2019 Fiscal Year Research-status Report
視交叉上核による室傍核領域の概日振動制御機構の解明
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18K06340
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
升本 宏平 山口大学, 大学院医学系研究科, 講師 (60580529)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 神経連絡 / 軸索伸長 / 体内時計 / 視交叉上核 / 室傍核 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
哺乳類体内時計の中枢は脳内視床下部に存在する視交叉上核である。しかしながら、視交叉上核によって、どのように脳領域の概日振動が制御されているのか未だ明らかにされていない。室傍核領域は視交叉上核の背側部に隣接し、視交叉上核からの投射が存在することが知られている。そのため、視交叉上核による脳領域の時刻情報伝達機構を明らかにするために、まず視交叉上核が室傍核領域の概日振動をどのように制御しているかを明らかにすることにした。
これまでの研究によって申請者は “移植培養系での振動再構成”の実験系を独自開発した。これを用いることによって、視交叉上核から室傍核領域への時刻情報伝達には神経連絡が必要であることがわかった。また時刻情報伝達物質の探索を進め、GABAをその候補として研究を進めてきた。
GABAが時刻情報伝達物質であることを検証するために、培養中の組織片にGABA受容体の作動薬、拮抗薬を投与したところ、視交叉上核および室傍核領域の概日振動へ影響を与えることがわかった。また、GABAは細胞内クロライドの濃度によって、抑制性が興奮性に変化することが知られているので、クロライドトランスポーターを抑制したところ、視交叉上核と室傍核領域間の概日振動の位相差に影響を与えた。また、“移植培養系での振動再構成”において、生体から取り出して直ぐの視交叉上核を用いると振動は回復するが、数週間培養した視交叉上核では室傍核領域の概日振動は回復しない。この違いを明らかにするために、GABA合成酵素抗体を用いた免疫染色を行ったところ、生体から取り出して直ぐの視交叉上核と数週間培養したした視交叉上核の間に発現の差が認められた。
前年度の所属変更に伴い研究環境が大きく変わってしまったため、免疫染色を主体としたGABA以外の時刻情報伝達物質の探索および既に修得した振動データの詳細な解析を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究では、どのように視交叉上核が脳領域の概日振動を制御しているかという未だ解明されていない問題を明らかにするための第一歩として、視交叉上核による室傍核領域における概日振動の制御について研究を進めてきた。これまでの研究により、視交叉上核から室傍核領域間への時刻情報伝達はGABAを介して行われていると考え、検証を進めている。またGABAは細胞内クロライド濃度によって、抑制性、興奮性が切り替わる事が知られており、このことと時刻情報伝達機構の連関を明らかにすることが、将来的には昼行性、夜行性のメカニズムの解明に繋がると期待している。そのため、組織培養系および生体マウスを用いた2段階の検証を予定していた。しかしながら、前年度の所属変更に伴い研究環境が大きく変わってしまったため、当初の実験計画を見直す必要性が生じた。
織培養を用いた発光測定系については、発光測定系を必要とする実験器具が高価なために今年度中に導入することができなかった。そのため、対象領域における新たな概日振動データを得ることができなかった。そこで、免疫染色を主体とした実験を計画した。これまでの研究で、室傍核領域組織片へ視交叉上核組織片を移植する際、新鮮な組織片を用いた場合は概日振動が回復するが、数週間培養した組織片を用いた場合は回復しないことが、明らかになっている。これらの条件において免疫染色を用いて組織学的、形態学的に検証することで、一定の進捗をみることができた。一方、生体マウスを用いた検証であるが、行動測装置は特殊な装置であり、また飼育スペースの問題もあり、導入することはできなかった。
当初実験計画から変更し、実施できない実験が生じてしまったが、GABA関連の検証を進めるのことができたので総合的に判断して本研究は予定よりやや遅れていると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度であるため、研究結果の論文化を優先的に進める予定である。所属変更に伴う研究環境の変化により、組織培養系による発光測定のデータを新たに得るのは困難である。そのため、既に数多く取得しているデータの解析をより詳細に押し進め、概日振動の再構成の機序、概日振動が再構成する必要性、概日振動が同期する必要性について検証する。これらの解析データと、これまでに得られているデータを合わせて論文にまとめる予定である。GABA関連の検証については、まだデータが不十分であるため、今回の論文に含めない予定である。引き続き免疫組織学的手法を用いて形態学的情報を得ていくと共に、GABA以外の時刻情報伝達物質の免疫染色も進めて行く予定である。
発光測定系および生体マウスの行動解析系を導入してデータを得ることは、今回の論文化に間に合わせることは困難状況である。しかしながら、組織培養系で得られた結果を生体マウスにおいて検証することは必要な実験であるため、これらの実験系の導入は引き続き進めて行く予定である。
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| Causes of Carryover |
前年度に所属を変更したため、研究環境が大きく変わった。新たに実験系を立ち上げる必要性が生じたのだが、組織培養による発光測系を行うための実験装置は高価であり、今年度も導入することができなかった。そのため組織培養よりも免疫染色を主体とした研究を遂行した。高価な消耗品を使用する組織培養を行わなかった結果、消耗品の使用量が少なくなった。
繰越分は次年度において、免疫染色に必要な消耗品費、マウスの購入費および論文投稿費に充てる。
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