温暖化による家畜繁殖能低下の克服に資する脳熱センサーの繁殖中枢調節システムの解明

• 研究課題/領域番号: 20H03127
• 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: 名古屋大学
• 研究代表者: 上野山 賀久 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (70324382)
• 研究分担者: 平林 真澄 生理学研究所, 行動・代謝分子解析センター, 准教授 (20353435) ; 中村 翔 名古屋大学, アジアサテライトキャンパス学院(農), 特任准教授 (50829223) ; 井上 直子 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (90377789) ; 森田 康広 帯広畜産大学, 畜産学部, 准教授 (90818262)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円); 2023年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2022年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2021年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2020年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
• キーワード: 暑熱ストレス / 繁殖成績 / ウシ / ラット / 繁殖促進技術

研究開始時の研究の概要

本研究の目的は、暑熱環境下において家畜の繁殖成績の低下を招く脳内メカニズムを解明し、地球温暖化により頻発する家畜の生産性低下を克服するための知見を集積することである。本研究では、体温上昇を感知する脳内の熱センシング細胞 (脳熱センサー) を着想し、熱センシング細胞が繁殖を司るキスペプチンニューロンを抑制するメカニズムを明らかにする。さらに、熱センシング細胞が分泌するシグナル分子の拮抗剤により暑熱環境下における家畜の繁殖機能低下を克服できることを検証する。本知見により、新たな家畜の繁殖促進技術の開発を可能とし、家畜の繁殖成績の向上を通じて畜産物の生産性の革新的な向上に資することが期待できる。

研究実績の概要

本研究の目的は、暑熱環境下において家畜の繁殖成績の低下を招く脳内メカニズムを解明し、地球温暖化により頻発する家畜の生産性低下を克服するための知見を集積することである。そのため、モデル動物であるラットを用いて、低栄養や泌乳による性腺刺激ホルモン分泌の抑制メカニズムについて検討した。
具体的には、乳用牛のモデルとして泌乳ラットを用いて、delta-オピオイド受容体シグナルが、吸乳刺激による性腺刺激ホルモン分泌の抑制を仲介することを明らかにした。また、低栄養モデルラットおよび家畜モデルのシバヤギを用いて、セロトニンがセロトニン2C受容体を介して、弓状核キスペプチンニューロンを直接刺激し、性腺刺激ホルモン分泌を更新し、低栄養による性腺刺激ホルモン分泌抑制を克服することを明らかにした。
さらに、赤外線サーモグラフィーによるウシの眼球温度のモニタリングにより発情や排卵を予測できる可能性を明らかにした。
また、本研究の成果に基づいて、繁殖中枢キスペプチンニューロンが、性腺刺激ホルモン分泌を司ることを総説にまとめて発表した。また、泌乳期の繁殖抑制のメカニズムを総説にまとめて発表した。

現在までの達成度 (段落)

令和5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5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] Raphe glucose-sensing serotonergic neurons stimulate KNDy neurons to enhance LH pulses via 5HT2CR: rat and goat studies (2024)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, S., Sasaki, T., Uenoyama, Y., Inoue, N., Nakanishi, M., Yamada, K., Morishima, A., Suzumura, R., Kitagawa, Y., Morita, Y., Ohkura, S. and Tsukamura, H.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: - 号: 1
  • DOI: 10.1038/s41598-024-58470-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Neonatal Aromatase Inhibition Blocked Defeminization of AVPV <i>Kiss1</i> Neurons and LH Surge-Generating System in Male Rats (2024)
  • 著者名/発表者名: Yamada Koki、Mano Tetsuya、Hazim Safiullah、Takizawa Marina、Inoue Naoko、Uenoyama Yoshihisa、Tsukamura Hiroko
  • 雑誌名: Endocrinology 巻: 165 号: 4
  • DOI: 10.1210/endocr/bqae028
  • 査読あり
• [雑誌論文] Capturing temperature changes on the ocular surface along with estrus and ovulation using infrared thermography in Japanese Black cows (2024)
  • 著者名/発表者名: Riho OZAKI, Seiji INOUE, Yuki YOROZUI, Rei ICHIKAWA, Naoki YAMADA, Seiya HIGASHI, Shuichi MATSUYAMA, Hiroko TSUKAMURA, Satoshi OHKURA, Yoshihisa UENOYAMA, Yasuhiro MORITA
  • 雑誌名: Journal of Reproduction and Development 巻: 70 号: 1 ページ: 49-54
  • DOI: 10.1262/jrd.2022-116
  • ISSN: 0916-8818, 1348-4400
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Conditional Oprk1-dependent Kiss1 deletion in kisspeptin neurons caused estrogen-dependent LH pulse disruption and LH surge attenuation in female rats (2023)
  • 著者名/発表者名: Nagae Mayuko、Yamada Koki、Enomoto Yuki、Kometani Mari、Tsuchida Hitomi、Panthee Arvinda、Nonogaki Miku、Matsunaga Nao、Takizawa Marina、Matsuzaki Sena、Hirabayashi Masumi、Inoue Naoko、Tsukamura Hiroko、Uenoyama Yoshihisa
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 13 号: 1 ページ: 20495-20495
  • DOI: 10.1038/s41598-023-47222-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Sex difference in developmental changes in visualized <i>Kiss1</i> neurons in newly generated <i>Kiss1-Cre</i> rats (2023)
  • 著者名/発表者名: YAMADA Koki、NAGAE Mayuko、MANO Tetsuya、TSUCHIDA Hitomi、HAZIM Safiullah、GOTO Teppei、SANBO Makoto、HIRABAYASHI Masumi、INOUE Naoko、UENOYAMA Yoshihisa、TSUKAMURA Hiroko
  • 雑誌名: Journal of Reproduction and Development 巻: 69 号: 5 ページ: 227-238
  • DOI: 10.1262/jrd.2023-019
  • ISSN: 0916-8818, 1348-4400
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Enkephalin-δ opioid receptor signaling partly mediates suppression of LH release during early lactation in rats (2023)
  • 著者名/発表者名: TSUCHIDA Hitomi、TAKIZAWA Marina、NONOGAKI Miku、INOUE Naoko、UENOYAMA Yoshihisa、TSUKAMURA Hiroko
  • 雑誌名: Journal of Reproduction and Development 巻: 69 号: 4 ページ: 192-197
  • DOI: 10.1262/jrd.2023-006
  • ISSN: 0916-8818, 1348-4400
• [雑誌論文] Kisspeptin and lactational anestrus: Current understanding and future prospects (2023)
  • 著者名/発表者名: Uenoyama Yoshihisa、Inoue Naoko、Tsukamura Hiroko
  • 雑誌名: Peptides 巻: 166 ページ: 171026-171026
  • DOI: 10.1016/j.peptides.2023.171026
  • 査読あり
• [雑誌論文] <scp>KNDy</scp> neurones and <scp>GnRH</scp>/<scp>LH</scp> pulse generation: Current understanding and future aspects (2023)
  • 著者名/発表者名: Uenoyama Yoshihisa、Tsukamura Hiroko
  • 雑誌名: Journal of Neuroendocrinology 巻: 35 号: 9
  • DOI: 10.1111/jne.13285
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enkephalin-δ opioid receptor signaling mediates glucoprivic suppression of LH pulse and gluconeogenesis in female rats (2023)
  • 著者名/発表者名: Tsuchida Hitomi、Nonogaki Miku、Takizawa Marina、Inoue Naoko、Uenoyama Yoshihisa、Tsukamura Hiroko
  • 雑誌名: Endocrinology 巻: 164 号: 3
  • DOI: 10.1210/endocr/bqac216
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hindbrain adenosine 5-triphosphate (ATP)-purinergic signaling triggers LH surge and ovulation via activation of AVPV kisspeptin neurons in rats (2023)
  • 著者名/発表者名: Inoue Naoko、Hazim Safiullah、Tsuchida Hitomi、Dohi Yuri、Ishigaki Ren、Takahashi Ai、Otsuka Yuki、Yamada Koki、Uenoyama Yoshihisa、Tsukamura Hiroko
  • 雑誌名: The Journal of Neuroscience 巻: 43 号: 12 ページ: 2140-2152
  • DOI: 10.1523/jneurosci.1496-22.2023
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Dynorphin-κ-opioid receptor signaling, but not μ-opioid receptor signaling, partly mediates the suppression of luteinizing hormone release during late lactation in rats (2022)
  • 著者名/発表者名: Tsuchida Hitomi、Nonogaki Miku、Inoue Naoko、Uenoyama Yoshihisa、Tsukamura Hiroko
  • 雑誌名: Neuroscience Letters 巻: 791 ページ: 136920-136920
  • DOI: 10.1016/j.neulet.2022.136920
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Opioidergic pathways and kisspeptin in the regulation of female reproduction in mammals (2022)
  • 著者名/発表者名: Uenoyama Yoshihisa、Tsuchida Hitomi、Nagae Mayuko、Inoue Naoko、Tsukamura Hiroko
  • 雑誌名: Frontiers in Neuroscience2022 巻: 16
  • DOI: 10.3389/fnins.2022.958377
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cellular and molecular mechanisms regulating the KNDy neuronal activities to generate and modulate GnRH pulse in mammals (2022)
  • 著者名/発表者名: Ikegami Kana、Watanabe Youki、Nakamura Sho、Goto Teppei、Inoue Naoko、Uenoyama Yoshihisa、Tsukamura Hiroko
  • 雑誌名: Frontiers in Neuroendocrinology 巻: 64 ページ: 100968-100968
  • DOI: 10.1016/j.yfrne.2021.100968
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Kisspeptin neurons as a key player bridging the endocrine system and sexual behavior in mammals (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Sho、Watanabe Youki、Goto Teppei、Ikegami Kana、Inoue Naoko、Uenoyama Yoshihisa、Tsukamura Hiroko
  • 雑誌名: Frontiers in Neuroendocrinology 巻: 64 ページ: 100952-100952
  • DOI: 10.1016/j.yfrne.2021.100952
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Establishment of embryo transfer in the musk shrew (<i>Suncus murinus</i>) (2022)
  • 著者名/発表者名: INOUE Naoko、HOTTA Akinori、GOTO Teppei、HIRABAYASHI Masumi、UENOYAMA Yoshihisa、TSUKAMURA Hiroko
  • 雑誌名: Journal of Reproduction and Development 巻: 68 号: 5 ページ: 340-344
  • DOI: 10.1262/jrd.2022-003
  • ISSN: 0916-8818, 1348-4400
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Generation of Tfap2c‐T2A‐tdTomato knock‐in reporter rats via adeno‐associated virus‐mediated efficient gene targeting (2022)
  • 著者名/発表者名: Oikawa Mami、Nagae Mayuko、Mizuno Naoaki、Iwatsuki Kenyu、Yoshida Fumika、Inoue Naoko、Uenoyama Yoshihisa、Tsukamura Hiroko、Nakauchi Hiromitsu、Hirabayashi Masumi、Kobayashi Toshihiro
  • 雑誌名: Molecular Reproduction and Development 巻: 89 号: 3 ページ: 129-132
  • DOI: 10.1002/mrd.23562
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Central somatostatin-somatostatin receptor 2 signaling mediates lactational suppression of luteinizing hormone release via the inhibition of glutamatergic interneurons during late lactation in rats (2022)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto Arisa, Tsuchida Hitomi, Nagae Mayuko, Inoue Naoko, Uenoyama Yoshihisa, Tsukamura Hiroko
  • 雑誌名: Journal of Reproduction and Development 巻: 68 号: 3 ページ: 190-197
  • DOI: 10.1262/jrd.2022-009
  • ISSN: 0916-8818, 1348-4400
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Central μ-Opioid Receptor Antagonism Blocks Glucoprivic LH Pulse Suppression and Gluconeogenesis/Feeding in Female Rats (2021)
  • 著者名/発表者名: Tsuchida Hitomi、Kawai Narumi、Yamada Koki、Takizawa Marina、Inoue Naoko、Uenoyama Yoshihisa、Tsukamura Hiroko
  • 雑誌名: Endocrinology 巻: 162 号: 10 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1210/endocr/bqab140
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Kisspeptin Neurons and Estrogen?Estrogen Receptor α Signaling: Unraveling the Mystery of Steroid Feedback System Regulating Mammalian Reproduction (2021)
  • 著者名/発表者名: Uenoyama Yoshihisa、Inoue Naoko、Nakamura Sho、Tsukamura Hiroko
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 22 号: 17 ページ: 9229-9229
  • DOI: 10.3390/ijms22179229
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Role of KNDy neurons expressing kisspeptin, neurokinin B, and dynorphin A as a GnRH pulse generator controlling mammalian reproduction. (2021)
  • 著者名/発表者名: Uenoyama Y, Nagae M, Tsuchida H, Inoue N, Tsukamura H.
  • 雑誌名: Frontiers in Endocrinology. 巻: 12 ページ: 1-12
  • DOI: 10.3389/fendo.2021.724632
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Direct evidence that KNDy neurons maintain gonadotropin pulses and folliculogenesis as the GnRH pulse generator (2021)
  • 著者名/発表者名: Nagae Mayuko、Uenoyama Yoshihisa、Okamoto Saki、Tsuchida Hitomi、Ikegami Kana、Goto Teppei、Majarune Sutisa、Nakamura Sho、Sanbo Makoto、Hirabayashi Masumi、Kobayashi Kenta、Inoue Naoko、Tsukamura Hiroko
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 118 号: 5
  • DOI: 10.1073/pnas.2009156118
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Paraventricular dynorphin A neurons mediate LH pulse suppression induced by hindbrain glucoprivation in female rats. (2020)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Tsuchida, Parvin Mostari, Koki Yamada, Sae Miyazaki, Yuki Enomoto, Naoko Inoue, Yoshihisa Uenoyama, Hiroko Tsukamura.
  • 雑誌名: Endocrinology 巻: 161(11) 号: 11 ページ: 1-18
  • DOI: 10.1210/endocr/bqaa161
  • NAID: 120007192020
  • 査読あり
• [学会発表] "KNDy neurons as the GnRH pulse generator: Twenty percent of KNDy neurons are enough to maintain gonadotropin pulse and folliculogenesis " (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshihisa UENOYAMA
  • 学会等名: Kisspeptin Virtual Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] β-エンドルフィン-μ-オピオイド受容体シグナリングはグルコース利用阻害による生殖機能抑制を仲介する (2021)
  • 著者名/発表者名: 土田仁美, 河合成美、井上直子, 上野山賀久, 束村博子
  • 学会等名: 第94回日本内分泌学会学術総会
• [学会発表] 室傍核ダイノルフィンAニューロンは泌乳ラットにおけるLHパルス抑制を仲介する (2021)
  • 著者名/発表者名: 土田仁美, 井上直子, 上野山賀久, 束村博子
  • 学会等名: 第114回日本繁殖生物学会大会
• [学会発表] GnRH パルスジェネレーター解析のための新規 Cre 発現ラットの作製 (2021)
  • 著者名/発表者名: 長江麻佑子、小林俊寛、三宝誠、平林真澄、水野直彬、中内啓光、榎本悠希、井上直子、束村博子、上野山賀久
  • 学会等名: 第114回日本繁殖生物学会大会
• [学会発表] 雌ラットキスペプチンニューロンにおけるSNAP-25遺伝子の発現解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 山田晃熙、井上直子、上野山賀久、束村博子
  • 学会等名: 第114回日本繁殖生物学会大会
• [学会発表] 泌乳ラットにおけるKiss1発現抑制を担うエストロゲン受容体共役コリプレッサーの探索 (2021)
  • 著者名/発表者名: 滝沢麻里奈, 井上直子, 上野山賀久, 束村博子
  • 学会等名: 第114回日本繁殖生物学会大会
• [学会発表] Search for purinergic neurons projecting to the vicinity of the kisspeptin neurons in the anteroventral periventricular nucleus by retrograde tracing (2021)
  • 著者名/発表者名: Safiullah HAZIM, Yoshihisa UENOYAMA, Hiroko TSUKAMURA, Naoko INOUE
  • 学会等名: 第114回日本繁殖生物学会大会
• [学会発表] 性成熟を制御する弓状核KNDyニューロン (2021)
  • 著者名/発表者名: 上野山賀久、井上直子、束村博子
  • 学会等名: 第54回日本小児内分泌学会学術集会＠札幌コンベンションセンター
  • 招待講演
• [学会発表] 脳内β-エンドルフィン-μ-オピオイド受容体シグナリングがグルコース利用阻害によるLH分泌抑制/糖新生/摂食誘起を仲介する (2021)
  • 著者名/発表者名: 土田仁美, 井上直子, 上野山賀久, 束村博子
  • 学会等名: 第45回日本比較内分泌学会
• [学会発表] 卵胞発育を司るGnRHパルス発生機構の同定 (2021)
  • 著者名/発表者名: 長江麻佑子、土田仁美、井上直子、束村博子、上野山賀久
  • 学会等名: 第45回日本比較内分泌学会
• [学会発表] β-エンドルフィン-μ-オピオイド受容体シグナリングは低栄養による生殖機能抑制と糖新生/摂食の誘起を仲介する (2021)
  • 著者名/発表者名: 土田仁美, 井上直子, 上野山賀久, 束村博子
  • 学会等名: 第16回 GPCR研究会
• [学会発表] 遺伝子改変ラットを用いた哺乳類の卵胞発育中枢の同定 (2021)
  • 著者名/発表者名: 土田仁美, 井上直子, 上野山賀久, 束村博子
  • 学会等名: 愛知県農学系4機関による研究交流会
• [学会発表] 室傍核ダイノルフィンニューロンは泌乳ラットにおけるLHパルスの抑制を仲介する (2021)
  • 著者名/発表者名: 土田仁美, 井上直子, 上野山賀久, 束村博子
  • 学会等名: 第26回日本生殖内分泌学会学術集会
• [学会発表] Kiss1細胞常時可視化遺伝子改変ラットを用いた雌雄脳内Kiss1細胞分布の経時的解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 山田晃熙、長江麻佑子、眞野哲也、井上直子、上野山賀久、平林真澄、束村博子
  • 学会等名: 第26回日本生殖内分泌学会学術集会
• [学会発表] KNDyニューロン復元によるゴナドトロピン放出ホルモン (GnRH) パルスと卵胞発育の回復 (2020)
  • 著者名/発表者名: 上野山賀久、長江麻佑子、岡本沙季、土田仁美、井上直子、束村博子
  • 学会等名: 日本畜産学会第128回大会
• [学会発表] 室傍核ダイノルフィンニューロンがグルコース利用阻害による生殖機能抑制を仲介する (2020)
  • 著者名/発表者名: 土田 仁美，井上 直子，上野山 賀久，束村 博子
  • 学会等名: 第25回日本生殖内分泌学会
• [学会発表] 弓状核特異的Kiss1レスキュー/ノックアウトラットを用いたGnRHパルスジェネレーターの同定 (2020)
  • 著者名/発表者名: 長江麻佑子、上野山賀久、岡本沙季、土田仁美、池上花奈、後藤哲平、三宝誠、平林真澄、小林憲太、井上直子、束村博子
  • 学会等名: 第25回日本生殖内分泌学会
• [学会発表] 低栄養による生殖機能抑制は室傍核ダイノルフィンニューロンによる弓状核キスペプチンニューロンの抑制によって仲介される (2020)
  • 著者名/発表者名: 土田 仁美，井上 直子，上野山 賀久，束村 博子
  • 学会等名: 第113回日本繁殖生物学会
• [備考] 先天的不妊モデル動物の繁殖能力の回復に成功-卵胞発育を司る繁殖中枢ニューロンを同定-
  • URL: https://www.nagoya-u.ac.jp/about-nu/public-relations/researchinfo/upload_images/20210127_agr1.pdf
• [備考] Recovery of ovarian function in infertile...
  • URL: https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-01/nu-roo012121.php
• [備考] Study finds potential solution to the declining...
  • URL: https://www.alphagalileo.org/en-gb/Item-Display/ItemId/205636?returnurl=https://www.alphagalileo.org/en-gb/Item-Display/ItemId/205636