2018 Fiscal Year Research-status Report
不適切環境光入力による概日リズム障害発生機序の究明とその回避方策の検討
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17K08580
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
重吉 康史 近畿大学, 医学部, 教授 (20275192)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
池上 啓介 近畿大学, 医学部, 助教 (10709330) [Withdrawn]
筋野 貢 近畿大学, 医学部, 助教 (30460843)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 概日リズム / 視交叉上核 / 光照射 / c-Fos |
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| Outline of Annual Research Achievements |
時差ぼけ時におけるゲーティングのシフト様式について：光入力を遮断して視交叉上核概日リズムに影響を及ぼさない機構はゲートと呼ばれ、光に反応しない時間帯をdeadzoneと読んでいる。このようなゲートが時差ぼけ時にどのように位相変位するのかを視交叉上核におけるc-Fos遺伝子の光による誘導現象を観察することによって明らかにした。この研究で、デッドゾーンの位相がＳＣＮのシェル領域からのタイミング信号の制御下にあることを示唆する。さらにゲートは時差ぼけ時における主観的夜での光暴露を遮断しないことが明らかになった。（Nagano et al. Brain Research 2019）
網膜のゲート位相を決定している機構の検索：網膜は視交叉上核（ＳＣＮ）の中心概日時計を同調させるために光信号を送信する。 ＳＣＮは末梢概日生理機能を調節するが周囲光も含まれるので網膜の細部は不明のままである。我々は何をどのようにマウスの網膜概日システムを調節するかを調べた。我々は最初に網膜内で概日リズムの位相特異的に光に反応する領域を明確化した。これは、周囲光ではなくSCNがグルココルチコイドを介して網膜リズムを調節することを示した。（共同研究者である池上が時間生物学会、生理学会にて発表済み。論文投稿予定。）
概日リズムをもつ脳領域の迅速スクリーニング系の確立とその結果：教室に導入された機器Multi versaによって、Per2::luc knock inマウスの脳スライスの全体像を捕らえ概日リズムを持つ領域をスクリーニングすることが容易になった。このスライスは副腎ホルモンの影響下にないことから理想的な条件である。海馬、大脳皮質、小脳などほとんどの領域で概日リズムをとられることができなかった。一方、線条体に概日リズムが存在することが明らかとなった。(未発表。)
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
中枢神経系への光入力を概日リズムの位相依存性に制御する仕組みであるゲート機構の解析については大きな進展が見られた。その一方で、中枢神経系で明瞭な概日リズムを発振可能な領域への探索は、c-Fosを用いて行う予定であったが、対象とする領域の広範な事から網羅的な解析が困難であった。しかし今年度、脳スライス培養全領域が観察可能な装置を用い、迅速化に成功した。しかし未だ、脳全体のスクリーニングが終わっていない。2年目においては終了すべき検討でありやや遅れていると判定した。
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| Strategy for Future Research Activity |
視交叉上核以外の中枢神経系でどの領域が概日リズムを明瞭に示すのかを明らかにする。現在までに、脳領域で時計遺伝子の発現を指標として、概日リズムの有無を検討した報告がある。しかしそのほとんどが副腎摘除によって失われる。よって自立性のリズムとは言い難い。今回、発光イメージング装置の導入によって、スライス培養において、脳の前額断や矢状断全体の発光を経時的に捉える事ができるようになった。これを用いて、中枢神経系において振動をもつ領域を迅速につきとめる。(２)今回の申請の中心となる課題である概日リズムを参照した場合の不適切光照射、外部環境による不適切覚醒（昼間に刺激を与えることで断眠とする。）状態での中枢神経概日リズムの変化、神経新生、神経細胞死についての検討を、脳スライス培養とマウス個体を対象として、進めていく。
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| Causes of Carryover |
当初の予定よりやや実験に遅延が生じたため次年度使用額が生じた。このプロジェクトでは概日リズムを発振可能な中枢神経系の領域を探索することができなければ、それ以降の検討を進めることができない。現在脳スライス全体の発光イメージングを行うことが可能な機器Multiversaを導入し、概日リズムを自立性に発信可能な脳領域の局在を明らかにすることに着手しているが、未だ全領域を検索するにいたっていない。そのためあとの検討に遅延が生じ当初の
未使用の経費が生じた。今年度においては、30年度以降の実験の後半部分を行う。次年度使用額を含め、31年度の費用を満額支出する見込みである。
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