時計ニューロン集団による概日リズム発振の神経生理学的基盤解明と操作

• Project Area: Non-linear Neuro-oscillology: Towards Integrative Understanding of Human Nature
• Project/Area Number: 16H01608
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 三枝 理博 金沢大学, 医学系, 教授 (20296552)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2017: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2016: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: 概日リズム / 体内時計 / 視交叉上核 / GABA / バソプレシン / 血管作動性腸管ペプチド / 遺伝子操作マウス / 塩化物イオン / 電気生理学 / 時計ニューロン / トランスジェニックマウス

Outline of Annual Research Achievements

不安定な概日振動能を持つ多数のニューロンの集団発振機構である視交叉上核（SCN）の中枢概日時計が、極めて安定した概日リズムを発振するメカニズムを解明することを目指している。
本年度は、AVPニューロン特異的にVgatを欠損したマウスについて、概日行動リズムの解析を終了した。AAVベクターによってVgatの発現を当該マウスのSCN・AVPニューロンにレスキューすることで、概日行動リズムが正常になることも確認した。当該マウスのSCNスライスにおいて、PER2-LUCの発現リズムの発光イメージングを行い、概日行動リズムの異常に反し、時計遺伝子発現リズムには大きな異常が見られないことが分かった。SCNスライスの電気生理学的解析で、AVPニューロンにおけるIPSCの振幅に日内変動があること、この変動がAVPニューロン特異的Vgat欠損マウスで消失することが明らかになった。さらに２，３の実験を追加して、AVPニューロン特異的Vgat欠損マウスについて論文発表する予定である。GABAに対する応答性を変化させるために、細胞内Cl-濃度を操作したマウスも作成した。AVPニューロン特異的NKCC1欠損マウス、VIPニューロン特異的NKCC1欠損マウスは共に、概日行動リズムに大きな異常は示さなかった。また、KCC2のドミナントポジティブ、ドミナントネガティブ型をAAVベクターによりSCNのAVPニューロン、VIPニューロンに特異的に発現させる実験も遂行中である。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ワシントン大学(米国)
• [Int'l Joint Research] Washington University(米国)
• [Int'l Joint Research] University College London(英国)
• [Journal Article] Astrocytes Regulate Daily Rhythms in the Suprachiasmatic Nucleus and Behavior. (2017)
  • Author(s): Tso CF, Simon T, Greenlaw AC, Puri T, Mieda M, Herzog ED
  • Journal Title: Curr Biol. Volume: 27 Issue: 7 Pages: 1055-1061
  • DOI: 10.1016/j.cub.2017.02.037
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Serotonin neurons of the dorsal raphe mediate the anti-cataplectic action of orexin neurons by reducing the amygdala activity (2017)
  • Author(s): Hasegawa, E., Maejima, T., Yoshida, T., Masseck O.A., Herlitze, S., Yoshioka, M., Sakurai, T., Mieda, M.
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A. Volume: 114 Issue: 17
  • DOI: 10.1073/pnas.1614552114
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The roles of orexins in sleep/wake regulation (2017)
  • Author(s): Mieda Michihiro
  • Journal Title: Neurosci Res Volume: 118 Pages: 56-65
  • DOI: 10.1016/j.neures.2017.03.015
  • NAID: 120006336007
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Disruption of Bmal1 Impairs Blood?Brain Barrier Integrity via Pericyte Dysfunction (2017)
  • Author(s): Nakazato Ryota、Kawabe Kenji、Yamada Daisuke、Ikeno Shinsuke、Mieda Michihiro、Shimba Shigeki、Hinoi Eiichi、Yoneda Yukio、Takarada Takeshi
  • Journal Title: The Journal of Neuroscience Volume: 37 Issue: 42 Pages: 10052-10062
  • DOI: 10.1523/jneurosci.3639-16.2017
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The intrinsic microglial clock system regulates interleukin-6 expression. (2017)
  • Author(s): Ryota Nakazato, Shogo Hotta, Daisuke Yamada, Miki Kou, Saki Nakamura, Yoshifumi Takahata, Hajime Tei, Rika Numano, Akiko Hida, Shigeki Shimba, Michihiro Mieda, Eiichi Hinoi, Yukio Yoneda and Takeshi Takarada
  • Journal Title: Glia Volume: 65 Issue: 1 Pages: 198-208
  • DOI: 10.1002/glia.23087
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Fine-Tuning Circadian Rhythms: The Importance of Bmal1 Expression in the Ventral Forebrain. (2017)
  • Author(s): Mieda M, Hasegawa E, Kessaris N, Sakurai T
  • Journal Title: Front Neurosci. Volume: 11 Pages: 55-55
  • DOI: 10.3389/fnins.2017.00055
  • NAID: 120006027787
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Synchronous circadian voltage rhythms with asynchronous calcium rhythms in the suprachiasmatic nucleus. (2017)
  • Author(s): Enoki R, Oda Y, Mieda M, Ono D, Honma S, Honma KI
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A Volume: 114 Issue: 12 Pages: 2476-2485
  • DOI: 10.1073/pnas.1616815114
  • NAID: 120006346107
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Manipulating the Cellular Circadian Period of Arginine Vasopressin Neurons Alters the Behavioral Circadian Period. (2016)
  • Author(s): Mieda M, Okamoto H, Sakurai T.
  • Journal Title: Curr Biol. Volume: S0960-9822(16) Issue: 18 Pages: 30773-4
  • DOI: 10.1016/j.cub.2016.07.022
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] QRFP-deficient mice are hypophagic, lean, hypoactive and exhibit increased anxiety-like behavior (2016)
  • Author(s): Okamoto K, Yamasaki M, Takao K, Soya S, Iwasaki M, Sasaki K, Magoori K, Sakakibara I, Miyakawa T, Mieda M, Watanabe M, Sakai J, Yanagisawa M, Sakurai T
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 11 Issue: 11 Pages: e0164716-e0164716
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0164716
  • NAID: 120007129233
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 視交叉上核の中枢概日時計におけるAVPニューロンの役割 (2018)
  • Author(s): 三枝理博
  • Organizer: 日本生理学会
• [Presentation] バソプレシン産生ニューロンは視交叉上核のペースメーカー機能に重要な役割を果たす (2017)
  • Author(s): 三枝理博
  • Organizer: 日本生理学会
  • Place of Presentation: アクトシティ浜松 (静岡県浜松市)
  • Year and Date: 2017-03-28
  • Invited
• [Presentation] Genetic manipulation of AVP neurons to uncover their roles in the circadian pacemaking of the SCN (2017)
  • Author(s): Mieda M, Ono D, Hasegawa E, Okamoto H, Honma S, Honma K, akurai T.
  • Organizer: Gordon Research Conference-Chronobiology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 中枢概日時計の神経メカニズムの解析 (2017)
  • Author(s): 三枝理博
  • Organizer: 中部日本生理学会
  • Invited
• [Presentation] AVPニューロンの細胞時計の周期に応じて概日行動リズムの周期も変化する (2017)
  • Author(s): 三枝理博、岡本仁、櫻井武
  • Organizer: 日本時間生物学会
• [Presentation] オレキシンによる睡眠・覚醒調節の神経メカニズム (2017)
  • Author(s): 三枝理博
  • Organizer: 生命科学系学会合同年次大会
  • Invited
• [Presentation] AVP neurons play a critical role in the circadian pacemaking of the SCN. (2016)
  • Author(s): Mieda M
  • Organizer: Sapporo Symposium on Biological Rhythm
  • Place of Presentation: 北海道大学（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2016-11-10
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] AVPニューロンの細胞時計の周期に応じて概日行動リズムの周期も変化する (2016)
  • Author(s): 三枝理博、岡本仁、櫻井武
  • Organizer: 日本神経科学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-07-20
• [Presentation] Manipulating the cellular circadian period of AVP neurons alters the behavioral circadian period. (2016)
  • Author(s): Mieda M, Okamoto H, Sakurai T
  • Organizer: Society for Research on Biological Rhythms (SRBR)
  • Place of Presentation: The Innisbrook Golf Resort (Palm Harbor, Florida, USA)
  • Year and Date: 2016-05-21
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 体内時計が刻む1日の長さを決める細胞を発見！
  • URL: http://www.kanazawa-u.ac.jp/rd/40314