2021 Fiscal Year Annual Research Report
Induction of artificial hibernation for medical application of characteristics of hibernators
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20K21366
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
志水 泰武 岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (40243802)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
椎名 貴彦 岐阜大学, 応用生物科学部, 准教授 (90362178)
海野 年弘 岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (90252121)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 冬眠 / 人工冬眠 / 低体温 / 低温ショックタンパク質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、冬眠中の動物が示す特徴を冬眠しない動物で再現し、ヒトや伴侶動物の医療に応用することを目的とした。これまでに申請者のグループでは、冬眠動物であるハムスターを用いて、人工的な冬眠様低体温誘導法として、アデノシン受容体作動薬の脳室内投与後に冷却する方法、イソフルラン吸入麻酔下で冷却しマイルドな低体温で数時間維持した後に体温を低下させる方法を確立している。これらの方法を冬眠しない動物（ラット、マウス）に適用し、人為的な低体温誘導を試みたところ、ラットおよびマウスを冬眠様の低体温へと誘導し、さらに低体温から通常体温へと回復することに成功した。また、細胞保護作用のある低温ショックタンパク質CIRP (cold inducible RNA binding protein)の遺伝子発現が、人為的な低体温下で冬眠と同様のパターンを示すことが解明されたため、この分子の発現が低温耐性の基盤になることが予想された。CIRPはスプライシングレベルで発現調節がされており、体温が30℃付近で維持されているときに機能的なタンパク質が合成されるようにシフトすることがわかった。このことを利用して、イソフルラン吸入麻酔下で冷却し、体温を30℃で１時間維持した後に15℃の低体温にしたマウス（冬眠時と同様のCIRP発現）と、30℃での維持を省略し急速に15℃に体温低下させたマウス（定常体温時の発現パターンのまま）を比較した。30℃で維持した後に低体温としたマウスの心拍動は、15℃でも正常な洞律動を維持したが、30℃での維持がないマウスでは15℃に到達する前に心房細動が発生し、心停止が起こった。この結果から、CIRP遺伝子一次転写産物のスプライシングパターンが冬眠中の動物と同じパターンに誘導することが、非冬眠動物において低温耐性能を獲得させるために必要であることが示唆された。
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