心脳連関による心不全適応応答機構の解明

通过心脑连接阐明心力衰竭适应性反应机制

• 批准号: 20K17073
• 负责人: 杉田 純一
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K17073/
• 关键词: 神経伝達物質; Gタンパク質共役受容体; 下神経節; 後根神経節; 感覚神経; 細胞間相互作用; 心不全; ミクログリア; オプトジェネティクス; 脳幹; 臓器連関; 炎症

心不全の病態は、心臓が原因で循環動態に異常を来すことで全身の様々な臓器に影響が及ぶ。心臓は脳からの制御を受けており、心臓から脳へシグナルが伝達され、中枢で様々な全身からのシグナルと合わさり情報処理が行われ、脳から心臓へとシグナルが返されていると考えられている。前年度の研究では、主に心不全時に脳中枢で起こる変化に焦点を当て、解析を行った。本年度は、そのような変化を引き起こす神経を介したシグナル伝達経路に注目した。心不全患者では交感神経活性が亢進しており、副交感神経の活性を上げる事が予後の改善につながると考えられている。そのため心不全患者に対する迷走神経刺激による治療が長年試みられているが、残念ながら予後の改善に至っていない。その原因として現在の技術では神経を束としてしか刺激することができないということが考えられる。心不全を改善することのできる神経細胞を同定し、その神経細胞の活動を特異的に制御することで、心不全改善につながるかを検討することとした。心臓へのストレスは迷走神経下神経節及び脊髄後根神経節からの求心性神経を介して脳へ伝達される。心不全の病態でどのように神経が心臓へのストレスを受容しているかを調べるために、マウスの心不全モデルにおいて下神経節及び後根神経節の遺伝子発現解析を行ったところ、下神経節及び胸部、腰部レベルの後根神経節において有意な遺伝子発現の変動が認められた。特に胸部レベルでの後根神経節において遺伝子発現変動が大きく、心臓へのストレスを主に感知している部位と考えられた。次に、特定の神経の機能を制御するため、その標的となる神経伝達物質及びGタンパク質共役受容体を検討することとした。その結果、遺伝子発現変化の大きい神経伝達物質及びGタンパク質共役受容体を複数同定した。今後、それぞれの標的に介入することで、心不全病態の改善につながるか検討する予定である。

心力衰竭病理是由心脏引起的异常血流动力学引起的，这会影响整个身体的各种器官。心脏由大脑控制，信号从心脏传播到大脑，并在中心进行信息处理，并结合整个身体的各种信号，并将信号从大脑返回到心脏。上一年的研究主要集中在心力衰竭期间大脑中心发生的变化并分析它们。今年，我们专注于导致这种变化的神经介导的信号通路。心力衰竭患者的交感神经活动增加，人们认为副交感神经活动的增加会导致预后的改善。因此，尽管对心力衰竭患者多年来尝试了迷走神经刺激的治疗，但不幸的是，预后尚未得到改善。原因之一是当前的技术只能刺激神经作为束。我们决定确定可以改善心力衰竭的神经元，并检查对这些神经元活动的特定控制是否会改善心力衰竭。心脏和背根神经节的传入将心脏的压力传播到大脑。为了研究神经在心力衰竭病理学中如何接受心脏的压力，在心力衰竭的小鼠模型中进行了下部和背根神经节的基因表达分析，并且在下部和胸部和腰椎背根神经节中观察到显着的基因表达变异。特别是，基因表达波动发生在胸部的背根神经节中，被认为是一个主要感受到心脏压力的部位。接下来，为了控制特定神经的功能，我们决定研究靶神经递质和G蛋白偶联受体。结果，鉴定了多个神经递质和G蛋白偶联受体，其基因表达变化很大。将来，我们计划考虑对每个目标的干预是否会改善心力衰竭病理。

项目成果

Cardiac macrophages prevent sudden death during heart stress.

• DOI: 10.1038/s41467-021-22178-0
• 发表时间: 2021-03-26
• 期刊: Nature communications
• 影响因子: 16.6
• 作者: Sugita J;Fujiu K;Nakayama Y;Matsubara T;Matsuda J;Oshima T;Liu Y;Maru Y;Hasumi E;Kojima T;Seno H;Asano K;Ishijima A;Tomii N;Yamazaki M;Kudo F;Sakuma I;Nagai R;Manabe I;Komuro I
• 通讯作者: Komuro I

Bioelectrical Signal Analysis of Mouse Cardiomyocyte Culture recorded on Thin-Film-Transistor Sensor Arrays

薄膜晶体管传感器阵列记录的小鼠心肌细胞培养物的生物电信号分析

• DOI: 10.5954/icarob.2020.os6-4
• 发表时间: 2020
• 期刊: Proceedings of International Conference on Artificial Life and Robotics
• 作者: Eiler Anne-Claire;Sugita Junichi;Ihida Satoshi;Toshiyoshi Hiroshi;Fujiu Katsuhito;Levi Timoth?e;Tixier-Mita Agnes
• 通讯作者: Tixier-Mita Agnes

心臓マクロファージが不整脈による心突然死を防ぐ機構の解明

阐明心脏巨噬细胞预防心律失常引起的心源性猝死的机制

• 发表时间: 2021
• 作者: Sachiko Yoshikawa;Manabu Nagao;Ryuji Toh;Masakazu Shinohara;Takuya Iino;Makoto Nishimori;Yasuhiro Irino;Hidekazu Tanaka;Seimi Satomi-Kobayashi;Tatsuro Ishida;Ken-ichi Hirata;杉田純一
• 通讯作者: 杉田純一

A long noncoding RNA regulates inflammation resolution by mouse macrophages through fatty acid oxidation activation

• DOI: 10.1073/pnas.2005924117
• 发表时间: 2020-06-23
• 期刊: PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
• 影响因子: 11.1
• 作者: Nakayama, Yukiteru;Fujiu, Katsuhito;Manabe, Ichiro
• 通讯作者: Manabe, Ichiro

The analysis of dynamic brain changes responding to heart stress

心脏应激反应的大脑动态变化分析

• 发表时间: 2021
• 作者: Junichi Sugita