラットで除脳動脈灌流標本を作成し、嚥下に伴う脳幹背側部ニューロンの活動パターンを、細胞内カルシウムイオン濃度の上昇による蛍光強度の変化をリアルタイムイメージングすることで調べた。上喉頭神経の電気刺激により応答するニューロンは、前庭神経核や孤束核を含む、Obexの吻側0-4 mmの範囲に広く分布していた。一方、電気刺激による誘発嚥下に関連して蛍光変化が起こるニューロンは、Obexの吻側0-2 mmの範囲に集中しており、特に孤束核の吻側内側部と中心外側部に局在していた。また、孤束核の嚥下に関連するニューロンの多くが、吸息活動に一致した活動も示す事が明らかとなった。

嚥下障害の改善は健康長寿実現のための重要課題であり、嚥下を形成する神経回路の全貌を知ることは、嚥下機能改善の手立てを考える上で非常に重要である。本研究は、嚥下の中枢パターン発生器と考えられている延髄孤束核のニューロンがどのように嚥下を形成しているのかという問いに答えるため、脳幹へのアプローチが容易で、嚥下機能を傷害しても標本の状態が悪化しないラット除脳灌流標本を用いて、孤束核嚥下ニューロンの活動および機能を網羅的に調べることを目的とする。2022年度には、脳幹背側部における嚥下関連ニューロンの存在を網羅的に調べるため、ラット脳幹背側部へのアデノ随伴ウイルスAAV1.Syn.GCaMP6f.WPRE.SV40の注入により、孤束核ニューロンにカルシウム感受性タンパクであるGCaMP6fを発現させた。このラットで除脳動脈灌流標本を作成し、嚥下に伴う脳幹背側部ニューロンの活動パターンを、細胞内カルシウムイオン濃度の上昇による蛍光強度の変化をリアルタイムイメージングすることで調べた。上喉頭神経の電気刺激により応答するニューロンは、前庭神経核や孤束核を含む、Obexの吻側0-4 mmの範囲に広く分布していた。一方、電気刺激による誘発嚥下に関連して蛍光変化が起こるニューロンは、Obexの吻側0-2 mmの範囲に集中しており、特に孤束核の吻側内側部と中心外側部に局在していた。また、孤束核の嚥下に関連するニューロンの多くが、吸息活動に一致した活動も示す事が明らかとなった。