2019 Fiscal Year Research-status Report
雌性生殖機能を中心とした概日時刻情報出力様式の解明
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19K06360
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| Research Institution | Meiji University |
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Principal Investigator |
中村 孝博 明治大学, 農学部, 専任准教授 (00581985)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 体内時計 / 生物時計 / 概日リズム / 神経回路 / 性周期 / 時計遺伝子 / 加齢 / 光遺伝学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
概日リズムは生物が地球上で生存するために獲得・発達させてきた生命の基本機能である。哺乳類における概日時計中枢は脳・視床下部・視交叉上核（suprachiasmatic nucleus, SCN）に存在するが、その時計中枢から出力される時刻情報がどのように各器官系が持つ生理機能に伝えられているか不明な点が多い。本研究者らは加齢変化をモデルとした研究成果により、各生理機能の概日リズムの変調は、SCNからの時刻情報の出力低下やそれに伴う脱同調状態が起因するという仮説に至っている。すなわち、刻一刻と変化しつつ、正確な日内ダイナミクスを制御するSCN機能的出力経路の解明は、広く科学研究に寄与するとともに、健康分野では概日リズムの変調に起因する各種疾患の発生基盤の理解および対策の開発につながり、食糧生産分野では家畜の繁殖・育種の効率化に貢献する。本研究では、概日時計出力様式の解明を主目的とし、マウスを用い古典的なSCN隔離術・自由行動下動物の電気活動リズム記録と光遺伝学的手法などの新しい手法を組み合わせ、この概日時計出力の機能的コネクトームの解明、特に、雌性生殖機能に入力する時刻情報経路の解明に挑んでいる。
これまでに、SCNを隔離した（iSCN）マウスでは、概日活動リズム、脳内神経活動リズムや末梢組織における時計遺伝子発現リズムなどの振幅は低下していたが、概日リズム自体が消失することはなかった。これらのことから、SCNからの神経性出力は概日リズムそのもののを制御していないが、振幅などのリズムの正確性に関わっている可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当該年度は、計画①の研究目的である「SCN隔離術を行い行動リズム、雌性生殖機能、ホルモンリズム、末梢リズム、脳内神経発火活動リズムを検討し、外科的隔離すなわちSCNからの神経性出力が強く関わる行動生理機能を明らかにする」に対して、実験①「SCN隔離マウスの行動生理機能リズム：マイクロナイフを用いSCN隔離マウスを作成し、その輪回し活動リズム、輪回し活動リズムに表出する性周期、コルチゾールリズム、末梢組織における時計遺伝子PER2レポーターの発光リズム、無拘束下マウスのin vivoマルチユニット神経発火活動リズム記録を行う」の実験を実施した。しかし、2-3月に実施予定にしていた、コルチゾールリズムの記録が未だ実行できずにいるため、「やや遅れている」とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度は、計画②の研究目的である「小胞GABAトランスポーター（Vgat）ノックアウト動物を用いSCN出力系細胞とされるAVP・CAL細胞さらにはVIP細胞を特異的に機能不全にした動物における行動生理機能リズムを検討する」の実験計画（実験②：SCN内AVP・CAL・VIP細胞機能不全マウスの行動生理機能リズムCre/loxPシステムを用い、SCN内AVP・CAL・VIP細胞特異的にVgatを欠損させるマウスを作成し、行動生理機能リズムを測定する）。を実施するとともに実験①で不実施である「コルチゾールリズムの記録」も並行して行う予定である。
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| Causes of Carryover |
2020年2-3月に実施予定にしていた、「コルチゾールリズムの記録」が未だ実行できずいるため次年度への繰り越しが生じた。当該実験は、2020年に実施する予定である。
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[Presentation] The circadian clock in mammals2019
Author(s)
Takahiro J. Nakamura, Nana N. Takasu, Wataru Nakamura
Organizer
ICMMA2019 International Conference on "Spatio-temporal patterns on various levels of the hierarchy of life"
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] 時間栄養学による神経変性疾患の予防2019
Author(s)
田原 優, Daniel S. Whittaker, Dawn H. Loh, Huei-Bin Wang, Christopher SH. Luk, Dika Kuljis, 中村 孝博, 柴田 重信, Gene D. Block, Christopher S. Colwell
Organizer
第6回時間栄養科学研究会／第14回NutriRhythm（ニュートリズム）検討会
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