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2018 Fiscal Year Research-status Report

Mechanism responsible for brain-programming causing irreversible suppression of reproductive function in mammals

Research Project

Project/Area Number 18K19267
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

束村 博子  名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (00212051)

Project Period (FY) 2018-06-29 – 2020-03-31
Keywordsキスペプチン / GPR54 / GnRH / メタスチン / エストロゲン
Outline of Annual Research Achievements

家畜(ウシ)の繁殖低下の要因の約4割をしめる「視床下部性の生殖機能不全」は、発達期の脳への外的環境因子の影響が生涯にわたり繁殖中枢の機能を低下させることに起因すると考えられる。本研究は、哺乳類において発達期の脳への性ステロイドホルモン(エストロゲン)の感作が、生涯にわたり生殖機能を抑制する分子メカニズムの解明を通じて、エピジェネティック機構など既知のメカニズムでは説明出来ない「キスペプチン遺伝子(Kiss1)特異的かつ不可逆な発現抑制を担うプログラミング機構」を解明することを目的とする。
本研究では、出生直後(脳の発達期)の雌雄ラットに、エストロゲンを慢性的に感作させた時に、どのようなメカニズムによって、Kiss1発現が特異的かつ不可逆に抑制されるかについて、その新規な分子機構を明らかにしようとしている。具体的には、キスペプチンニューロンを常時可視化できるトランスジェニック(Tg)ラットを用いて、Kiss1遺伝子の発現が抑制された動物でも、キスペプチンニューロンを単離したり、脳切片上で可視化することを特色として実験を進めた。このTgラットを用いれば、発達期の脳へのエストロゲンの感作が、どのような転写因子やヒストン修飾蛋白を介して、Kiss1発現が特異的かつ不可逆に抑制するかを明らかにすることができる。今年度は、キスペプチンニューロン可視化Tgラットの作製にとりくみ、コンストラクトの準備等が整ったので、来年度以降に本Tgラットの完成を目指している。本年度は、野生型ラットを用いて、キスペプチンニューロンに発現するヒストンタンパク修飾遺伝子、転写因子について、複数の候補遺伝子の探索を行い、複数の因子が、弓状核および前腹側室周囲核に局在するキスペプチンニューロンに共存することを発見した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本研究では、キスペプチンニューロンを常時可視化できるトランスジェニック(Tg)ラットの作出を計画しているが、その作製が当初の予定より遅れている。具体的には、Kiss1-Cre TGラットが作製過程にあり、コンストラクトは作製済みであるものの、これを導入したラットの作製が完成していない。この作製に成功すれば、現有のCAGプロモータ下流にstop-codon floxed-Tomato遺伝子を導入したTgラットとの交配により目的の可視化ラットが得られると期待している。

Strategy for Future Research Activity

キスペプチンニューロンを常時可視化できるTgラットを、Kiss1-Cre TGラットとCAGプロモータ下流にstop-codon floxed-Tomato遺伝子を導入したTgラットの交配により得られた場合は、このキスペプチン可視化遺伝子改変ラットの新生仔から視床下部を切り出し、in vitroで培養する。培養液へのエストロジェン添加、および無添加群を設け、得られた細胞を酵素処理により単離し、Tomatoの赤色蛍光を指標としてキスペプチンニューロンのみを回収する。得られた遺伝子についてRNA-seq解析し、エストロゲン添加により、発現が顕著に上昇、もしくは減少する遺伝子群をリスト化する。これら新生仔から得た遺伝子群を、性成熟後の正常雌ラットのキスペプチンニューロンから得た遺伝子群リスト(RNA-seqにより取得済み)と比較しつつ、ERαやエストロジェン応答領域(ERE)との結合領域を有するかを検索し優先順位を付けてリスト化し、これら遺伝子のKiss1遺伝子発現調節における役割をin vitroおよびin vivo実験により解明する予定である。

Causes of Carryover

上述したように、キスペプチンニューロンを常時可視化できるTgラットの作製が予定より遅れており、この作製への投資が不十分であったために、次年度に使用額が生じたと分析している。上記のように、本年度において、鋭意キスペプチンニューロンを常時可視化できるTgラットの作製にあたるため、Tgラットの作製に必要な膨大なラットの購入費や維持費、遺伝子検索のための分子生物学実験に本研究費を充てる予定である。

  • Research Products

    (23 results)

All 2019 2018

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 3 results) Presentation (15 results)

  • [Journal Article] Somatostatin-somatostatin receptor 2 signaling mediates LH pulse suppression in lactating rats.2019

    • Author(s)
      Sugimoto A, Tsuchida H, Ieda N, Ikegami K, Inoue N, Uenoyama Y, Tsukamura H.
    • Journal Title

      Endocrinology

      Volume: 160(2) Pages: 473-483

    • DOI

      10.1210/en.2018-00882

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Neonatal estrogen causes irreversible male infertility via specific suppressive action on hypothalamic Kiss1 neurons.2019

    • Author(s)
      Minabe S, Sato M, Inoue N, Watanabe Y, Magata F, Matsuda F, Uenoyama Y, Ozawa H, Tsukamura H.
    • Journal Title

      Endocrinology

      Volume: 160(5) Pages: 1223-1233

    • DOI

      10.1210/en.2018-00732

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Study on the Reproductive Performance and Problems in Crossbred Cows in Jalalabad, East of Afghanistan.2019

    • Author(s)
      Assadullah, Ieda N, Bayer DM, Stanikzai PM, Memlawal R, Inoue N, Uenoyama Y, Tsukamura H.
    • Journal Title

      J Intl Cooper Agric Dev

      Volume: 17 Pages: 2-7

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Morphological analysis for neuronal pathway from the hindbrain ependymocytes to the hypothalamic kisspeptin neurons.2019

    • Author(s)
      Deura C, Minabe S, Ikegami K, Inoue N, Uenoyama Y, Maeda KI, Tsukamura H.
    • Journal Title

      J Reprod Dev.

      Volume: 65(2) Pages: 129-137

    • DOI

      doi: 10.1262/jrd.2018-122.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Peripheral administration of κ-opioid receptor antagonist stimulates gonadotropin-releasing hormone pulse generator activity in ovariectomized, estrogen-treated female goats.2019

    • Author(s)
      Sasaki T, Ito D, Sonoda T, Morita Y, Wakabayashi Y, Yamamura T, Okamura H, Oishi S, Noguchi T, Fujii N, Uenoyama Y, Tsukamura H, Maeda KI, Matsuda F, Ohkura S.
    • Journal Title

      Domest Anim Endocrinol.

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • DOI

      doi: 10.1016/j.domaniend.2018.12.011.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Co-expression of the calcitonin receptor gene in the hypothalamic kisspeptin neurons in female rats.2018

    • Author(s)
      Assadullah, Ieda N, Kawai N, Ishii H, Ihara K, Inoue N, Uenoyama Y, Tsukamura H.
    • Journal Title

      Reprod Med Biol.

      Volume: 17(2) Pages: 164-172

    • DOI

      doi.org/10.1002/rmb2.12085

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Fetal/perinatal programming causing sexual dimorphism of the kisspeptin-GnRH neuronal network.2018

    • Author(s)
      Tsukamura H, Maeda KI, Uenoyama Y.
    • Journal Title

      The GnRH Neuron and its Control: Wiley

      Volume: - Pages: 43-60

  • [Journal Article] The roles of kisspeptin in the mechanism underlying reproductive functions in mammals.2018

    • Author(s)
      Uenoyama Y, Inoue N, Maeda KI, Tsukamura H.
    • Journal Title

      J Reprod Dev.

      Volume: 64(6) Pages: 469-476

    • DOI

      doi: 10.1262/jrd.2018-110.

  • [Presentation] プリン作動性シグナルによるキスペプチンニューロンを介した排卵制御2018

    • Author(s)
      井上直子、石垣蓮、高橋あい、上野山賀久、束村博子
    • Organizer
      第36回内分泌代謝学サマーセミナー
  • [Presentation] 脳内グルコース利用阻害による黄体形成ホルモン(LH)分泌抑制への室傍核ダイノルフィンAニューロンの関与の可能性2018

    • Author(s)
      土田仁美、河合成美、出浦慎哉、井上直子、上野山賀久、束村博子
    • Organizer
      第36回内分泌代謝学サマーセミナー
  • [Presentation] キスペプチン遺伝子発現制御を担うヒストン修飾関連因子の探索2018

    • Author(s)
      堀畑慶、井上直子、家田菜穂子、上野山賀久、末富祐太、松田二子、前多敬一郎、束村博子
    • Organizer
      第36回内分泌代謝学サマーセミナー
  • [Presentation] 視床下部室傍核(PVN)に局在するダイノフィンAニューロンが低栄養時の黄体形成ホルモン(LH)の分泌抑制に関与する可能性2018

    • Author(s)
      土田仁美、河合成美、出浦慎哉、井上直子、上野山賀久、束村博子
    • Organizer
      第33回日本下垂体研究会学術集会
  • [Presentation] 低栄養による生殖機能抑制における室傍核ダイノルフィンAニューロンの関与の可能性2018

    • Author(s)
      土田仁美、河合成美、出浦慎哉、井上直子、上野山賀久、束村博子
    • Organizer
      第111回日本繁殖生物学会大会
  • [Presentation] 弓状核特異的Kiss1KOラットを用いたGnRHパルス発生機構の同定2018

    • Author(s)
      長江麻佑子、後藤哲平、余郷享子、三宝誠、平林真澄、小林憲太、井上直子、束村博子、前多敬一郎、上野山賀久
    • Organizer
      第111回日本繁殖生物学会大会
  • [Presentation] プリン作動性ニューロンの作用部位としてのAVPVキスペプチンニューロンの役割2018

    • Author(s)
      高橋あい、石垣蓮、出浦慎哉、上野山賀久、束村博子、井上直子
    • Organizer
      第111回日本繁殖生物学会大会
  • [Presentation] 新規なキスペプチン遺伝子(Kiss1)発現制御因子の探索2018

    • Author(s)
      堀畑慶、井上直子、家田菜穂子、上野山賀久、末富祐太、松田二子、前多敬一郎、束村博子
    • Organizer
      第111回日本繁殖生物学会大会
  • [Presentation] ニューロキニンB受容体拮抗剤の経口投与はパルス状LH分泌を抑制する2018

    • Author(s)
      佐々木拓哉、園田朋也、大石真也、藤井信孝、森田康広、松山秀一、井上直子、上野山賀久、束村博子、前多敬一郎、松田二子、大蔵聡
    • Organizer
      第111回日本繁殖生物学会大会
  • [Presentation] 後脳上衣細胞から視床下部キスペプチンニューロンへ入力する神経経路の形態学的解析2018

    • Author(s)
      出浦慎哉、美辺詩織、池上花奈、井上直子、上野山賀久、前多敬一郎、束村博子
    • Organizer
      第45回日本神経内分泌学会学術集会
  • [Presentation] Kiss1ラット弓状核へのKiss1遺伝子導入によるLHパルスの回復2018

    • Author(s)
      岡本沙季、池上花奈、小林憲太、井上直子、前多敬一郎、束村博子、上野山賀久
    • Organizer
      平成30年度東海畜産学会大会
  • [Presentation] 低栄養時の生殖機能抑制に視床下部室傍核ダイノルフィンAニューロンが関与する2018

    • Author(s)
      土田仁美、河合成美、井上直子、上野山賀久、束村博子
    • Organizer
      平成30年度東海畜産学会大会
  • [Presentation] 視床下部セロトニン-5-HT2C型受容体シグナリングの生殖機能促進効果2018

    • Author(s)
      中西真莉菜、堀畑慶、河合成美、井上直子、上野山賀久、束村博子
    • Organizer
      平成30年度東海畜産学会大会
  • [Presentation] キスペプチン遺伝子発現を制御するヒストン修飾関連因子の探索2018

    • Author(s)
      堀畑慶、井上直子、家田菜穂子、上野山賀久、末富祐太、松田二子、前多敬一郎、束村博子
    • Organizer
      第23回日本生殖内分泌学会学術集会
  • [Presentation] ソマトスタチン-ソマトスタチン受容体2系は泌乳期のパルス状黄体形成ホルモン分泌抑制を仲介する2018

    • Author(s)
      杉本有沙、土田仁美、家田菜穂子、井上直子、上野山賀久、束村博子
    • Organizer
      第23回日本生殖内分泌学会学術集会

URL: 

Published: 2021-01-27  

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