先天的恐怖を誘発する嗅覚刺激による未知の生体保護作用の解明

• 研究課題/領域番号: 18H02546
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分46030:神経機能学関連
• 研究機関: 関西医科大学
• 研究代表者: 小早川 令子 関西医科大学, 医学部, 教授 (40372411)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020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); 2020年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2019年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2018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: 先天的恐怖 / 生命保護作用 / チアゾリン類恐怖臭 / 低体温 / 低代謝 / 低酸素抵抗性 / Trpa1 / 情動 / 嗅覚

研究成果の概要

先天的恐怖は、危機的状況下での生命維持に密接に関係しているが、その関係は完全には解明されていない。本研究では、先天的恐怖を誘発する人工匂い分子2MTを提示すると、全身の低体温・低代謝が誘導され、ピルビン酸デヒドロゲナーゼのリン酸化を介して好気性代謝が抑制されることで、致死的な低酸素環境下での長期生存が可能になることを明らかにした。これらの反応は、皮膚や脳の虚血・再灌流傷害モデルにおいて強力な治療効果を発揮した。冬眠とは対照的に、2MTの刺激は脳内のグルコース取り込みを促進し、血液中の酸素飽和度を抑制した。これらの生理反応は脳幹Sp5/NSTから中脳PBNへの経路によることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、先天的恐怖を誘発する超正常刺激である2MTは、マウスにおいて非常に強力な潜在的な生命保護効果を誘発し、複数の疾患モデルにおいて治療効果を持つことが明らかになった。このシステムがヒトにも保存されていれば、匂いによって潜在的な生命保護作用を引き起こす「感覚創薬」という全く新しい創薬が可能になると考えられる。

研究成果

• [国際共同研究] NIBS(中国)
• [雑誌論文] Artificial hibernation/life-protective state induced by thiazoline-related innate fear odors (2021)
  • 著者名/発表者名: Matsuo Tomohiko、Isosaka Tomoko、Tang Lijun、Soga Tomoyoshi、Kobayakawa Reiko、Kobayakawa Ko
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 4 号: 1 ページ: 101-101
  • DOI: 10.1038/s42003-020-01629-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Thiazoline-related innate fear stimuli orchestrate hypothermia and anti-hypoxia via sensory TRPA1 activation (2021)
  • 著者名/発表者名: Matsuo Tomohiko、Isosaka Tomoko、Hayashi Yuichiro、Tang Lijun、Doi Akihiro、Yasuda Aiko、Hayashi Mikio、Lee Chia-Ying、Cao Liqin、Kutsuna Natsumaro、Matsunaga Sachihiro、Matsuda Takeshi、Yao Ikuko、Setou Mitsuyoshi、Kanagawa Dai、Higasa Koichiro、Ikawa Masahito、Liu Qinghua、Kobayakawa Reiko、Kobayakawa Ko
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 12 号: 1 ページ: 2074-2074
  • DOI: 10.1038/s41467-021-22205-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Large-scale calcium imaging with a head-mount axial scanning 3D fluorescence microscope (2021)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Yuichiro、Kobayakawa Ko、Kobayakawa Reiko
  • 雑誌名: bioRxiv 巻: -
  • DOI: 10.1101/2021.01.20.427512
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Spontaneous activity generated within the olfactory bulb establishes the discrete wiring of mitral cell dendrites (2019)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Fujimoto, Marcus N. Leiwe, Richi Sakaguchi, Yuko Muroyama, Reiko Kobayakawa, Ko Kobayakawa, Tetsuichiro Saito, Takeshi Imai
  • 雑誌名: bioRxiv 巻: －
  • DOI: 10.1101/625616
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Large-scale forward genetics screening identifies Trpa1 as a chemosensor for predator odor-evoked innate fear behaviors (2018)
  • 著者名/発表者名: Wang, Y., Cao, L., Lee, C-Y., Matsuo, M., Wu, K., Asher, G., Saitoh, T., Klewe-Nebenius, D., Wang, L., Soya, S., Hasegawa, E., Cherasse, Y., Miyoshi,C., Irukayama, Y., Wang, Z., Sakurai, K., Funato, H., Sakurai, T., Yanagisawa, M., Nagase, H., Kobayakawa, R., Kobayakawa, K., Beutler, B., Liu, Q
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 9 号: 1 ページ: 2041-2041
  • DOI: 10.1038/s41467-018-04324-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 人工冬眠・生命保護作用を誘導する匂い分子の発見とその作動機序 (2020)
  • 著者名/発表者名: 小早川令子
  • 学会等名: 第4回 感覚研究フロンティアシンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Cerebral and systemic integration mechanisms to elicit the crisis-response state. (2019)
  • 著者名/発表者名: Reiko Kobayakawa
  • 学会等名: 第４2回日本神経科学大会
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 先天的と後天的な恐怖の統合メカニズムとその生物学的意義 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小早川 令子
  • 学会等名: 第９２回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] Sensory representations and integrational processing for innate versus learned olfacoty behaviors and beyond. (2018)
  • 著者名/発表者名: Reiko Kobayakawa
  • 学会等名: 第４１回日本神経科学大会
  • 国際学会