2021 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular and functional analysis of neural network of the circadian clock
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20K15921
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
坪田 有沙 (平野有沙) 筑波大学, 医学医療系, 助教 (60806230)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 概日時計 / 概日リズム / 視交叉上核 / 睡眠 / 体温 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
視床下部の視交叉上核は概日時計システムの中枢であり、生体としてうまく調和した様々な生理リズムを制御する。細胞内における概日時計の発振メカニズムは分子レベルで解明が進んでいる。しかし、SCNの時計細胞そのものは単なる分子振動体を内在しているだけであり、時刻情報の出力系こそが生理機能（行動・代謝など）のリズム発現に重要であるが、時計発振制御に比べて視交叉上核の神経からの出力機構の研究は大きく遅れている。研究代表者はこれまで、視交叉上核から神経投射を受ける領域を網羅的に同定し、その中で睡眠リズムに関与する神経回路を明らかにした。最終年度では特に、体温リズムを生み出す神経機構に着目し、体温制御に関与する視床下部視索前野と視床下部背内側核への時計中枢からの時刻情報の入力があるかどうかを調べた。まず、視床下部視索前野の脳室周囲核（AVPe）と視床下部背内側核（DMH）に神経毒素であるテタヌス毒素を発現させると、体温リズムが消失することを見出した。さらに、中枢時計である視交叉上核（SCN）から神経連絡があるかどうかを確かめるために、シュードタイプの狂犬病ウイルスを用いた神経トレーシングを行ったが、SCNからAVPeに至る経路が同定できなかった。そこでSCNからの時刻情報がDMHに入っている可能性を検討した。光遺伝学的にSCNからDMHに投射する軸索を刺激すると体温の低下が観察された。これは、マウスにおいて体温の低下する時刻にSCNの活動が上昇するという先行知見と一致する結果である。本研究では、睡眠リズムの形成に関与する神経回路とその特異性を明らかにした、さらに体温リズム形成に関与する神経回路を同定した。今後は、体温リズムが形成されるメカニズムをより詳細に解析していく予定である。
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