低体温と低酸素抵抗性を伴う生体保護代謝アダプテーションの解明

• Project Area: Transomic Analysis of Metabolic Adaptation
• Project/Area Number: 18H04806
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Kansai Medical University
• Principal Investigator: 小早川 高 関西医科大学, 医学部, 准教授 (60466802)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2019: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2018: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
• Keywords: チアゾリン類恐怖臭 / 先天的恐怖 / 生命保護 / 代謝アダプテーション / 情動 / 嗅覚 / 低体温

Outline of Annual Research Achievements

生物は危機状態において生存確率を上昇させる能力を進化させてきたと考えられる。通常の状態では将来の活動に備えたエネルギー（ATP）の蓄積や組織の新陳代謝を促す細胞構成成分の生合成が必要となる。つまり、通常の状態では将来の生のためにエネルギーを貯蓄している。一方で、生命の危機に直面した状態では将来の生よりも、現在の死を防ぐことが優先される。このような局面では現在の生のために将来のエネルギーを犠牲にする必要がある。これまでの代謝研究では、正常な生体の状態、何らかの原因で正常な状態が維持できない病気の状態の研究が行われてきた。これに対して、私たちの研究により第３の状態である、危機応答状態が存在し、その状態はチアゾリン類恐怖臭(Thiazoline-related fear odors: tFO)などの先天的恐怖刺激により誘導できることが示された。通常でも病気でもない代謝状態としては、冬眠状態が知られる。冬眠ではエネルギー消費量を抑えて春を待つことを目的として体温や代謝を抑制する。tFOが誘導する危機応答状態と冬眠状態は、共に低体温と低代謝が誘導されるという共通性を持つ。しかし、両者の代謝状態の間には明確な相違点が存在することが明らかになった。脳へのグルコースの取り込みは冬眠状態では大きく抑制されるが、危機応答状態では大きく上昇する。冬眠状態では免疫作用が全般的に抑制されるため、炎症応答は抑制されるが同時に血液中の自然免疫細胞の数が大きく減少してしまう。この結果、感染に対する抵抗性が低下する。一方で、tFO誘導性の危機応答状態では、強力な抗炎症作用が誘導されると同時に、血液中の自然免疫細胞の数が増加する。危機応答状態はエネルギー消費の抑制を目的とするのではなく、潜在的な生命保護能力をエネルギーを利用して誘導することで危機状態を乗り切ることを目的とした新たな代謝状態であると考えられた。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] NIBS(中国)
• [Journal Article] Thiazoline-related TRPA1 agonist odorants orchestrate survival fate in mice. (2020)
  • Author(s): Matsuo T, Isosaka T, Tang L, Soga T, Kobayakawa R, Kobayakawa K.
  • Journal Title: bioRxiv Volume: -
  • DOI: 10.1101/2020.05.17.100933
  • Open Access
• [Journal Article] Spontaneous activity generated within the olfactory bulb establishes the discrete wiring of mitral cell dendrites (2019)
  • Author(s): Satoshi Fujimoto, Marcus N. Leiwe, Richi Sakaguchi, Yuko Muroyama, Reiko Kobayakawa, Ko Kobayakawa, Tetsuichiro Saito, Takeshi Imai
  • Journal Title: bioRxiv Volume: －
  • DOI: 10.1101/625616
  • Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Large-scale forward genetics screening identifies Trpa1 as a chemosensor for predator odor-evoked innate fear behaviors (2018)
  • Author(s): Wang, Y., Cao, L., Lee, C-Y., Matsuo, M., Wu, K., Asher, G., Saitoh, T., Klewe-Nebenius, D., Wang, L., Soya, S., Hasegawa, E., Cherasse, Y., Miyoshi,C., Irukayama, Y., Wang, Z., Sakurai, K., Funato, H., Sakurai, T., Yanagisawa, M., Nagase, H., Kobayakawa, R., Kobayakawa, K., Beutler, B., Liu, Q
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 9 Issue: 1 Pages: 2041-2041
  • DOI: 10.1038/s41467-018-04324-3
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Sensory TRPA1 activation by thiazoline-related odorants orchestrate life-protective effects (2020)
  • Author(s): Ko Kobayakawa
  • Organizer: 生理学研究所2019年度国際研究集会「Pain and Survival Strategy」
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Innate fear odors elicit a physiological crisis mode that promotes survival in life-threatening situations (2020)
  • Author(s): Ko Kobayakawa
  • Organizer: 第10回武田科学振興財団 薬科学シンポジウム
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 先天的恐怖誘導性危機応答モードによる生命保護 (2018)
  • Author(s): 小早川 高
  • Organizer: 生理研研究会『感覚免疫学研究会』
  • Invited
• [Presentation] 先天的と後天的な行動制御メカニズムとその生理学的意義 (2018)
  • Author(s): 小早川 高
  • Organizer: 第１１回北陸合同バイオシンポジウム
  • Invited
• [Presentation] Innate fear odors orchestrate life-or-death effects in mice. (2018)
  • Author(s): 小早川 高
  • Organizer: 伝研研究会「Circuit construction in the mammalian brain (哺乳類脳の機能的神経回路の構築メカニズム)」
  • Invited