遺伝子欠損モデルを用いた生殖を制御する新規エネルギーセンサー細胞の同定

• Project/Area Number: 12J05310
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Basic veterinary science/Basic zootechnical science
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 美辺 詩織 名古屋大学, 生命農学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: AMPK / 上衣細胞 / 下位脳幹 / LHパルス / 細胞内カルシウム測定 / トランスジェニックマウス / エネルギーセンシング / 遺伝改変動物 / Cre-loxpシステム / 生殖機能制御 / フローサイトメトリー

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、上衣細胞におけるエネルギーセンシングの細胞内シグナリングを解明することを目的として、後脳上衣細胞のAMP活性化プロテインキナーゼ（AMPK）の役割について検討した。AMPKは真核細胞において高度に保存されているセリン／スレオニンキナーゼであり、低グルコースのような低栄養ストレスに応答してAMP依存的に活性化される。本研究において、後脳の細胞のなかでも特に脳室周囲の上衣細胞の繊毛にAMPKタンパクの局在が示された。また、AMPKの活性化剤をラット後脳に位置する第四脳室に投与すると、パルス状LH分泌が抑制されたことから、上衣細胞の繊毛のAMPK活性化が性腺機能を抑制することが示唆された。さらに、上衣細胞で蛍光タンパク質（Venus）を発現するトランスジェニックマウスを作出し、in vitroにおいてVenusで可視化された後脳上衣細胞にAMPKの活性化剤を作用させると、細胞内Ca2+濃度が上昇する。以上の結果から、後脳上衣細胞はAMPKの活性化による細胞内Ca2+濃度上昇を介してパルス状LH分泌の抑制を引き起こすことが示唆された。これまでニューロンの支持細胞と考えられていたグリア細胞であるが、近年の多くの研究から、実は非常に動的であり、細胞内Ca2+濃度に依存的にさまざまな伝達物質を放出することが報告されている。これらのことから、低栄養時には、エネルギーセンサー細胞である後脳上衣細胞内の細胞内AMPKシグナリングの活性化が引き金となり、視床下部の生殖中枢へと低栄養の情報が伝達され、GnRH/LH 分泌を抑制し、ひいては性腺機能を抑制すると考えられる。本研究により明らかとなった性腺機能を制御する脳内エネルギーセンシングメカニズムは、高泌乳牛における受胎率の低下などに関わる可能性が考えられ、治療・予防法の開発への応用が期待される。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Lack of pulse and surge modes and glutamatergic stimulation of LH release in Kiss1 knockout rats. (2015)
  • Author(s): Uenoyama, Y., Nakamura, S., Hayakawa, Y., Ikegami, K., Watanabe, Y., Deura, C., Minabe, S., Tomikawa, J., Goto, T., Ieda, N., Inoue, N., Sanbo, M., Tamura, C., Hirabayashi, M., Maeda, K., Tsukamura, H.
  • Journal Title: J Neuroendocrinol Volume: 27 Issue: 3 Pages: 187-197
  • DOI: 10.1111/jne.12257
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Identification of hypothalamic arcuate nucleus-specific enhancer region of kiss1 gene in mice. (2015)
  • Author(s): Goto, T., Tomikawa, J., Ikegami, K., Minabe, S., Abe, H., Fukanuma, T., Imamura, T., Takase, K., Sanbo, M., Tomita, K., Hirabayashi, M., Maeda, K., Tsukamura, H., Uenoyama, Y.
  • Journal Title: Mol Endocrinol Volume: 29 Issue: 1 Pages: 121-129
  • DOI: 10.1210/me.2014-1289
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Pharmacological and morphological evidence of AMPK-mediated energy sensing in the lower brain stem ependymocytes to control reproduction in female rodents. (2015)
  • Author(s): Minabe, S., Deura, C., Ikegami, K., Goto, T., Sanbo, M., Hirabayashi, M., Inoue, N., Uenoyama, Y., Maeda, K., Tsukamura, H.
  • Journal Title: Endocrinology Volume: in press Issue: 6 Pages: 2278-2287
  • DOI: 10.1210/en.2014-2018
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] KISS1 gene expression in the developing brain of female pigs in pre- and peripubertal periods. (2014)
  • Author(s): Ieda, N., Uenoyama, Y., Tajima, Y., Nakata, T., Kano, M., Naniwa, Y., Watanabe, Y., Minabe, S., Tomikawa, J., Inoue, N., Matsuda. F., Ohkura, S., Maeda, K., Tsukamura, H.
  • Journal Title: J Reprod Dev Volume: 60 Pages: 312-316
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Chronic Peripheral Administration of Kappa-Opioid Receptor Antagonist Advances Puberty Onset Associated with Acceleration of Pulsatile Luteinizing Hormone Secretion in Female Rats (2013)
  • Author(s): 中原辰夫
  • Journal Title: Journal of Reproduction and Development Volume: 59 Issue: 5 Pages: 479-484
  • DOI: 10.1262/jrd.2013-046
  • NAID: 130003361050
  • ISSN: 0916-8818, 1348-4400
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Microarr analysis of perinatal-estrogen-induced changes in gene expression related to brain sexual dilferentiation in mice. (2013)
  • Author(s): 榊原基嗣
  • Journal Title: PLoS One Volume: 8 Issue: 11 Pages: e79437-e79437
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0079437
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Oestrogen-dependent suppression of pulsatile luteinising hormone secretion and kissl mRNA expression in the arcuate nucleus during late lactation in rats. (2012)
  • Author(s): 山田俊児
  • Journal Title: Journal of Neuroendocrinology Volume: 24 Issue: 9 Pages: 1234-1242
  • DOI: 10.1111/j.1365-2826.2012.02330.x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Epigenetic regulation of Kissl gene expression mediating estrogen-positive feedback action in the mouse brain. (2012)
  • Author(s): 富川順子
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences USA (PNAS) Volume: 109 Issue: 20 Pages: 1294-1301
  • DOI: 10.1073/pnas.1114245109
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Different critical perinatal periods and hypothalamic sites of oestradiol action in the defeminisation of luteinising hormone surge and lordosis capacity in the rat. (2012)
  • Author(s): 榊原基嗣
  • Journal Title: Journal of Neuroendocrinology Volume: 25 Issue: 3 Pages: 251-259
  • DOI: 10.1111/j.1365-2826.2012.02389.x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dynorphin-Kappa Opioid Receptor Signaling Partly Mediates Estrogen Negative Feedback Effect on LH Pulses in Female Rats.
  • Author(s): Mst. Parvin Mostari
  • Journal Title: Journal of Reproductive Development Volume: (in press)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 低栄養による繁殖抑制を担う脳内エネルギーセンシングメカニズム (2014)
  • Author(s): 美辺詩織、松本華代、出浦慎哉、池上花奈、後藤哲平、三宝誠、平林真澄、上野山賀久、前多敬一郎、束村博子
  • Organizer: 第107回 日本繁殖生物学会大会
  • Place of Presentation: 帯広畜産大学（北海道）
  • Year and Date: 2014-08-21 – 2014-08-24
• [Presentation] 性腺機能制御に関わる後脳上衣細胞のAMP活性化プロテインキナーゼ（AMPK）の役割 (2014)
  • Author(s): 美辺詩織、松本華代、出浦慎哉、池上花奈、後藤哲平、三宝誠、平林真澄、上野山賀久、前多敬一郎、束村博子
  • Organizer: 日本下垂体研究会 第 29 回学術集会
  • Place of Presentation: 東京農工大学 農学部 獣医学科
  • Year and Date: 2014-08-08 – 2014-08-10
• [Presentation] KNDyニューロン可視化遺伝子組換えラットを用いたGnRHパルス発生機構の解明 (2014)
  • Author(s): 美辺詩織
  • Organizer: 日本畜産学会 第118回大会
  • Place of Presentation: つくば国際センター(茨城県つくば市)
  • Year and Date: 2014-03-28
• [Presentation] 後脳上衣細胞可視化マウスの作製 (2013)
  • Author(s): 美辺詩織
  • Organizer: 第106回 日本繁殖生物学会大会
  • Place of Presentation: 東京農工大学農学部府中キャンパス(東京都府中市)
  • Year and Date: 2013-09-13
• [Presentation] Analysis of Luteinizing Hormone Pulse and Surge in Female Mice (2012)
  • Author(s): 美辺詩織
  • Organizer: 第2回世界キスペプチン会議
  • Place of Presentation: 東京大学 伊藤国際学術研究センター
  • Year and Date: 2012-11-07
• [Presentation] Generation of transgenic mice with vimentin-driven reporter fluo rescence in the ependymocytes (2012)
  • Author(s): 美辺詩織
  • Organizer: Neurosceience2012
  • Place of Presentation: Ernest N. Morial Convention Center, New Orleans,LA
  • Year and Date: 2012-10-17
• [Presentation] 後脳上衣細胞レポーター遺伝子導入マウスの作製 (2012)
  • Author(s): 美辺詩織
  • Organizer: 日本下垂体研究会 第27回学術集会
  • Place of Presentation: 天童ホテル
  • Year and Date: 2012-08-10