哺乳類の冬眠耐性確立機構の解明

• 研究課題/領域番号: 16H05127
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 環境生理学(含体力医学・栄養生理学)
• 研究機関: 北海道大学 (2017-2018); 東京大学 (2016)
• 研究代表者: 山口 良文 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (10447443)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円); 2018年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2017年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2016年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
• キーワード: 冬眠 / 代謝 / 細胞死耐性 / 細胞死 / 低体温

研究成果の概要

冬眠は、低温・乾燥・飢餓といった極限環境下を生き抜くために、全身性の代謝抑制により体温を低下させ低体温での長期生存を可能とする生存戦略である。これら冬眠動物の備える「冬眠耐性」は低体温で生存できないヒトなどの冬眠動物から見ると驚異的である。この冬眠耐性は通年発揮されるのではなく、前冬眠期から冬眠期にかけて誘導されることが示唆されるが、その分子実体の殆どは不明である。本研究では、冬眠可能な哺乳類シリアンハムスターにおける冬眠耐性発現機構の解明を、基礎体温および遺伝子発現のプロファイリングにより試みた。その結果、冬眠に先立つ基礎体温セットポイントの変更および白色脂肪組織リモデリングを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、シリアンハムスターは冬眠前に全身リモデリングを行うことが明らかになった。特に白色脂肪組織においては、脂質の異化能と同化能の同時亢進が生じ、また褐色脂肪細胞様の細胞も生じてくることが明らかとなった。これら変化の分子機構をさらに追求することにより、餌の枯渇する長期間の冬を貯蔵脂肪で乗り切るという冬眠の脂質代謝制御戦略が明らかになるだけでなく、ヒトの肥満や糖尿病などの、生活習慣病への新たな治療の糸口が見えてくると期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Molecular Basis of White Adipose Tissue Remodeling That Precedes and Coincides With Hibernation in the Syrian Hamster, a Food-Storing Hibernator (2019)
  • 著者名/発表者名: Chayama Yuichi、Ando Lisa、Sato Yuya、Shigenobu Shuji、Anegawa Daisuke、Fujimoto Takayuki、Taii Hiroki、Tamura Yutaka、Miura Masayuki、Yamaguchi Yoshifumi
  • 雑誌名: Frontiers in Physiology 巻: 9 ページ: 1973-1973
  • DOI: 10.3389/fphys.2018.01973
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 冬眠する哺乳類が示す虚血再灌流傷害耐性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 姉川大輔，三浦正幸，山口良文
  • 雑誌名: 臨床免疫・アレルギー科 巻: 71 ページ: 170-176
  • NAID: 40021798120
• [雑誌論文] 哺乳類の冬眠を可能とする低体温耐性機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 姉川大輔，三浦正幸，山口良文
  • 雑誌名: 月刊「細胞」８月号 巻: 50
• [雑誌論文] What enables hibernation? ~ insights from a mammalian hibernator, Syrian hamster (2018)
  • 著者名/発表者名: 山口良文
  • 雑誌名: 岡山実験動物研究会報 巻: 34
• [雑誌論文] Arl8b is required for lysosomal degradation of maternal proteins in the visceral yolk sac endoderm of mouse embryos (2017)
  • 著者名/発表者名: Oka M, Hashimoto K, Yamaguchi Y, Saitoh SI, Sugiura Y, Motoi Y, Honda K, Kikko Y, Ohata S, Suematsu M, Miura M, Miyake K, Katada T and Kontani K
  • 雑誌名: J Cell Sci 巻: 130 号: 20 ページ: 3568-3577
  • DOI: 10.1242/jcs.200519
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Neural tube closure and embryonic metabolism (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Yoshifumi、Miyazawa Hidenobu、Miura Masayuki
  • 雑誌名: Congenital Anomalies 巻: 57 号: 5 ページ: 134-137
  • DOI: 10.1111/cga.12219
  • NAID: 130008142315
  • 査読あり
• [雑誌論文] Decreases in body temperature and body mass constitute pre-hibernation remodelling in the Syrian golden hamster, a facultative mammalian hibernator (2016)
  • 著者名/発表者名: Chayama, Y., Ando, L., Tamura, Y., Miura, M., Yamaguchi, Y.
  • 雑誌名: Royal Society Open Science, 2016, DOI: 10.1098/rsos.160002 巻: 3 号: 4 ページ: 160002-160002
  • DOI: 10.1098/rsos.160002
  • NAID: 120007007804
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Systemic body remodeling preceding hibernation in a mammalian hibernator, Syrian hamster (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshifumi Yamaguchi
  • 学会等名: 9th Fereration of te Asian and Oceanian Physiological Societies confress in conjunction with the 96th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan (FAOPS2019)
  • 国際学会
• [学会発表] シリアンハムスターの冬眠生活環と連動した遺伝子発現変化 (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshifumi Yamaguchi
  • 学会等名: 第41回 日本分子生物学会
  • 国際学会
• [学会発表] 冬眠する哺乳類シリアンハムスターの細胞自律的な低温耐性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 姉川大輔、茶山由一、安藤理沙、泰井宙輝、重信秀治、佐藤佑哉1、三浦 正幸、山口良文
  • 学会等名: 第41回 日本分子生物学会
  • 国際学会
• [学会発表] 哺乳類冬眠動物が冬眠期に骨格筋量を制御するメカニズムの解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 佐藤佑哉、藤本貴之、茶山 由一、安藤理沙、姉川大輔、齊木選射、嘉糠洋陸、三浦正幸、山口 良文
  • 学会等名: 第41回 日本分子生物学会
  • 国際学会
• [学会発表] Skeletal muscle atrophy before hibernation and recovery after hibernation in a mammalian hibernator, Syrian hamster. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshifumi Yamaguchi
  • 学会等名: Europhysiology2018
  • 国際学会
• [学会発表] 冬眠する哺乳類に学ぶ、長期寒冷下での白色脂肪と骨格筋の可逆的リモデリング (2018)
  • 著者名/発表者名: 山口良文
  • 学会等名: アディポサイエンス研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 冬眠動物が有する低体温耐性機構の解明にむけて (2018)
  • 著者名/発表者名: 山口良文
  • 学会等名: 第二回冬眠休眠研究会
• [学会発表] 冬眠する哺乳類シリアンハムスターを用いた冬眠能の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山口良文
  • 学会等名: モロシヌス研究会2018
• [学会発表] Elucidating the roles and regulation of cell death in mammalian development and physiology (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshifumi Yamaguchi
  • 学会等名: Australia-Japan Meeting on Cell Death
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 哺乳類の冬眠を可能とする生体状態とは？ (2018)
  • 著者名/発表者名: 山口良文
  • 学会等名: 生理研研究会「生命のエネルギー獲得戦略における多様性と共通原理の理解にむけて」
  • 招待講演
• [学会発表] 冬眠する哺乳類シリアンハムスターの冬眠時における骨格筋繊維タイプシフト (2018)
  • 著者名/発表者名: 山口良文、藤本貴之、佐藤佑哉、安藤理沙、茶山由一、姉川大輔、泰井宙輝、重信秀治、三浦正幸
  • 学会等名: 第95回日本生理学会年会
  • 国際学会
• [学会発表] Understanding seasonal body remodeling in mammalian hibernation (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshifumi Yamaguchi
  • 学会等名: KEY-FORUM: The 3rd International Symposium on Stem Cell Traits and Developmental Systems
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Investigation of mechanisms for skeletal muscle maintenance during hibernation season in a mammalian hibernator, Syrian golden hamster. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, Y., Fujimoto, T., Ando, L., Chayama, Y., Anegawa, D., Taii,H., Tamura,Y., Shigenobu,S., Miura, M.
  • 学会等名: 第94回日本生理学会
  • 発表場所: アクトシティ浜松（静岡、浜松）
  • 年月日: 2017-03-28
• [学会発表] シリアンハムスターが冬眠期に示す骨格筋変化の解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山口良文
  • 学会等名: 第12回環境生理プレコングレス
  • 発表場所: アクトシティ浜松（静岡、浜松）
  • 年月日: 2017-03-27
• [学会発表] 哺乳類の冬眠を可能とする全身性代謝変化の分子基盤 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山口良文
  • 学会等名: ConBio 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] カスパーゼ１活性の可視化から明らかになったインフラマソーム活性化様式 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山口良文、劉ティン、三浦正幸
  • 学会等名: 日本病態プロテアーゼ研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 哺乳類冬眠動物が有する低体温耐性のメカニズムの解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 姉川大輔、茶山由一、泰井宙輝、安藤理沙、藤本貴之、佐藤佑哉、重信秀治、三浦正幸、山口良文
  • 学会等名: 第26回日本Cell Death学会
• [学会発表] 哺乳類の代謝が全身性に変わる二つの局面～「胚発生」と「冬眠」 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山口良文
  • 学会等名: がんと代謝研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 哺乳類の冬眠～季節環境に応じた全身性の代謝抑制と体温制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口良文
  • 学会等名: 第1回Biothermology Workshop - 生命システムの熱科学 -
  • 発表場所: 基礎生物学研究所（愛知、岡崎）
  • 年月日: 2016-12-10
  • 招待講演
• [学会発表] 冬眠する哺乳類シリアンハムスターに学ぶ、冬眠可能な生体状態とは？ (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口良文
  • 学会等名: 第1回オモロイ生き物研究会
  • 発表場所: 定山渓ホテル（北海道、札幌）
  • 年月日: 2016-10-22
• [学会発表] Evidence for systemic remodeling prior to hibernation in the Syrian hamster (Mesocricetus auratus), (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, Y., Chayama, Y., Ando, L., Anegawa, D., Shigenobu, S., Fujimoto, T., Taii, H., Tamura, Y., Miura, M.
  • 学会等名: 15th International Hibernation Symposium
  • 発表場所: Las Vegas, USA.
  • 年月日: 2016-08-01
  • 国際学会
• [学会発表] Molecular remodeling of inguinal adipose tissue precedes hibernation period in Syrian golden hamster (2016)
  • 著者名/発表者名: Chayama, Y., Ando, L., Shigenobu, S., Tamura, Y., Miura, M., Yamaguchi, Y.
  • 学会等名: 15th International Hibernation Symposium
  • 発表場所: Las Vegas, USA.
  • 年月日: 2016-08-01
  • 国際学会
• [学会発表] Investigation of mechanisms for the resistance to ischemia-reperfusion stress during hibernation period in Syrian hamsters (2016)
  • 著者名/発表者名: Anegawa, D., Chayama, Y., Ando, L., Shigenobu, S., Miura, M. Yamaguchi, Y.
  • 学会等名: 15th International Hibernation Symposium
  • 発表場所: Las Vegas, USA.
  • 年月日: 2016-08-01
  • 国際学会
• [学会発表] Pre-hibernation remodeling accompanies decreases in body temperature and body weight in a facultative mammalian hibernator, Syrian hamster (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, Y., Chayama, Y., Ando, L., Tamura, Y., Miura, M
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川、横浜）
  • 年月日: 2016-07-20
• [学会発表] Evidence for systemic remodeling prior to hibernation in the Syrian hamster (Mesocricetus auratus) (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, Y., Chayama, Y., Ando, L., Shigenobu, S., Anegawa, D., Fujimoto, T., Tamura, Y., Miura, M
  • 学会等名: Evolution of Seasonal Timer, NIBB conference
  • 発表場所: Okazaki, Japan.
  • 年月日: 2016-04-22
  • 国際学会
• [備考] 冬眠ハムスターの白色脂肪組織に冬支度の秘密をみる ~肥満や生活習慣病予防へも新たな視座~
  • URL: https://www.hokudai.ac.jp/news/190129_pr.pdf