Elucidation of the mechanism of sleep disorders using mice model of autism spectrum disorder (ASD)
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22K07346
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 51030:Pathophysiologic neuroscience-related
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
辻 隆宏 福井大学, 学術研究院医学系部門(附属病院部), 助教 (40787389)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
辻 知陽 金沢大学, 子どものこころの発達研究センター, 協力研究員 (00523490)
東田 陽博 金沢大学, 子どものこころの発達研究センター, 協力研究員 (30093066)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 自閉症スペクトラム障害（ASD) / ASDモデルマウス / 概日リズム障害 / バルプロ酸 / バソプレシン / 睡眠障害 / 自閉症スペクトラム障害 / 概日リズム / オキシトシン |
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| Outline of Research at the Start |
自閉症スペクトラム症候群（ASD）は、遺伝因子と環境因子の関与が約50％と推定されている多因子疾患群である。睡眠障害は、約半数のASD児に合併する。ASDの睡眠障害の原因には概日リズム障害があり、オキシトシン（OT）受容体やバソプレシン（AVP）受容体の関与が動物モデルで指摘されている。一方、環境因子モデルのバルプロ酸母胎内暴露マウス（VPAマウス）で概日リズム異常を発見している。本研究では、OT分泌障害マウスや組織特異的AVP細胞除去マウスを使い、OTやAVPの概日リズム制御機構の確立とVPAマウスの概日リズム異常の行動の分子基盤の解明を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
自閉症スペクトラム症候群（ASD）は、約半数に睡眠障害を合併し、家族にも本人にもQuality of Lifeを低下させる大きな問題となる。ASD発症の原因は、遺伝的要因から環境要因まで多くの因子が指摘され多くのASDモデルマウスが作成されているが、睡眠障害に焦点を当てた研究は少ない。
これまで、研究代表者らは、ASD発症の遺伝的要因にもなる神経ペプチド、オキシトシン（OT）やバソプレシン（AVP）の神経回路やASD発症の原因となるバルプロ酸胎内暴露マウスの、乳児期や成人期の社会性について研究をすすめてきた。社会性の改善効果を指標に、研究代表者らが開発したいくつかのASDモデルマウスでL-カルノシン、マカやオキシトシンによる改善効果を発見した。さらに、バソプレシンは網膜神経節細胞に発現し、中枢時計の視交叉上核の背外側に投射していることをみつけ、概日リズムの同期に関与し、睡眠障害の治療薬になる可能性を示唆してきた。
これらの治療効果を試すために、ASDモデルマウスの確保と網膜神経節細胞特異的にAVP細胞の除去が可能なマウスの作成に取り組んだ。VPAマウスは神経管の発達の障害を受けることから、個体数の確保が困難であったが、ASDの表現型のある必要十分なVPA濃度を特定した。さらに、AVP-CreマウスとRosa-iDTRマウスを交配することにより、ジフテリア毒素注入によりAVP細胞特異的除去マウスを作成することができた。今後、自閉症モデルマウスによる概日リズム障害や睡眠障害の状態を検証し、網膜神経節細胞のAVPの操作や上記サプリメントやオキシトシンによる概日リズム障害や睡眠障害が改善されるのか調べていく予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
各種自閉症モデルマウスの睡眠障害を検討するために、モデルマウスの作成に着手した。これまで、バルプロ酸胎内暴露マウス（VPAマウス）を作成し、幼少期の母親分離超音波発生（USV）の異常とオキシトシン投与による改善や成人期での社会性の低下について報告してきた。マウスは1回の妊娠で5－6匹生むが、VPA量が400㎎kg-1だと2－3匹に減少し、個体数をそろえることが難しかった。そこで、VPA量を減らしても表現型が変わらないか調べた。その結果、VPA量を300㎎kg-1にしても尾の奇形や社会性の低下は変わらず、個体数もコントロール群とほぼ同等数確保することができた（Tsuji et al., Nutrients, 2022, Fu et al., Brain Sciences, 2022）。次いで、これらのVPA (300㎎kg-1) マウスの概日リズムを回転カゴ運動により検討した。予備実験により自発運動の増加とjet lagモデルにおいて速やかな明暗サイクルへの同期が観察できた。
次に、バゾプレシン（AVP）網膜神経節細胞の概日リズムへの影響をみるためAVP-CreマウスとROSA26iDTRマウスを交配し、ジフテリア毒素 (DT) 投与によりAVP細胞を除去できるマウス (AVP-iDTRマウス)を開発した。Watanabeらは（J. Neuroendocrinol., 2021）AVP依存的にDTRを発現するラットは、数日間の高張水飲水後DTを全身投与しないと視床下部のAVP細胞の除去できないことを報告した。AVP-iDTRはDTの全身投与により高張水投与の有無にかかわらず、視床下部のAVP細胞の著名な減少に一致して飲水量が増加していた。AVP-iDTRマウスは部位特異的なAVP細胞除去による表現型の観察に有用なリソースである。
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| Strategy for Future Research Activity |
バルプロ酸胎内暴露マウス（VPAマウス）の概日リズムの表現型についてより詳細な検討をおこなう。具体的には、jet lag paradigmだけでなく、恒常明や恒常暗状態のfree-running periodおよび恒常暗状態での主観的昼（CT6）や主観的夜の前期（CT15）と後期（CT21）での概日リズムの位相変化についても検証する。さらに、Packらが開発したビデオ撮影から体動により睡眠状態を測定する方法を導入し、睡眠の状態についても検証する（Physiol Genomics, 2007）。また、このjet lagに対する異常な反応が行動レベルに影響を及ぼすかについて、慢性的なjet lagストレスを与えることにより、VPAマウスに行動レベルで影響があるか調べる。
ジフテリア毒素（DT）によるAVP特異的な細胞除去（AVP-iDTR）マウスについて、視床下部の部位特異的微量注入や脳室内投与によるAVP細胞の除去およびAVP欠乏による生理現象（飲水や希釈尿）や行動（社会性や概日リズムなど）も調べ、リソースとして報告する。同時に、AVP網膜神経節細胞の除去が起きる条件を確立し、概日リズムおよび各種光条件における変化を検討する。
ほかに、オキシトシンの分泌障害を起こすマウス（CD38ノックアウトマウス）やASD様の行動を示すCD157ノックアウトマウスを保持している。現在、実験に使用するマウス数を増やしており、確保ができ次第、概日リズムおよび各種光条件での行動実験を行う予定である。
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Report
(1 results)
Research Products
(6 results)
