Elucidation of the involvement of the circadian genes on onset of parturition

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K05951
• Research Institution: Rakuno Gakuen University
• Principal Investigator: 天野 朋子 酪農学園大学, 農食環境学群, 准教授 (60388585)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 出産の時期 / 照明 / 時計遺伝子 / マウス

Outline of Annual Research Achievements

昨年度までに時計遺伝子(Per1とPer2)が欠損し、体内時計を失ったマウスの出産時期について検討した。その結果、野生型マウスよりやや遅れるものの、遜色ない傾向を示した。一方、今年度は野生型のマウスを終日の照明(L/L)または終日の消灯(D/D)の下で飼育すると、通常の点灯と消灯を12時間ずつ繰り返す条件(L/D)に比べ、出産の時期は有意に延長することを突き止め、時計遺伝子よりも環境の照明が出産の発来時期の制御に大きく影響することを明らかにした(それぞれの出産時期は、L/Lが交尾後19.5±0.1日、L/Dが19.3±0.1日、D/Dが19.9±0.1日、P<0.05)。さらにその影響が出産発来の制御機序のどこに関わるかを調べるため、L/Dで飼育したマウスとD/Dで飼育したマウスについて、出産直前の血中のプロゲステロン濃度を調べた。その結果、D/DはL/Dで飼育したマウスより有意に高いレベルにとどまり、出産の発来の直接的要因となる黄体の退行がL/Dで飼育した方が早く起こっていることが示された(交尾後18.5日後の血中プロゲステロン濃度: L/Dが42.8ng/ml、D/Dが65.3ng/ml、P<0.05)。一方、L/LとL/Dの条件では出産の時期は同じだったものの、L/Lでは新生仔の1匹あたりの体重が有意に軽い傾向があり、照明が胎仔の健康に与える影響が懸念された(L/L、L/D、D/Dのそれぞれの新生仔1匹の平均体重：1.3ｇ、1.4g、1.4g、P<0.05)。また、照明は松果体にてメラトニンの産生を抑制することが知られているので、来年度はメラトニン合成酵素が正常/変異したマウスの系統を用い、照明の制御がメラトニン産生を介して出産時期の制御に関わる可能性を追求する予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究課題の予備検討では、時計遺伝子がマウスの出産時刻に影響することを確認していた。しかし、本検討の課題を開始したところ、照明のサイクル(昼と夜のサイクル)の影響が時計遺伝子の影響を上回っていることを確認し、時計遺伝子に制御される出産誘起因子の同定などの予定通りの研究の実行が難しいかと考えた。しかし照明がメラトニンなどの要因を介して黄体退行など出産時期の制御に強く関わる可能性が示されつつあり、本研究課題の大きな目的である「出産時期に関わる要因の特定と制御」は果たされつつある。

Strategy for Future Research Activity

今年度の研究から、照明のサイクル(昼と夜のサイクル)が出産時刻と大きく関与することが示された。照明のサイクルは松果体でのメラトニン合成を制御するため、今後は照明サイクルがメラトニン合成を介して出産時期を制御する可能性を追求する。そのため、すでにメラトニン合成酵素を遺伝的に合成できる/できない系統のマウスの入手手続きに入っている。これらのマウスについて終日点灯(L/L)、終日消灯(D/D)、点灯と消灯を12時間ごとに繰り返す環境(L/D)にて飼育し、出産時期がどう変化するかを観察する。また血中メラトニン濃度の変化とともに、その作用機序列(黄体退行や子宮収縮への影響)も検討する。

Causes of Carryover

マウスホルモン解析費が事前の見積りより安くなったため。