2018 Fiscal Year Research-status Report
Analysis of central thermoregulatory system using mice with estrus stage-depending infectious hypothermia
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18KK0190
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
松脇 貴志 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (20447361)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤田 直己 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任助教 (10554488)
藤澤 彩乃 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任助教 (10624885)
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| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2021-03-31
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| Keywords | 体温低下 / エストロゲン / 視床下部 / LPS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
哺乳類の体温は生体の恒常性にとって最も重要な因子の一つであり、中枢神経系によって一定範囲の温度に保たれている。視床下部視索前野は発熱中枢として知られ、プロスタグランジンE2（PGE2）がこの部位に働くことで、体温の上昇が引き起こされる。一方で体温低下の機構は依然として不明な点が多い。我々はこれまで、野生型マウスに体温上昇を引き起こす量の細菌毒素をPGE2合成酵素（mPGES-1）欠損（KO）マウスに投与すると、発情期の雌特異的に体温が逆に一過性の低下を呈することを見出した。そこで我々は１. 脳内には発熱中枢だけではなく体温低下中枢が存在し、両者は同時に活性化する。２. 二つの体温中枢は拮抗関係にある。3. 卵巣由来の因子が体温低下中枢の反応性を亢進させる。という仮説を得た。
本研究ではまず、雌WTマウスおよびKOマウスにLPSを投与し、KOマウスの低体温傾向が最も強まっていた5時間後に視床下部を採取し、RNA-seqによる遺伝子発現量の網羅的解析を行った。その結果、低体温を示すKOマウスではWTおよび低体温を示さないKOマウスと比較して、II型インターフェロン（IFN）パスウェイの増強が認められた。同様にqPCRによって視床下部におけるmRNA発現量を測定したところ、低体温を示すKOマウスにおいて、Rsad2やCxcl10といったIFN誘導遺伝子の発現量の増加が示された。
さらに、KOマウスにおいて卵巣摘出によって消失したLPS依存性の体温低下発現が、発情前期と同程度の濃度となるように処置したエストロゲンにより高頻度に回復した。このことから、KOマウスにおける感染性低体温傾向はエストロゲンの血中濃度に依存することが明らかとなった。
リンショーピン大学Blomqvistグループとの共同研究については、平成30年度はメールでの進捗状況報告と令和元年度から我々が先方にて行う実験の準備打ち合わせを行なった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
体温低下機構に作用する因子として、性周期依存性に血中濃度が変動するエストロゲンを同定した。これにより、当初から予定している同機構の組織学的な特定や体温低下時に働く因子の同定がより容易になる。これまではKOマウスのうちLPS依存性に体温が低下する個体を事前に知ることは不可能であったため、脳の採材やその後の解析もLPS投与後体温低下を確認した5時間後で行う必要があった。しかし平成30年度の研究により、卵巣摘出後のKOマウスにLPS投与24時間前にエストロゲンを処置することで高頻度に体温低下状態を引き起こせることが確認された。この条件を用いれば、体温低下が始まる前の採材も可能となる。
また、計画当初は令和元年度に行う予定だったRNA-seqによる網羅的解析およびqPCRによる二次解析の予定を繰り上げて行うことができた。その結果、体温低下時の視床下部でのINF情報伝達経路の活性化を見いたすことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
1. 体温低下中枢に作用する感染刺激伝達物質の同定：RNA-seqおよびqPCRの結果両群で大きな差が見られた遺伝子の中でエストロゲンの影響を受けるものを優先的に選択して脳内への投与実験を行い、体温に与える影響を観察する。これらの因子の中で体温低下を引き起こすことが確認されたものについて、免疫染色によって発現領域を確認するとともに、各細胞マーカーとの二重免疫染色により発現細胞種を同定する。さらに、同定された因子のKOマウスを共同研究者であるBlomqvistグループが所有している場合、もしくは他から入手可能な場合は、それらにLPSを投与した場合の体温反応を観察する。Blomqvistグループが所有する様々な細胞種特異的なmPGES-1 KOマウスを用いたLPS投与実験についても、リンショーピン大学に滞在して行う。
2. mPGES-1 KOラットを用いた感染性低体温の性周期依存性の詳細な解析：これまでの研究でKOマウスで見られた感染性低体温は性周期に強く依存することが明らかになった。そこで、マウスに比べ性周期の判別がより確実にでき、さらに性周期が正確に４日で回帰するWistar Imamichi系統のラットを用い、mPGES-1 KO動物を作出する。その後このラットを用いて、各性周期でのLPS誘導性低体温の発症率を確認する。
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| Causes of Carryover |
共同研究者であるBlomqvistグループとの話し合いの結果、初年度はメールとスカイプによる定期的な進捗状況の報告と話し合いを行い、その間に次年度で用いる種々の動物の数を確保するために繁殖を増やすなどの準備期間に当てることとした。したがって、次年度はリンショーピン大学に赴き実験を行う機会が多いため、計画当初よりも次年度に割り当て額を増やすことした。
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[Presentation] Involvement of interleukin-1 receptors in sickness responses to lipopolysaccharide2018
Author(s)
Takashi Matsuwaki, Kiseko Shionoya, Robert Ihnatko, Anna Eskilsson, Shigeru Kakuta, Sylvie Dufour, Markus Schwaninger, Ari Waisman, Werner Muller, Emmanuel Pinteaux, David Engblom, and Anders Blomqvist
Organizer
11th FENS (Federation of European Neuroscience Society) Forum of Neuroscience
Int'l Joint Research
