顕微鏡解析と数値流体力学による水頭症の原因解明に向けたモンロー孔付近の流体解析

使用显微分析和计算流体动力学对门罗孔附近的流体进行分析以阐明脑积水的原因

• 批准号: 22K12780
• 负责人: 上野 裕則
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Aichi University of Education
• 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-22K12780/
• 关键词: 繊毛; 脳室; 水頭症; ダイニン

本研究課題の目的は、脳室内の流体解析と数値流体力学を用いて水頭症の原因を解明する事である。現在まで、脳室に存在する繊毛の運動不全によって水頭症の症状が現れることが報告されているが、なぜ繊毛運動の異常が水頭症を引き起こすかは謎であった。しかし、申請者によるこれまでの研究により、この水頭症の原因が側脳室と第３脳室を繋ぐモンロー孔近傍の流れであるという可能性を見出している。今年度は主に側脳室と第3脳室における抗アセチル化チューブリン抗体と抗DNAH1抗体を用いて間接蛍光抗体法による免疫染色を行い、野生型マウスとDpcdノックアウトマウスのそれぞれの脳組織における両者のタンパク質レベルでの発現量を解析した。その結果、側脳室と第3脳室の繊毛にDNAH1が局在していることが分かり、さらにDpcdノックアウトマウスの側脳室ではDNAH1の蛍光が弱くなることが分かった。野生型マウスとDpcdノックアウトマウスの両者でDNAH1の蛍光強度を定量的に解析したところDpcdノックアウトマウスではDNAH1の蛍光強度が野生型マウスと比べおおよそ半分に減少していることが分かった。しかし、第3脳室では約5％ほどDpcdノックアウトマウスの方が蛍光強度が増加していることが分かった。この結果から、脳室ごとにダイニン重鎖の繊毛における発現量に違いがあることが分かった。水頭症は主に側脳室が肥大し、第3脳室ではあまり変化が見られないことから、ダイニン重鎖の発現量が関与している可能性が考えられる。また、クライオ電子線トモグラフィー法による脳室繊毛の構造解析を開始しており、すでに野生型の傾斜像の撮影に成功しており、今後の研究の進展が期待される。

The purpose of this research is to analyze the fluid in the chamber and explain the cause of water head syndrome by using numerical fluid dynamics. The symptoms of head syndrome due to incomplete hair movement are reported. The applicant's research on the causes of the water head syndrome was carried out in the third chamber and the third chamber. In this year, anti-DNAH antibody and anti-DNAH 1 antibody were detected by indirect immunostaining in the main and third chambers, and the expression of wild-type DNAH antibody and DpCD antibody was analyzed in different tissues. DNAH1 is located in the center of the third chamber, and DNAH 1 is located in the center of the third chamber. DNAH 1 fluorescence intensity was analyzed quantitatively in wild-type DNAH 1 fluorescence spectra. In the third chamber, the light intensity increased by about 5%. The result of this is that the amount of time it takes to re-lock the hair is not enough. The main compartment of the head syndrome is enlarged, and the third compartment is changed. The possibility of re-locking is examined. The structural analysis of cell hair by electron microscopy has been successfully performed. Future research progress is expected.

项目成果

Dpcdノックアウトマウスの側脳室における内腕ダイニンの遺伝子発現と繊毛運動解析

Dpcd敲除小鼠侧脑室臂内动力蛋白基因表达及纤毛运动分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 上野裕則;山本太樹;竹内和人;永田雄一;大岡史治;夏目敦至;齋藤竜太
• 通讯作者: 齋藤竜太

Effect of cilia-induced surface velocity on cerebrospinal fluid exchange in the lateral ventricles

纤毛诱导的表面速度对侧脑室脑脊液交换的影响

• DOI: 10.1098/rsif.2022.0321
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of The Royal Society Interface
• 影响因子: 3.9
• 作者: Yoshida Haruki;Ishida Shunichi;Yamamoto Taiki;Ishikawa Takayuki;Nagata Yuichi;Takeuchi Kazuhito;Ueno Hironori;Imai Yohsuke
• 通讯作者: Imai Yohsuke