光遺伝学を用いたセロトニン神経系による咀嚼運動の制御メカニズムの解明

利用光遗传学阐明血清素神经系统咀嚼运动的控制机制

基本信息

批准号：
19K18951
负责人：
壇辻昌典
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Showa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K18951/
关键词：
セロトニン神経系咀嚼運動光遺伝学咀嚼

项目摘要

近年、本国では超高齢社会に伴い、摂食、嚥下などの口から食べることへの関心が高まっている。生活の場で、できる限り自立を続けるためには咀嚼機能の維持・回復は重要であり、健康寿命の延伸に欠かせない命題である。しかし、未だ咀嚼の中枢制御メカニズムは明らかにされていない。セロトニン神経系は咀嚼のリズミカルな運動時に活性化し、咀嚼時の筋活動に影響する可能性がある。我々はこれまでに咬筋を支配する咬筋運動ニューロンの樹状突起上にある5-HT2A受容体の活性化がNMDA受容体の機能を亢進させて、グルタミン酸を伝達物質とする興奮性シナプス伝達を増強することを見出し、その細胞内メカニズムを明らかにした。しかし、セロトニン神経系が実際の咀嚼に影響しているのか、しているとすれば、どのように咀嚼パターンを変化させているかは不明である。そこで本研究は、これまでの結果を発展させ、近年開発された光遺伝学を利用して、咀嚼時にセロトニン神経の活動のみを亢進、あるいは抑制することで、セロトニン神経と咀嚼運動の関連性を明らかにすることを目的とする。セロトニン神経特異的に光感受性タンパク質のChR2を発現させた遺伝子改変マウスを用いてセロトニンが咀嚼運動に関与するかを検討した。セロトニン神経細胞が存在する背側縫線核付近に光ファイバーを刺入し、セロトニン神経に光照射を行った。さらに、咀嚼筋に筋電図を装着し、筋活動を同時に記録した。自由行動下で光照射したところ、咬筋活動が増大した。また、24時間の絶食後、餌を与え、咀嚼中に光照射し、咬筋活動を解析したところ咀嚼リズムが速くなり、筋活動の振幅が小さくなることが明らかになった。セロトニン神経による咀嚼運動の変化には5-HT2ARが関与すること明らかにした。

近年来，随着我们祖国的超级年龄社会，人们对通过口吃（例如饮食和吞咽）越来越兴趣。为了在我们的日常生活中继续尽可能地独立，维持和恢复咀嚼功能很重要，这是扩大健康预期寿命的重要主张。但是，200尚未澄清咀嚼的中央控制机制。在咀嚼节奏中，在节奏运动过程中激活了5-羟色胺神经系统，并可能在咀嚼过程中影响肌肉活动。我们先前已经发现，在咬合运动神经元的树突上激活5-HT2A受体，这些神经元的树突会增强NMDA受体的功能并增强兴奋性突触传播的功能，兴奋性突触传播将谷氨酸用作发射机，并揭示其细胞内机制。但是，如果5-羟色胺神经系统会影响实际的咀嚼，则尚不清楚它如何改变咀嚼模式。因此，这项研究旨在迄今为止开发结果，并使用最近开发的光遗传学来阐明5-羟色胺神经与咀嚼运动之间的关系，仅通过增加或仅抑制咀嚼过程中5-羟色胺神经的活性。我们研究了5-羟色胺是否使用转基因的小鼠参与咀嚼运动，这些小鼠在5-羟色胺神经元中专门表达光敏蛋白Chr2。在存在5-羟色胺神经元的背部raphe核附近插入光纤，并将光照射到5-羟色胺神经上。此外，肌电图还附着在咀嚼肌上，并同时记录肌肉活性。在自由流动下辐照光，咬肌活动增加。此外，在禁食24小时后，患者在咀嚼时被喂食并用光照射，并分析了咬肌的活性，该活动表明咀嚼节奏更快，肌肉活动的振幅变小。据表明，5-HT2AR参与了5-羟色胺神经引起的咀嚼运动的变化。

项目成果

期刊论文数量（17）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

閉口筋運動ニューロンにおける抑制性シナプス伝達の生後変化

闭口运动神经元抑制性突触传递的出生后变化

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
守谷崇;中山希世美;中村史朗;望月文子;壇辻昌典;井上富雄;野口毅，中村史朗，中山希世美，望月文子，壇辻昌典，井上富雄
通讯作者：
野口毅，中村史朗，中山希世美，望月文子，壇辻昌典，井上富雄

顎運動におけるセロトニン神経系の役割

血清素神经系统在下颌运动中的作用

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Nagata A;Nakayama K;Nakamura S;Mochizuki A;Gemba C;Aoki R;Dantsuji M;Maki K;Inoue T.;壇辻昌典
通讯作者：
壇辻昌典

Postnatal Maturation of Glutamatergic Inputs onto Rat Jaw-closing and Jaw-opening Motoneurons

大鼠闭颌和张颌运动神经元谷氨酸能输入的出生后成熟

DOI：
10.1016/j.neuroscience.2021.11.016
发表时间：
2022
期刊：
Neuroscience
影响因子：
3.3
作者：
Nakamura Shiro;Kajiwara Risa;Noguchi Tsuyoshi;Nakayama Kiyomi;Mochizuki Ayako;Dantsuji Masanori;Sarkar Avijite Kumer;Inoue Tomio
通讯作者：
Inoue Tomio

昭和大学口腔生理学講座

昭和大学口腔生理学系