2022 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation and application of neural mechanisms that induce hibernation-like hypometabolic state
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21H05036
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
桜井 武 筑波大学, 医学医療系, 教授 (60251055)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松本 正幸 筑波大学, 医学医療系, 研究員 (50577864)
佐々木 拓哉 東北大学, 薬学研究科, 教授 (70741031)
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| Project Period (FY) |
2021-07-05 – 2026-03-31
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| Keywords | 体温制御 / 視床下部 / 冬眠 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
視床下部背内側核（DMH）のターゲットニューロンを同定し、Qニューロンの役割を明確にすることを目的とする。Qニューロンは体温調節機構に作用していると考えられ、その下流のニューロンを同定することにより、冬眠様状態の導入メカニズムの解明が期待される。
FosTRAP2によるニューロンラベリング：Qニューロンを刺激した後のFos陽性ニューロンをラベルするためにFosTRAP2を使用した。この方法により、Qニューロン刺激後の活性化ニューロンを可視化した。Qニューロンを再活性化したところ、予想に反して体温の上昇が見られた。これにより、QIHによる体温低下に対応して体温を上昇させるニューロンがトラップされている可能性が示唆された。TRAP2もCreを使用しているため、より正確なターゲット細胞の同定を目指し、Qrfp-flpマウスの作成と解析を進めている。
Qrfp-iCreマウスのAVPe領域にGCaMP6をAAV-DIO-GCaMP6で導入し、ファイバーフォトメトリーによってQニューロンの活動変化を解析した。Qニューロンは暑熱環境やホットプレートによる刺激に対して興奮することが確認された。また、Qニューロンを除去したマウスでは、暑熱環境における体温上昇が顕著であり、体温制御に異常が見られた。そこで暑熱環境下においてTRAP2マウスを用い、AVPeおよびDMHで興奮したニューロンをラベルし再活性化することで、体温低下をもたらす神経細胞群を同定した。
一方、QニューロンのscRNAseqからQニューロンに発現するGPCRを同定し、スライス標本を用いて、それらのリガンドがQニューロンにどのように作用するか電気生理学的に明らかにした。Qニューロンを興奮させる分子が見つかり、マウスに脳内投与することにより実際に体温低下を確認した。
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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
分担研究者の異動に伴う研究の中断などでサルにおけるQIH導入計画に遅れがみられている。しかし、マウスを用いた研究計画は順調に進んでおり暑熱環境や熱刺激でQニューロンが興奮することなど順調に新たな知見が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
暑熱環境下でQニューロンが興奮することが明らかになり、これらのニューロンが体温調節に重要な役割を果たしている可能性が示唆された。現在、これらのニューロンの化学的性質および入出力系を解析し、体温制御メカニズムの詳細な解明を進めている。このことにより、Qニューロンの興奮による冬眠様状態の導入メカニズムを明らかにすることを目指している。また、前年度開発したhOPN4dCをもちいた光誘導QIHをもちいて、6日間連続のQIHと1日の回復サイクルにより2か月以上連続して冬眠様状態を維持することに成功している。睡眠や老化に与える影響の解析を目指している。
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