令和 5 年度

共同研究報告書

研究区分

一般共同研究研究課題名ゲートウェイ反射神経回路の解析とニューロモデュレーションによる炎症病態の制御

新規・継続の別

新規
所属

研究代表者

研究分担者
（適宜行を追加して下さい）
受け入れ教員・

継続

自然科学研究機構

40 歳

35 歳

生理学研究所

以下○

以下○

職名・氏名

特任准教授・長谷部 理絵

所属

自然科学研究機構 生理学研究所

職名・氏名

助教・山﨑 剛士

〇

所属
職名・氏名
職名・氏名

教授・村上 正晃

概要

ゲートウェイ反射 (G) 反射は、神経-免疫連関による新規の組織（100～150 字程度）特異的炎症誘導機構である。R5 年度は、ストレス G 反射と遠隔炎症 G 反射神経回路の主要な神経核および解剖学的部位の機能マーカー候補遺伝子を抽出した。候補遺伝子を発現する神経細胞をケモジェネティクスにより活性化したところ、病態の一部が再現された。

研究目的

近年、人為的に神経活性化を誘導し、病態を改善させるニューロ（300 字程度）

モデュレーション医療が着目されてきている。将来的に G 反射を標的としたニューロモデュレーションによる慢性炎症性疾患の予防・治療法開発につなげることを目指して、本研究では特に、ストレス G 反射と遠隔炎症 G 反射について、神経回路を含む分子機構を明らかにすることを目的としている。そのためにR5年度
は、ストレス G 反射と遠隔炎症 G 反射神経回路の主要な神経核または解剖学的部位の機能マーカー候補遺伝子を抽出し、ケモジェネティクスにより標的神経細胞を活性化することで、炎症病態が誘導されるかを評価した。

研究内容・成果

ストレスG 反射では、自己反応性 CD4+T 細胞存在下でストレ（1000 字程度・Web 会議の回数スを与えると、視床下部室傍核 (PVN) が活性化し、TH陽性神経も記載）を介して海馬、視床、第3脳室に囲まれた領域の特定血管で微小炎症が誘導される。炎症反応により生じたATPが特定血管周囲の神経細胞を活性化し、視床下部前核/背内側核が活性化する。続いて、延髄の迷走神経背側運動核が活性化し、上部消化管出血、心機能不全が起こり、マウスが急死する。
遠隔炎症G 反射では、関節炎部位で局所の炎症により産生されたATP が感覚神経を活性化し、第5腰髄 (L5) 後根神経節 (DRG)

を介してL5 脊髄神経細胞、プロエンケファリン陽性介在神経が活性化する。続いて下部胸髄神経細胞が活性化、逆行性に⑧反対側L4～L6 DRG 感覚神経が活性化し、神経終末より反対側関節にATP が放出され、IL-6 アンプを活性化、炎症を誘導する。
ストレス G 反射では、同反射の起点となるPVNの機能マーカー候補遺伝子として、遺伝子 X を抽出した。ミエリン抗原特異的自己反応性 CD4+T 細胞をマウスに移入したのち、PVNに遺伝子Xプロモーター下で興奮性ムスカリン様受容体 (DREADD) を発現させ、リガンド投与により標的神経細胞を活性化させると、脳の特定部位の血管周囲に自己反応性 CD4+T 細胞が浸潤し、ストレスG反射の病態の一部が再現された。遠隔炎症 G 反射では、第5 腰髄 (L5) 神経細胞のマーカー分子として挙げられていたプロエンケファリン (PENK) の他、より特異的な機能マーカー候補分子として、遺伝子Y、Zを抽出した。L5 において、PENK または遺伝子 Yプロモーター下で興奮性DREADDを発現させ、リガンド投与により標的神経細胞を活性化させると、DRG神経細胞の活性化、IL-6アンプの活性化、MHCII＋細胞の増生が認められ、遠隔炎症G反射の病態の一部が再現された。ストレスG反射と遠隔炎症G反射神経回路のPVNとL5以外の主要な神経核または解剖学的部位の機能マーカー候補遺伝子の抽出も概ね完了しており、R6年度も引き続き、ケモジェネティクスによる標的神経細胞の活性化・不活性化による病態の再現・抑制を評価していく。
村上教授との研究打ち合わせは、Web会議により週3回、継続的に行っている。また、R5年度中に北大へ訪問し (長谷部 2回、山﨑 1回)、オンサイトでの面談と、BD Rhapsodyを使用して機能マーカー候補分子抽出の実験を行った。
成果【学会報告】

1. Yamasaki, T., N. Nagata, T. Atsumi, R. Hasebe, Y. Tanaka, I.
Ohki, S. Kubota, Y. Shinohara, Y. Bin Teoh, N. Yokoyama, N.
Sasaki, K. Nakamura, H. Ohta, T. Katsurada, Y. Matsuno, S.
Hojyo, S. Hashimoto, M. Takiguchi, and M. Murakami.
Zoobiquity experiments show the importance of the local MMP9plasminogen axis in inflammatory bowel diseases in both dogs
and patients. 第87回日本インターフェロン・サイトカイン学会学術集会. 和歌山, 和歌山. 2023年5月25日.
2. 長谷部 理絵, 村上 薫, 田中 勇希, 村上 正晃. 遠隔炎症ゲートウェイ反射: ATPを介した感覚神経-介在神経クロストークによる遠隔部位での左右対称性関節炎誘導機構. 第46回日本神経科学学会大会. 仙台. 2023年8月2日.
3. 田中 勇希、長谷部 理絵、村上 薫、村上 正晃. 神経―免疫のクロストークによる遠隔炎症誘導機構の解明. 量子生命科学先端フォーラム2023 夏の研究会. 札幌. 2023年8月26日.
4. Hasebe, R., K. Murakami, T. Yamasaki, and M. Murakami. The
Gateway Reflex: a novel neuro-immune mechanism regulating tissue
specific inflammatory diseases. 第52回日本免疫学会学術集会.
千葉, 幕張. 2024年1月18日.
5. Teoh, Y.B., J.J. Jiang, T. Yamasaki, N. Nagata, T. Sugawara, R.
Hasebe, H. Ohta, N. Sasaki, N. Yokoyama, K. Nakamura, Y.
Kagawa, M. Takiguchi, and M. Murakami. An inflammatory bowel
disease-associated SNP increases local thyroglobulin expression todevelop inflammation in miniature dachshunds. 第52回日本免疫学会学術集会. 千葉, 幕張. 2024年1月19日.
【論文発表】
1. Matsuyama, S., R. Yamamoto, K. Murakami, N. Takahashi, R. Nishi,
A. Ishii, J. Nio-Kobayashi, N. Abe, K. Tanaka, J.J. Jiang, T.
Kawamoto, T. Iwanaga, Y. Shinohara, T. Yamasaki, I. Ohki, S.
Hojyo, R. Hasebe, S.I. Kubota, N. Hirata, D. Kamimura, S.
Hashimoto, Y. Tanaka, and M. Murakami. 2023. GM-CSF
Promotes the Survival of Peripheral-Derived Myeloid Cells in theCentral

Nervous

Neuroinflammation.

SystemJforPain-Induced

Relapseof

Immunol

211:34-42.

(5-YearIF:

5.2bioelectron)
2. Naim, F., R. Hasebe, S. Hojyo, Y. Shichibu, A. Ishii, Y. Tanaka, K.
Tainaka, S.I. Kubota, K. Konishi, and M. Murakami. 2023. In situ
Microinflammation Detection Using Gold Nanoclusters and a
Tissue-clearing Method. Bio Protoc 13:e4644. (4-year IF: 1.015)
3. Tanaka, H., R. Hasebe, K. Murakami, T. Sugawara, T. Yamasaki,and M. Murakami. 2023. Gateway reflexes describe novel neuroimmune communications that establish immune cell gateways atspecific vessels. Bioelectron Med 9:24. (IF: not applicable)
4. Teoh, Y.B., J.J. Jiang, T. Yamasaki, N. Nagata, T. Sugawara, R.
Hasebe, H. Ohta, N. Sasaki, N. Yokoyama, K. Nakamura, Y.
Kagawa, M. Takiguchi, and M. Murakami. 2023. An inflammatory
bowel disease-associated SNP increases local thyroglobulin
expression to develop inflammation in miniature dachshunds. Front
Vet Sci 10:1192888. (5-Year IF: 3.5)
【新聞報道】該当なし