2018 Fiscal Year Research-status Report
高速カルシウム計測による視交叉上核神経回路の機能的構造解析
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16K16645
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
織田 善晃 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 助教 (20735542)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 概日リズム / 蛍光イメージング / カルシウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
哺乳類の概日時計中枢は脳・視床下部の視床下部に存在する。ここから全身に約24時間周期のリズム情報を発振し、動物の生理機能を調節することで地球上で生存することを可能にしている。視交叉上核は約２万個の神経細胞で構成されており、個々の神経細胞では細胞内カルシウムイオン(Ca)濃度が約24時間周期で変動すること(概日Caリズム)が報告されている。一方、神経細胞のCaは一般的にミリ秒～秒単位の時間経過を持つ一過性変動を示すことが知られている。このことから概日Caリズムは一過性Ca変動の頻度や振幅の概日変動によって生じていることが考えられるが、両者の関係は不明であったため、本研究ではこの検討を行った。
2017年度までの研究成果から、視交叉上核神経細胞は一過性Ca変動を示さず概日Caリズムは細胞内Caの静止濃度の変動であると結論づけた。しかし、一過性Ca変動が観察されなかったのは本研究に用いた高速イメージングシステムがもつノイズ成分に隠れている可能性を排除する必要があった。そこで、神経細胞特異的にGFPを発現させた視交叉上核スライスを用い、概日リズムと一過性変動の観察と同一の計測を行った。この結果をCaイメージングの結果と比較検討したところ、一過性Ca変動が観察されなかった神経細胞とGFPイメージングの蛍光輝度の経時成分に違いは見られなかった。
さらに視交叉上核で行った長露光時間/短露光時間・20秒間の同時計測を室傍核・旁室傍核領域で行ったところ、これらの領域では細胞内Ca濃度に30分から4時間程度の短周期のウルトラディアンリズムが観察された。このウルトラディアンリズムはミリ秒スケールの一過性Ca変動の頻度が変動することにより形成されることが分かった。
以上の結果から、視交叉上核神経細胞の概日Caリズムは静止状態での細胞内Ca濃度が変動することにより生じるものであることが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
神経細胞特異的にGFPを発現させた培養視交叉上核スライスを用い、概日リズムと一過性変動の観察と同一の計測を行った。現在この結果をCaイメージングの結果と比較検討を行っており、一過性Ca変動が観察されなかった神経細胞とGFPイメージングの蛍光輝度の経時成分に違いは見られない。
さらに同様の計測を室傍核・旁室傍核領域で行ったところ、これらの領域では細胞内Ca濃度のウルトラディアンリズムが観察された。このウルトラディアンリズムは一過性Ca変動の発生頻度が変動することにより形成されているものであることが分かった。
以上の結果から、視交叉上核神経細胞で一過性Ca変動が観察されなかったのは計測システムのノイズ成分に隠されているものではないことが分かった。
現在、前者に挙げたGFPイメージングとCaイメージングデータの比較検討が完了していない。本研究はこの解析と論文掲載をもって終了とする予定であるため、進行はやや遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度に、高速蛍光イメージングシステムの揺らぎ成分を検討しこれまで行ってきた実験結果の解析に反映させるとともに、本研究結果の論文を投稿予定であったが、データ解析手法の検討並びに実施に想定以上の時間を要している。平成31年度はデータ解析を完了させ、論文投稿を行う。
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| Causes of Carryover |
平成30年度に、高速蛍光イメージングシステムの揺らぎ成分を検討しこれまで行ってきた実験結果の解析に反映させるとともに、本研究結果の論文を投稿予定であったが、データ解析手法の検討並びに実施に想定以上の時間を要し完了することができなかったため、余剰金が生じた。このため、論文投稿を次年度に行うこととし、未使用額はその経費に充てることとする。
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