2020 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of mechanisms inducing spontaneous hypothermia in a mammalian hibernator
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18K19321
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
山口 良文 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (10447443)
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2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | 冬眠 / シリアンハムスター / 低体温 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
冬眠は、全身性の代謝抑制により低温・乾燥・飢餓といった極限環境下での長期生存を可能とする生存戦略である。冬眠する小型哺乳類であるジリスやシリアンハムスターは、冬眠期のあいだ、深冬眠と中途覚醒を繰り返す。深冬眠では、体温は外気温+1度まで低下し (外気温4度の場合、深部体温5-6度)、心拍数も1分間に10回程度まで低下する。深冬眠は数日から1週間近く経過したのち中途覚醒により中断される。深冬眠から中途覚醒への移行時には、体温は数時間で36度付近まで回復する。中途覚醒状態は半日程度継続し、再び体温が低下し深冬眠状態となる。ヒトやマウスなど 多くの非冬眠哺乳類は長時間の低体温下では臓器機能を保持できず死に至ることを鑑みると、こうした冬眠自体が驚異的だが、その制御機構は未だ殆ど不明である。本研究では、体温が36度から自発的低体温へと移行開始する際に発動するシグナルの同定を目指して研究を行なってきた。その結果、ハムが冬眠に際して低体温へ移行する際に、発現が著しく上昇または低下する遺伝子を、全身各臓器において多数同定した。さらに麻酔薬で強制的に低体温 を誘導した際との遺伝子発現量を定量PCRで比較することで、これらを低体温応答の結果発現誘導される低体温応答遺伝子と、強制低体温では誘導されず深冬眠特異的に誘導される深冬眠特異的遺伝子、との分類が可能であった。 これら深冬眠特異的遺伝子DTIG (Deep torpor induced gene)のうち、特に顕著な発現変動を示したDTIG1について、ゲノム改変技術を用い遺伝子破壊個体を作出した。これら遺伝子破壊個体はメンデル比で出生し成体まで生存可能であった。低温室で冬眠誘導実験を行なったところ、一部の個体は冬眠が誘導されなかった。今後さらなる個体数の解析が必要だが、冬眠動物の自発的低体温誘導に関われる初の遺伝子同定と言える成果である。
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