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哺乳類の眼における光応答性季節変動の分子機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18J20765
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 統合動物科学
研究機関名古屋大学

研究代表者

沖村 光祐  名古屋大学, 生命農学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2018年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード冬季うつ病 / 網膜電位図 / ドパミン / 眼 / 季節生物学 / 網膜 / 光応答性 / ドーパミン / tyrosine hydroxylase / 季節応答 / 日長 / 環境温度 / トランスクリプトーム
研究実績の概要

季節性感情障害は北米や北欧の高緯度地域を中心に社会問題となっている精神疾患である。冬にのみ抑うつ症状が見られることから「冬季うつ病」としても知られる。冬における日照時間の減少が発症要因として指摘されているが、その仕組みは不明である。
眼から脳へ伝えられる光刺激は気分にも影響する。網膜電位図(ERG)を用いた研究によると、冬季うつ病患者の眼の光応答性は夏に比べて冬に弱くなることが報告されている。しかし、その仕組みも不明であった。そこで、本研究では、マウスの眼の光応答性に及ぼす季節情報の影響とその分子機構の解明に取り組むこととした。
マウスを長日温暖(long day and warm: LW)条件、短日低温(short day and cold: SC)条件で飼育したところ、SC条件のマウスのERGがLW条件に比べて弱くなることが明らかになった。そこで、RNA-seq解析を用いて、季節情報が及ぼすマウスの眼の遺伝子発現変化を調べた。その結果、ドパミンの律速酵素をコードするTyrosine hydroxylase(Th)遺伝子の発現量がSC条件のマウスで減少していた。これまでに、ドパミンは網膜の光応答性に関与することが報告されている。そこで、Th遺伝子発現量と光応答性の季節変動の関係を検討した。まず、Th遺伝子の発現量と光応答性はいずれも温度ではなく日長によって季節変動を示すことを明らかにした。さらに、ドパミン受容体の作動薬および拮抗薬の投与により、光応答性の季節変動を制御することに成功した。このことから、ドパミンの日長依存的な季節変動がマウスの眼の光応答性の季節変化を制御していることが示された。最後に、薬理学的検討を行い、cAMPの活性化によりマウスの冬季の光応答性の減弱を回復することにも成功した。ヒトの冬季うつ病発症機構の解明や新規治療方法の確立に貢献することが期待される。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Photoperiodic regulation of dopamine signaling regulates seasonal changes in retinal photosensitivity in mice2021

    • 著者名/発表者名
      Okimura Kousuke、Nakane Yusuke、Nishiwaki-Ohkawa Taeko、Yoshimura Takashi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 1843-1843

    • DOI

      10.1038/s41598-021-81540-w

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Seasonal changes in NRF2 antioxidant pathway regulates winter depression-like behavior2020

    • 著者名/発表者名
      Nakayama T, Okimura K, Shen J, Guh Y-J, Tamai K, Shimada A, Minou S, Okushi Y, Shimmura T, Furukawa Y, Kadofusa N, Sato A, Nishimura T, Tanaka M, Nakayama K, Shiina N, Yamamoto N, Loudon A.S, Nishiwaki-Ohkawa T, Shinomiya A, Nabeshima T, Nakane Y, and Yoshimura T
    • 雑誌名

      PNAS

      巻: - 号: 17 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1073/pnas.2000278117

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Light and Hormones in Seasonal Regulation of Reproduction and Mood2020

    • 著者名/発表者名
      Chen Junfeng、Okimura Kousuke、Yoshimura Takashi
    • 雑誌名

      Endocrinology

      巻: 161 号: 9 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1210/endocr/bqaa130

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Seasonally regulation of the lncRNA LDAIR modulates self-protective behaviors during the breeding season.2019

    • 著者名/発表者名
      Nakayama T., Shimmura, T., Shinomiya, A., Okimura, K., Takehana,Y., Furukawa, Y., Shimo, T., Senga, T., Nakatsukasa, M., Nishimura, T., Tanaka, M., Okubo, K., Kamei, Y., Naruse, K. and Yoshimura, T.
    • 雑誌名

      Nature Eco. Evol.

      巻: 3 号: 5 ページ: 845-852

    • DOI

      10.1038/s41559-019-0866-6

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] マウスの光感受性の季節変化2019

    • 著者名/発表者名
      沖村光祐、中根右介、吉村崇
    • 学会等名
      第26回日本時間生物学会学術大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] マウスの光応答性は日長の変化に影響を受ける2019

    • 著者名/発表者名
      沖村光祐、中根右介、吉村崇
    • 学会等名
      異分野融合による次世代光生物学研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] The effect of seasonal cues on photoreceptor gene expression in mice2018

    • 著者名/発表者名
      Kousuke Okimura, Yusuke Nakane, Takashi Yoshimura
    • 学会等名
      Society for Research on Biological Rhythms 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 季節情報がマウスの眼の光受容体遺伝子発現に与える影響2018

    • 著者名/発表者名
      沖村光祐, 中根右介, 吉村崇
    • 学会等名
      第25回日本時間生物学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 季節情報がマウスの眼の生理機能に与える影響2018

    • 著者名/発表者名
      沖村光祐, 中根右介, 吉村崇
    • 学会等名
      第3回名古屋リズム研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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