遺伝子欠損モデルを用いた生殖を制御する新規エネルギーセンサー細胞の同定

• 研究課題/領域番号: 12J05310
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 基礎獣医学・基礎畜産学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 美辺 詩織 名古屋大学, 生命農学研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円); 2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2012年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
• キーワード: AMPK / 上衣細胞 / 下位脳幹 / LHパルス / 細胞内カルシウム測定 / トランスジェニックマウス / エネルギーセンシング / 遺伝改変動物 / Cre-loxpシステム / 生殖機能制御 / フローサイトメトリー

研究実績の概要

本研究では、上衣細胞におけるエネルギーセンシングの細胞内シグナリングを解明することを目的として、後脳上衣細胞のAMP活性化プロテインキナーゼ（AMPK）の役割について検討した。AMPKは真核細胞において高度に保存されているセリン／スレオニンキナーゼであり、低グルコースのような低栄養ストレスに応答してAMP依存的に活性化される。本研究において、後脳の細胞のなかでも特に脳室周囲の上衣細胞の繊毛にAMPKタンパクの局在が示された。また、AMPKの活性化剤をラット後脳に位置する第四脳室に投与すると、パルス状LH分泌が抑制されたことから、上衣細胞の繊毛のAMPK活性化が性腺機能を抑制することが示唆された。さらに、上衣細胞で蛍光タンパク質（Venus）を発現するトランスジェニックマウスを作出し、in vitroにおいてVenusで可視化された後脳上衣細胞にAMPKの活性化剤を作用させると、細胞内Ca2+濃度が上昇する。以上の結果から、後脳上衣細胞はAMPKの活性化による細胞内Ca2+濃度上昇を介してパルス状LH分泌の抑制を引き起こすことが示唆された。これまでニューロンの支持細胞と考えられていたグリア細胞であるが、近年の多くの研究から、実は非常に動的であり、細胞内Ca2+濃度に依存的にさまざまな伝達物質を放出することが報告されている。これらのことから、低栄養時には、エネルギーセンサー細胞である後脳上衣細胞内の細胞内AMPKシグナリングの活性化が引き金となり、視床下部の生殖中枢へと低栄養の情報が伝達され、GnRH/LH 分泌を抑制し、ひいては性腺機能を抑制すると考えられる。本研究により明らかとなった性腺機能を制御する脳内エネルギーセンシングメカニズムは、高泌乳牛における受胎率の低下などに関わる可能性が考えられ、治療・予防法の開発への応用が期待される。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Lack of pulse and surge modes and glutamatergic stimulation of LH release in Kiss1 knockout rats. (2015)
  • 著者名/発表者名: Uenoyama, Y., Nakamura, S., Hayakawa, Y., Ikegami, K., Watanabe, Y., Deura, C., Minabe, S., Tomikawa, J., Goto, T., Ieda, N., Inoue, N., Sanbo, M., Tamura, C., Hirabayashi, M., Maeda, K., Tsukamura, H.
  • 雑誌名: J Neuroendocrinol 巻: 27 号: 3 ページ: 187-197
  • DOI: 10.1111/jne.12257
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of hypothalamic arcuate nucleus-specific enhancer region of kiss1 gene in mice. (2015)
  • 著者名/発表者名: Goto, T., Tomikawa, J., Ikegami, K., Minabe, S., Abe, H., Fukanuma, T., Imamura, T., Takase, K., Sanbo, M., Tomita, K., Hirabayashi, M., Maeda, K., Tsukamura, H., Uenoyama, Y.
  • 雑誌名: Mol Endocrinol 巻: 29 号: 1 ページ: 121-129
  • DOI: 10.1210/me.2014-1289
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pharmacological and morphological evidence of AMPK-mediated energy sensing in the lower brain stem ependymocytes to control reproduction in female rodents. (2015)
  • 著者名/発表者名: Minabe, S., Deura, C., Ikegami, K., Goto, T., Sanbo, M., Hirabayashi, M., Inoue, N., Uenoyama, Y., Maeda, K., Tsukamura, H.
  • 雑誌名: Endocrinology 巻: in press 号: 6 ページ: 2278-2287
  • DOI: 10.1210/en.2014-2018
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] KISS1 gene expression in the developing brain of female pigs in pre- and peripubertal periods. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ieda, N., Uenoyama, Y., Tajima, Y., Nakata, T., Kano, M., Naniwa, Y., Watanabe, Y., Minabe, S., Tomikawa, J., Inoue, N., Matsuda. F., Ohkura, S., Maeda, K., Tsukamura, H.
  • 雑誌名: J Reprod Dev 巻: 60 ページ: 312-316
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chronic Peripheral Administration of Kappa-Opioid Receptor Antagonist Advances Puberty Onset Associated with Acceleration of Pulsatile Luteinizing Hormone Secretion in Female Rats (2013)
  • 著者名/発表者名: 中原辰夫
  • 雑誌名: Journal of Reproduction and Development 巻: 59 号: 5 ページ: 479-484
  • DOI: 10.1262/jrd.2013-046
  • NAID: 130003361050
  • ISSN: 0916-8818, 1348-4400
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microarr analysis of perinatal-estrogen-induced changes in gene expression related to brain sexual dilferentiation in mice. (2013)
  • 著者名/発表者名: 榊原基嗣
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8 号: 11 ページ: e79437-e79437
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0079437
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oestrogen-dependent suppression of pulsatile luteinising hormone secretion and kissl mRNA expression in the arcuate nucleus during late lactation in rats. (2012)
  • 著者名/発表者名: 山田俊児
  • 雑誌名: Journal of Neuroendocrinology 巻: 24 号: 9 ページ: 1234-1242
  • DOI: 10.1111/j.1365-2826.2012.02330.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Epigenetic regulation of Kissl gene expression mediating estrogen-positive feedback action in the mouse brain. (2012)
  • 著者名/発表者名: 富川順子
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences USA (PNAS) 巻: 109 号: 20 ページ: 1294-1301
  • DOI: 10.1073/pnas.1114245109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Different critical perinatal periods and hypothalamic sites of oestradiol action in the defeminisation of luteinising hormone surge and lordosis capacity in the rat. (2012)
  • 著者名/発表者名: 榊原基嗣
  • 雑誌名: Journal of Neuroendocrinology 巻: 25 号: 3 ページ: 251-259
  • DOI: 10.1111/j.1365-2826.2012.02389.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynorphin-Kappa Opioid Receptor Signaling Partly Mediates Estrogen Negative Feedback Effect on LH Pulses in Female Rats.
  • 著者名/発表者名: Mst. Parvin Mostari
  • 雑誌名: Journal of Reproductive Development 巻: (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] 低栄養による繁殖抑制を担う脳内エネルギーセンシングメカニズム (2014)
  • 著者名/発表者名: 美辺詩織、松本華代、出浦慎哉、池上花奈、後藤哲平、三宝誠、平林真澄、上野山賀久、前多敬一郎、束村博子
  • 学会等名: 第107回 日本繁殖生物学会大会
  • 発表場所: 帯広畜産大学（北海道）
  • 年月日: 2014-08-21 – 2014-08-24
• [学会発表] 性腺機能制御に関わる後脳上衣細胞のAMP活性化プロテインキナーゼ（AMPK）の役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 美辺詩織、松本華代、出浦慎哉、池上花奈、後藤哲平、三宝誠、平林真澄、上野山賀久、前多敬一郎、束村博子
  • 学会等名: 日本下垂体研究会 第 29 回学術集会
  • 発表場所: 東京農工大学 農学部 獣医学科
  • 年月日: 2014-08-08 – 2014-08-10
• [学会発表] KNDyニューロン可視化遺伝子組換えラットを用いたGnRHパルス発生機構の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 美辺詩織
  • 学会等名: 日本畜産学会 第118回大会
  • 発表場所: つくば国際センター(茨城県つくば市)
  • 年月日: 2014-03-28
• [学会発表] 後脳上衣細胞可視化マウスの作製 (2013)
  • 著者名/発表者名: 美辺詩織
  • 学会等名: 第106回 日本繁殖生物学会大会
  • 発表場所: 東京農工大学農学部府中キャンパス(東京都府中市)
  • 年月日: 2013-09-13
• [学会発表] Analysis of Luteinizing Hormone Pulse and Surge in Female Mice (2012)
  • 著者名/発表者名: 美辺詩織
  • 学会等名: 第2回世界キスペプチン会議
  • 発表場所: 東京大学 伊藤国際学術研究センター
  • 年月日: 2012-11-07
• [学会発表] Generation of transgenic mice with vimentin-driven reporter fluo rescence in the ependymocytes (2012)
  • 著者名/発表者名: 美辺詩織
  • 学会等名: Neurosceience2012
  • 発表場所: Ernest N. Morial Convention Center, New Orleans,LA
  • 年月日: 2012-10-17
• [学会発表] 後脳上衣細胞レポーター遺伝子導入マウスの作製 (2012)
  • 著者名/発表者名: 美辺詩織
  • 学会等名: 日本下垂体研究会 第27回学術集会
  • 発表場所: 天童ホテル
  • 年月日: 2012-08-10