Coordination of circadian clock by amino acids and exercise

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K12341
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 安尾 しのぶ 九州大学, 農学研究院, 准教授 (30574719)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 概日時計 / 食事リズム / 運動

Outline of Annual Research Achievements

不規則な明暗周期は概日時計を撹乱し、睡眠障害や肥満、高血圧、がんなどのリスクを高めることが知られている。概日時計は食事や栄養により調節されるため、栄養学的な概日時計の改善が可能である。本研究では、概日時計調節アミノ酸や運動負荷、また時間制限給餌による概日時計の撹乱改善効果について、マウスを用いて検証した。
概日時計の振幅が弱まる短日条件において、トレッドミル走行による運動負荷を与えた。その結果、運動を負荷したマウスでは、強制水泳試験における初回無動までの時間が長くなり、うつ様行動の改善が示唆された。骨格筋におけるグルコーストランスポーター4 (GLUT4)の発現は、短日条件において長日条件に比べて低く、インスリン抵抗性も確認された。短日条件では活動量が少ないことから、GLUT4の発現変化は活動量の変化を介して生じた可能性がある。この可能性を検証するため、運動負荷がGLUT4の発現に及ぼす影響を解析した。しかし、トレッドミル運動や回転輪運動負荷によりGLUT4の発現は影響を受けなかった。以上より、GLUT4の発現変化は、運動による経路とは独立して日長の影響を受けることが示唆された。
時間制限給餌は概日時計を強化し、高脂肪による肥満リスクを改善することが報告されている。本研究では、概日時計の乱れが引き起こすうつ症状や関連遺伝子について、時間制限給餌の影響を解析した。マウスの活動期に摂食させた暗期給餌群および休息期に摂食させた明期給餌群を比較した結果、強制水泳試験における初回無動までの時間は明期給餌群で短く、不適切な食事リズムがうつ様行動の増加に繋がることが示唆された。さらに、明期給餌群では縫線核におけるモノアミン代謝遺伝子の発現リズムが乱れていた。以上より、適切な食事リズムが情動関連遺伝子の発現リズムの正常化を介して、脳機能を改善することが示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Changes in photoperiod alter Glut4 expression in skeletal muscle of C57BL/6J mice. (2017)
  • Author(s): Tashiro A, Shibata S, Takai Y, Uchiwa T, Furuse M, Yasuo S
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 25 Pages: 82-88
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.02.023.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Aging rather than stress strongly influences amino acid metabolisms in the brain and genital organs of female mice. (2017)
  • Author(s): Kodaira M, Nagasawa M, Yamaguchi T, Ikeda H, Minaminaka K, Chowdhury VS, Yasuo S, Furuse M
  • Journal Title: Mechanisms of Ageing and Development Volume: 162 Pages: 72-79
  • DOI: 10.1016/j.mad.2016.12.006.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Disparities in activity levels and learning ability between Djungarian hamster (Phodopus sungorus) and Roborovskii hamster (Phodopus roborovskii). (2017)
  • Author(s): Ikeda H, Nagasawa M, Yamaguchi T, Minaminaka K, Goda R, Chowdhury VS, Yasuo S, Furuse M
  • Journal Title: Animal Science Journal Volume: 88 Pages: 533-545
  • DOI: 10.1111/asj.12659.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Exposure of C57BL/6J mice to long photoperiod during early life stages increases body weight and alters plasma metabolomic profiles in adulthood. (2016)
  • Author(s): Uchiwa T, Takai Y, Tashiro A, Furuse M, Yasuo S
  • Journal Title: Physiological Reports Volume: 4 Pages: e12974
  • DOI: 10.14814/phy2.12974.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] ジャンガリアンハムスターとロボロフスキーハムスターにおける行動およびエネルギー代謝の差異に関する研究 (2017)
  • Author(s): 池田裕美, 韓国鋒, 高倉真弓, 長町さつき, 西川拓磨, 井原翼, 浜田瑞貴, Chowdhury V.S., 安尾しのぶ, 古瀬充宏
  • Organizer: 日本畜産学会第122回大会
  • Place of Presentation: 神戸大学（神戸）
  • Year and Date: 2017-03-27 – 2017-03-30
• [Presentation] 動物の季節リズム研究における応用と代替法の可能性 (2016)
  • Author(s): 安尾しのぶ, 田代絢子, 高井佑輔
  • Organizer: 第29回日本動物実験代替法学会
  • Place of Presentation: 九州大学百年講堂（福岡）
  • Year and Date: 2016-11-16 – 2016-11-18
  • Invited
• [Presentation] 哺乳期の日長は成熟後の体重や代謝に影響を与える (2016)
  • Author(s): 打和龍宏, 高井佑輔, 田代絢子, 柴田里美, 古瀬充宏, 安尾しのぶ
  • Organizer: 第23回日本時間生物学会学術大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学（名古屋）
  • Year and Date: 2016-11-12 – 2016-11-13
• [Presentation] うつ様行動の光周性反応に及ぼす骨格筋グルココルチコイド受容体の影響 (2016)
  • Author(s): 田代絢子, 高井佑輔, 打和龍宏, 清水宣明, 田中廣壽, 古瀬充宏, 安尾しのぶ
  • Organizer: 第23回日本時間生物学会学術大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学（名古屋）
  • Year and Date: 2016-11-12 – 2016-11-13
• [Presentation] オルニチンの時間栄養学～ホルモンリズム調節の観点から～ (2016)
  • Author(s): 安尾しのぶ
  • Organizer: 第2回シトルリン・オルニチン研究懇談会
  • Place of Presentation: 大手町サンスカイルーム（東京）
  • Year and Date: 2016-09-30 – 2016-09-30
  • Invited
• [Presentation] 体内時計の調節因子としてのアミノ酸および香り成分 (2016)
  • Author(s): 安尾しのぶ
  • Organizer: 第14回果実酒・果実飲料と健康に関する研究会
  • Place of Presentation: 和歌山医科大学（和歌山）
  • Year and Date: 2016-09-22 – 2016-09-22
  • Invited
• [Presentation] 哺乳期の日長は成熟後のマウスの体重や血漿・骨格筋メタボロームに影響を及ぼす (2016)
  • Author(s): 打和龍宏, 高井佑輔, 田代絢子, 柴田里美, 古瀬充宏, 安尾しのぶ
  • Organizer: 第3回時間栄養科学研究会
  • Place of Presentation: 東京農業大学（東京）
  • Year and Date: 2016-08-26 – 2016-08-26
• [Presentation] うつ様行動の光周性における骨格筋グルココルチコイド受容体の役割 (2016)
  • Author(s): 田代絢子, 高井佑輔, 打和龍宏, 清水宣明, 田中廣壽, 古瀬充宏, 安尾しのぶ
  • Organizer: 第3回時間栄養科学研究会
  • Place of Presentation: 東京農業大学（東京）
  • Year and Date: 2016-08-26 – 2016-08-26
• [Presentation] The role of skeletal muscle glucocorticoid receptors in photoperiodic response of depression-like behaviors (2016)
  • Author(s): Tashiro, A., Goda, R., Shibata, S., Takai, Y., Ohtsuka, T., Uchiwa, T., Furuse, M., Yasuo, S.
  • Organizer: 17th AAAP ANIMAL SCIENCE CONGRESS
  • Place of Presentation: 九州産業大学（福岡）
  • Year and Date: 2016-08-22 – 2016-08-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effect of postnatal photoperiod on body weight and metabolomics profiles in skeletal muscle and plasma in mice (2016)
  • Author(s): Uchiwa, T., Takai, Y., Tashiro, A., Shibata, S., Furuse, M., Yasuo, S.
  • Organizer: 17th AAAP ANIMAL SCIENCE CONGRESS
  • Place of Presentation: 九州産業大学（福岡）
  • Year and Date: 2016-08-22 – 2016-08-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effect of photoperiod during perinatal period on neurogenesis and stress-related behaviors in mice (2016)
  • Author(s): Takai, Y., Kawai, M., Ogo, T., Ichinose, T., Furuya, S., Udo, H., Furuse, M., Yasuo, S.
  • Organizer: 17th AAAP ANIMAL SCIENCE CONGRESS
  • Place of Presentation: 九州産業大学（福岡）
  • Year and Date: 2016-08-22 – 2016-08-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Differential levels of activity and stress response between Djungarian hamster (P. sungorus) and Robosovskii hamster (P. roborovskii) (2016)
  • Author(s): Ikeda, H., Yamaguchi, T., Kodaira, M., Bahry, M.A., Chowdhury, V.S., Yasuo, S., Furuse, M.
  • Organizer: 17th AAAP ANIMAL SCIENCE CONGRESS
  • Place of Presentation: 九州産業大学（福岡）
  • Year and Date: 2016-08-22 – 2016-08-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Aging and additive oxidative stress influences female ovarian functions in mice (2016)
  • Author(s): Kodaira, M., Ikeda, H., Yamaguchi, T., Yamauchi, N., Chowdhury, V.S., Yasuo, S., Furuse, M.
  • Organizer: 17th AAAP ANIMAL SCIENCE CONGRESS
  • Place of Presentation: 九州産業大学（福岡）
  • Year and Date: 2016-08-22 – 2016-08-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Restrain stress during pregnancy alters plasma amino acid composition and affects the growth and behavior of offspring in mice (2016)
  • Author(s): Nishigawa, T., Takakura, M., Nagamachi, S., Chowdhury, V.S., Yasuo, S., Furuse, M.
  • Organizer: 17th AAAP ANIMAL SCIENCE CONGRESS
  • Place of Presentation: 九州産業大学（福岡）
  • Year and Date: 2016-08-22 – 2016-08-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Lower locomotor activity is partially explained by brain dopamine metabolism in mice (2016)
  • Author(s): Yamaguchi, T., Ikeda, H., Minaminaka, K., Kodaira, M., Chowdhury, V.S., Yasuo, S., Furuse, M.
  • Organizer: 17th AAAP ANIMAL SCIENCE CONGRESS
  • Place of Presentation: 九州産業大学（福岡）
  • Year and Date: 2016-08-22 – 2016-08-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effects of dietary L-ornithine on mother milk free amino acid composition and pup sleeping behavior in mice (2016)
  • Author(s): Takakura, M., Nagamachi, S., Nishigawa, T., Chowdhury, V.S., Yasuo, S., Furuse, M.
  • Organizer: 17th AAAP ANIMAL SCIENCE CONGRESS
  • Place of Presentation: 九州産業大学（福岡）
  • Year and Date: 2016-08-22 – 2016-08-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effects of dietary L-serine on free amino acid composition of milk and performance of offspring in mice (2016)
  • Author(s): Nagamachi, S., Takakura, M., Nishigawa, T., Chowdhury, V.S., Yasuo, S., Furuse, M.
  • Organizer: 17th AAAP ANIMAL SCIENCE CONGRESS
  • Place of Presentation: 九州産業大学（福岡）
  • Year and Date: 2016-08-22 – 2016-08-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] アミノ酸栄養による体内時計の調節とヒトへの応用展開 (2016)
  • Author(s): 安尾しのぶ, 樋口重和, 魚津伸夫, 垂水千恵, 雄長誠
  • Organizer: 第70回栄養・食糧学会大会
  • Place of Presentation: 武庫川女子大学 （神戸）
  • Year and Date: 2016-05-13 – 2016-05-15
  • Invited
• [Presentation] Effect of perinatal photoperiod on neurogenesis and affective behaviors in mice. (2016)
  • Author(s): Takai, Y., Kawai, M., Ogo, T., Ichinose, T., Furuya, S., Udo, H., Furuse, M., Yasuo, S.
  • Organizer: 64th NIBB Conference "Evolution of Seasonal Timers"
  • Place of Presentation: 岡崎コンファレンスセンター（岡崎）
  • Year and Date: 2016-04-22 – 2016-04-24
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 九州大学大学院農学研究院 代謝・行動制御学研究分野
  • URL: http://www.agr.kyushu-u.ac.jp/lab/lrmb/