暑熱環境下の体温上昇を抑制する中枢制御機構の解明

• 研究課題/領域番号: 19H03110
• 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42010:動物生産科学関連
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: スルチョードリ ビシュワジット 九州大学, 基幹教育院, 准教授 (00535453)
• 研究分担者: 原口 省吾 昭和大学, 医学部, 講師 (20592132) ; 豊後 貴嗣 広島大学, 統合生命科学研究科(生), 教授 (40325361)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円); 2021年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2020年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円); 2019年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
• キーワード: ニワトリヒナ / 神経ペプチドY / タウリン / 視床下部 / 摂食行動 / 受容体 / 一塩基多型 / ニワトリ / 暑熱ストレス / 低体温 / NPY / Chickens / Heat stress / Stress / Cell signaling

研究開始時の研究の概要

暑熱環境下における体温調節機構を理解することが、“より良い暑熱対策を見出す”ためには必要である。本研究は、暑熱環境下のニワトリ中枢性神経ペプチドY（NPY）について、（１）体温降下作用と暑熱ストレス緩和作用、（２）標的細胞内におけるシグナリング・カスケード、（３）関連する生理活性物質の役割を明らかにすることで、暑熱環境下におけるニワトリ体温調節機構の解明を目指すものである。

研究成果の概要

本研究では、神経ペプチド Y（NPY）とタウリン（TAU）が鶏の暑熱ストレス反応を減弱させる重要な因子であることを示した。NPY中枢投与は脾臓での熱ストレス応答を減弱化し抗酸化状態を増強することが示唆された。TAU中枢投与はGABAA受容体を介した低体温症や食欲不振が生じ暑熱ストレス反応は抑制された。その機構はTAUがドーパミンβ-水酸化酵素とトリプトファン水酸化酵素を活性化し、それぞれノルエピネフリンとセロトニンを生成することであった。これら酵素の阻害実験からセロトニンがTAUによる食欲不振に関与していることが示された。また、TAUはCRF誘発性発熱やストレス行動を抑制することも示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

益々深化する地球温暖化のなか、家畜の暑熱ストレス問題を軽減するため、新規の体温降下作用を有する生体分子の開発は、栄養学的、治療学的なアプローチにつながる。とりわけ、ニワトリは比較的安価なタンパク源を供給することで食糧生産にとって重要であるが、相対的に暑熱ストレスに対して弱いという欠点がある。したがって、本研究で得られた知見は、地球温暖化が進む中で、消費性の高い動物性タンパク質の生産に貢献することが期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Central Taurine Attenuates Hyperthermia and Isolation Stress Behaviors Augmented by Corticotropin-Releasing Factor with Modifying Brain Amino Acid Metabolism in Neonatal Chicks (2022)
  • 著者名/発表者名: Elhussiny Mohamed Z.、Tran Phuong V.、Tsuru Yuriko、Haraguchi Shogo、Gilbert Elizabeth R.、Cline Mark A.、Bungo Takashi、Furuse Mitsuhiro、Chowdhury Vishwajit S.
  • 雑誌名: Metabolites 巻: 12 号: 1 ページ: 83-83
  • DOI: 10.3390/metabo12010083
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Oral Administration of L-Citrulline Changes Brain Free Amino Acid and Monoamine Metabolism in Heat-Exposed Broiler Chickens (2022)
  • 著者名/発表者名: Chowdhury Vishwajit S.、Han Guofeng、Elhussiny Mohamed Z.、Ouchi Yoshimitsu、Tran Phuong V.、Nishimura Haruka、Haraguchi Shogo、Cockrem John F.、Bungo Takashi、Furuse Mitsuhiro
  • 雑誌名: Frontiers in Animal Science 巻: 3 ページ: 8755728-8755728
  • DOI: 10.3389/fanim.2022.875572
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Calpain-mediated proteolytic production of free amino acids in vascular endothelial cells augments obesity-induced hepatic steatosis. (2022)
  • 著者名/発表者名: Risako Akasu, Takuro Miyazaki, Mohamed Z Elhussiny, Yuki Sugiura, Yuki Tomitsuka, Shogo Haraguchi, Kinya Otsu, Vishwajit S Chowdhury, Akira Miyazaki
  • 雑誌名: The Journal of biological chemistry 巻: N/A 号: 6 ページ: 101953-101953
  • DOI: 10.1016/j.jbc.2022.101953
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Intracrine activity involving NAD-dependent circadian steroidogenic activity governs age-associated meibomian gland dysfunction (2022)
  • 著者名/発表者名: Sasaki Lena、Hamada Yuki、Yarimizu Daisuke、Morinaga Hironobu、Nishimura Emi K.、Kudo Fujimi、Manabe Ichiro、Haraguchi Shogo、Sugiura Yuki、Suematsu Makoto、Kinoshita Shigeru、Machida Mamiko、Nakajima Takeshi、Kiyonari Hiroshi、Okamura Hitoshi、Yamaguchi Yoshiaki、Miyake Takahito、Doi Masao
  • 雑誌名: Nature Aging 巻: 2 号: 2 ページ: 105-114
  • DOI: 10.1038/s43587-021-00167-8
  • NAID: 120007191374
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Adult‐onset hypothyroidism causes mechanical hypersensitivity due to peripheral nerve hyperexcitability based on voltage‐gated potassium channel downregulation in male mice (2021)
  • 著者名/発表者名: Suda Machiko、Takatsuru Yusuke、Amano Izuki、Haraguchi Shogo、Koibuchi Noriyuki
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience Research 巻: 100 号: 2 ページ: 506-521
  • DOI: 10.1002/jnr.25001
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Central GABAA receptor mediates taurine-induced hypothermia and possibly reduces food intake in thermo-neutral chicks and regulates plasma metabolites in heat-exposed chicks (2021)
  • 著者名/発表者名: Elhussiny Mohamed Z.、Tran Phuong V.、Pham Cuong V.、Nguyen Linh T.N.、Haraguchi Shogo、Gilbert Elizabeth R.、Cline Mark A.、Bungo Takashi、Furuse Mitsuhiro、Chowdhury Vishwajit S.
  • 雑誌名: Journal of Thermal Biology 巻: 98 ページ: 102905-102905
  • DOI: 10.1016/j.jtherbio.2021.102905
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Potential role of amino acids in the adaptation of chicks and market-age broilers to heat stress. (2021)
  • 著者名/発表者名: Chowdhury VS, Han G, Eltahan HM, Haraguchi S, Gilbert ER, Cline MA, Cockrem JF, Bungo T, Furuse M.
  • 雑誌名: Front Vet Sci. 巻: 7 ページ: 610541-610541
  • DOI: 10.3389/fvets.2020.610541
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Av-UCP single nucleotide polymorphism affects heat production during cold exposure in chicks. (2021)
  • 著者名/発表者名: Ouchi, Y., Chowdhury, V.S., Cockerm, J.F. and Bungo, T.
  • 雑誌名: J. Therm. Biol. 巻: 98 ページ: 102909-102909
  • DOI: 10.1016/j.jtherbio.2021.102909
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Adenosine 5’-monophospheate induced hypothermia and its relevance to central thermoregulation in chicks. (2021)
  • 著者名/発表者名: Ouchi, Y., Yamato, H., Chowdhury, V.S. and Bungo, T.
  • 雑誌名: Brain Res. Bul. 巻: 172 ページ: 14-21
  • DOI: 10.1016/j.brainresbull.2021.04.008
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Hic-5 is required for activation of pancreatic stellate cells and development of pancreatic fibrosis in chronic pancreatitis (2020)
  • 著者名/発表者名: Gao Lin、Lei Xiao-Feng、Miyauchi Aya、Noguchi Masahito、Omoto Tomokatsu、Haraguchi Shogo、Miyazaki Takuro、Miyazaki Akira、Kim-Kaneyama Joo-ri
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 号: 1 ページ: 19105-19105
  • DOI: 10.1038/s41598-020-76095-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Pineal Neurosteroids: Biosynthesis and Physiological Functions (2020)
  • 著者名/発表者名: Haraguchi Shogo、Tsutsui Kazuyoshi
  • 雑誌名: Frontiers in Endocrinology 巻: 11 ページ: 549-549
  • DOI: 10.3389/fendo.2020.00549
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Repeated thermal conditioning during the neonatal period affects behavioral and physiological responses to acute heat stress in chicks (2020)
  • 著者名/発表者名: Ouchi Yoshimitsu、Tanizawa Hiroshi、Shiraishi Jun-ichi、Cockrem John F.、Chowdhury Vishwajit S.、Bungo Takashi
  • 雑誌名: Journal of Thermal Biology 巻: 94 ページ: 102759-102759
  • DOI: 10.1016/j.jtherbio.2020.102759
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Effects of L-leucine in ovo feeding on thermotolerance, growth and amino acid metabolism under heat stress in broilers. (2020)
  • 著者名/発表者名: Han G, Ouchi Y, Hirota T, Haraguchi S, Miyazaki T, Arakawa T, Masuhara N, Mizunoya W, Tatsumi R, Tashiro K, Bungo T, Furuse M, Chowdhury VS.
  • 雑誌名: Animal 巻: -
• [雑誌論文] Light-at-night exposure affects brain development through pineal allopregnanolone-dependent mechanisms (2019)
  • 著者名/発表者名: Haraguchi S, Kamata M, Tokita T, Tashiro KI, Sato M, Nozaki M, Okamoto-Katsuyama M, Shimizu I, Han G, Chowdhury VS, Lei XF, Miyazaki T, Kim-Kaneyama JR, Nakamachi T, Matsuda K, Ohtaki H, Tokumoto T, Tachibana T, Miyazaki A, Tsutsui K.
  • 雑誌名: eLife 巻: 8
  • DOI: 10.7554/elife.45306
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Alleviation of murine osteoarthritis by deletion of the focal adhesion mechanosensitive adapter, Hic-5 (2019)
  • 著者名/発表者名: Miyauchi Aya、Kim-Kaneyama Joo-ri、Lei Xiao-Feng、Chang Song Ho、Saito Taku、Haraguchi Shogo、Miyazaki Takuro、Miyazaki Akira
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 15770-15770
  • DOI: 10.1038/s41598-019-52301-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 暑熱暴露下のニワトリヒナにおいてNPY-Y4受容体のmRNA発現は脾臓で認められるが、肝臓では発現しない (2022)
  • 著者名/発表者名: 西村悠, モハメド Z. エルホセーニ, 古瀬充宏, スルチョードリ ビシュワジット
  • 学会等名: 日本家禽学会 （オンライン）
• [学会発表] タウリンの脳室投与は、熱的中性圏および高温環境下においてニワトリヒナ胸筋の熱発生関連遺伝子発現を調節する (2022)
  • 著者名/発表者名: モハメド Z. エルホセーニ, 西村悠,フンV. チャン, 古瀬充宏, スルチョードリビシュワジット
  • 学会等名: 日本家禽学会
• [学会発表] Possible monoaminergic involvement in taurine induced hypothermia in chicks (2022)
  • 著者名/発表者名: モハメド Z. エルホセーニ,フンV. チャン, 古瀬充宏, スルチョードリビシュワジット
  • 学会等名: 129th 日本畜産学会（オンライン）
• [学会発表] 加齢に伴う皮膚ステロイドホルモン環境の変化とその皮膚疾患への関与 (2021)
  • 著者名/発表者名: 原口省吾
  • 学会等名: 第94回日本生化学会大会（オンライン）
• [学会発表] 光環境が発達期の脳に与える影響 (2021)
  • 著者名/発表者名: 原口省吾
  • 学会等名: 第47回日本神経内分泌学会学術集会（奈良）
• [学会発表] 皮膚バリアを制御する皮脂腺の新たな働き (2021)
  • 著者名/発表者名: 原口省吾, 大滝博和, 杉浦悠毅, 原田一貴, 坪井貴司
  • 学会等名: 日本動物学会第92回大会（オンライン）
• [学会発表] Central taurine induces hypothermia through GABAA-receptor in layer chicks. (2021)
  • 著者名/発表者名: Elhussiny M.Z., Tran P.V., Furuse M., Chowdhury V.S.
  • 学会等名: Japan Poultry Science annual online meeting
• [図書] Neurosteroids. In: Handbook of Hormones (2021)
  • 著者名/発表者名: Tsutsui K, Haraguchi S.
  • 出版者: Elsevier