Regulatory mechanism of spatiotemporal coordination of gastrointestinal motility and its medical application

本研究では、消化管運動の時空間的強調性における「括約筋」制御の分子機構を以下の3つに分けて検討する。[1] 消化管運動の時空間的協調性における下部食道括約筋の役割の解明:嚥下により食塊が咽頭から食道に入ると、機械受容チャネルと迷走神経を介した下部食道括約筋の時空間的協調的な弛緩反応が誘導されるが、分子機構は不明である。本研究では、対照患者より得られた臨床検体を用いた遺伝子発現解析により、約10種類の機械受容チャネルの発現を明らかにした。一方、無刺激時の下部食道括約筋の収縮性維持について、非括約筋では無刺激時のミオシン軽鎖リン酸化レベルがわずか数%程度であるにもかかわらず、下部食道括約筋では約20%に認められた。[2] 中枢神経による消化管括約筋機能の制御機構の解明:排便機能を担う肛門括約筋は中枢神経にある排便中枢により制御されているが、分子機構は不明である。本研究では、排便中枢の局在および機能的役割の解析に着手した。逆行性トレーサーである仮性狂犬病ウイルスや光遺伝学的手法により、CRH/VGluT2 活性化が肛門括約筋調節に関与すること、TH 活性化は直腸肛門調節に関与しないことが示唆された。以上により、肛門括約筋調節を担う排便中枢は、バリントン核（Bar）であり、CRH と VGluT2 発現ニューロンが排便に関与することが示唆された。[3] 数理モデルによる消化管運動の時空間的協調性の制御機構の統合的理解：FitsHugh-Nagumo方程式を応用して高解像度食道内圧検査で可視化した食道の正常運動を模倣するプロトタイプの数理モデルを開発した。本数理モデルにより、食道無蠕動と一部の食道アカラシアの内圧波形が再現可能であった。

本研究では、消化管運動の時空間的強調性における「括約筋」制御の分子機構を以下の3つに分けて検討する。[1] 消化管運動の時空間的協調性における下部食道括約筋の役割の解明:嚥下により食塊が咽頭から食道に入ると、機械受容チャネルと迷走神経を介した下部食道括約筋の時空間的協調的な弛緩反応が誘導されるが、分子機構は不明である。本研究では、対照患者より得られた臨床検体を用いた遺伝子発現解析により、約10種類の機械受容チャネルの発現を明らかにした。一方、無刺激時の下部食道括約筋の収縮性維持について、非括約筋では無刺激時のミオシン軽鎖リン酸化レベルがわずか数%程度であるにもかかわらず、下部食道括約筋では約20%に認められた。[2] 中枢神経による消化管括約筋機能の制御機構の解明:排便機能を担う肛門括約筋は中枢神経にある排便中枢により制御されているが、分子機構は不明である。本研究では、排便中枢の局在および機能的役割の解析に着手した。逆行性トレーサーである仮性狂犬病ウイルスや光遺伝学的手法により、CRH/VGluT2 活性化が肛門括約筋調節に関与すること、TH 活性化は直腸肛門調節に関与しないことが示唆された。以上により、肛門括約筋調節を担う排便中枢は、バリントン核（Bar）であり、CRH と VGluT2 発現ニューロンが排便に関与することが示唆された。[3] 数理モデルによる消化管運動の時空間的協調性の制御機構の統合的理解：FitsHugh-Nagumo方程式を応用して高解像度食道内圧検査で可視化した食道の正常運動を模倣するプロトタイプの数理モデルを開発した。本数理モデルにより、食道無蠕動と一部の食道アカラシアの内圧波形が再現可能であった。