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睡眠不足が引き起こす行動異常の分子機序解明と予防法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 21K11646
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分59040:栄養学および健康科学関連
研究機関四国大学 (2022-2023)
徳島大学 (2021)

研究代表者

近久 幸子  四国大学, 生活科学部, 准教授 (00452649)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード慢性不眠 / Hmgcs2 / うつ様行動 / 睡眠 / 代謝 / 運動 / 睡眠不足 / 行動異常 / ケトン体
研究開始時の研究の概要

慢性的な睡眠不足は攻撃性の増大やうつ病など情動行動異常を引き起こす。しかしそのメカニズムは不明な点が多く、分子レベルでの研究はほとんどない。この分子機序を理解することは、睡眠不足に伴う行動異常の根本治療や予防法の確立のために必須である。
我々はこれまでに、睡眠不足の脳内ではケトン体産生が増加することを見出している。本研究では、慢性的な睡眠不足が引き起こす行動異常の分子機序を脳内ケトン体代謝との関連から解明することを目指した研究を実施し、慢性的な睡眠不足に陥った際、いかにして行動異常が惹起されるリスクを軽減できるかについての知見を得る。

研究実績の概要

現在までに、①マウスにおけるケトン体合成酵素Hmgcs2に関して、siRNAの脳室内および腸管や尾静脈へのin vivo投与によって、脳および肝臓のHmgcs2の遺伝子やタンパクが確実にノックダウンされるかどうかの確認、②これら脳および肝臓のHmgcs2ノックダウンにおける、マウスの睡眠変化と網羅的行動解析、③脳および肝臓のHmgcs2ノックダウンにおける、運動負荷を伴う断眠およびハンドリングによる断眠後のリバウンドの変化の違い、④アストロサイト特異的Hmgcs2過剰発現マウスの作製と睡眠変化の解析について検討を行った。
現在までの実験で得られた結果は以下の通りである。①ケトン体合成酵素Hmgcs2に関して、3種類のsiRNAを混合し、in vivo用の導入試薬を用いて脳室および尾静脈より投与した結果、それぞれ脳内と肝臓におけるHmcs2の発現低下が認められた。②siRNA投与による脳および肝臓のHmgcs2ノックダウンでは、脳のノックダウン、肝臓のノックダウンともに、ベースラインの睡眠には大きな変化は認められなかった。行動変化に関しては、脳のHmgcs2ノックダウンにおいて、うつ様行動などの情動行動に変化が認められたが、肝臓のHmgcs2ノックダウンでは、行動変化が観察されなかった。③運動負荷を伴う断眠とハンドリングによる断眠後のリバンドの変化に関しては、肝臓Hmgcs2ノックダウンでは運動負荷を伴う断眠後のリバンド(ノンレム睡眠中の脳波デルタパワー)の減弱が認められた。一方、脳のHmgcs2ノックダウンでは、ハンドリングによる断眠後のリバンド(ノンレム睡眠中の脳波デルタパワー)の減弱が認められた。⑤アストロサイト特異的Hmgcs2過剰発現マウスの睡眠変化については、現在解析を行っているところである。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

現在までに、野生型マウスを用いたsiRNA投与による睡眠記録と行動解析は、脳内投与および末梢投与ともに、ほぼ順調に実験が進んでいる。しかし、アストロサイト特異的Hmgcs2過剰発現マウスは、作成はできているものの、繁殖がうまくいかない時期があり、このマウスを用いた睡眠記録および行動解析にやや遅れが生じている。さらに、当初予定していたHmgcs2 floxマウスの作製において、複数の要因から滞った時期があったため、実験計画に遅れが生じた。

今後の研究の推進方策

Hmgcs2過剰発現マウスの繁殖法を見直すことで、実験に使用できるマウスの安定供給に努める。また、Hmgcs2 floxマウスの作製は完了し、現在繁殖を進めているため、Hmgcs2 floxマウスを用いて、siRNAよりも強力で部位特異的なHmgcs2ノックダウンによる睡眠変化や行動変化の検討を行う。さらに、免疫組織化学染色による組織学的解析やウェスタンブロットによるタンパク解析、リアルタイムRT-PCRによる遺伝子解析などにより、分子メカニズムを詳細に検討する。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Weight regain after alternate day fasting with adipose tissue metabolism changes in the diet-induced obesity of mice model.2023

    • 著者名/発表者名
      Yuki S, Shiuchi T, Chikahisa S, Sei H.
    • 雑誌名

      International Journal of Nutrition Sciences

      巻: 8(4) ページ: 242-251

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Social stress alters sleep in FGF21-deficient mice2022

    • 著者名/発表者名
      Hokari Saori、Chikahisa Sachiko、Shiuchi Tetsuya、Nakayama Yoshiaki、Konishi Morichika、Nishino Seiji、Itoh Nobuyuki、Sei Hiroyoshi
    • 雑誌名

      Brain Research Bulletin

      巻: 191 ページ: 40-47

    • DOI

      10.1016/j.brainresbull.2022.10.005

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Dual orexin receptor antagonist drug suvorexant can help in amelioration of predictable chronic mild stress-induced hyperalgesia2022

    • 著者名/発表者名
      Chavan Parimal、Chikahisa Sachiko、Shiuchi Tetsuya、Shimizu Noriyuki、Dalanon Junhel、Okura Kazuo、Sei Hiroyoshi、Matsuka Yoshizo
    • 雑誌名

      Brain Research Bulletin

      巻: 188 ページ: 39-46

    • DOI

      10.1016/j.brainresbull.2022.07.011

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 睡眠調節と脳内ケトン体代謝の関連性について2021

    • 著者名/発表者名
      近久 幸子
    • 雑誌名

      生化学

      巻: 93 号: 2 ページ: 243-247

    • DOI

      10.14952/SEIKAGAKU.2021.930243

    • NAID

      40022582947

    • ISSN
      0037-1017
    • 年月日
      2021-04-25
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Feeding Rhythm-Induced Hypothalamic Agouti-Related Protein Elevation via Glucocorticoids Leads to Insulin Resistance in Skeletal Muscle2021

    • 著者名/発表者名
      Shiuchi T, Otsuka A, Shimizu N, Chikahisa S, Sei H.
    • 雑誌名

      Int J Mol Sci.

      巻: 22 号: 19 ページ: 10831-10831

    • DOI

      10.3390/ijms221910831

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Pain sensitivity increases with sleep disturbance under predictable chronic mild stress in mice2021

    • 著者名/発表者名
      Dalanon J, Chikahisa S, Shiuchi T, Shimizu N, Chavan P, Suzuki Y, Okura K, Sei H, Matsuka Y
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1038/s41598-021-93560-7

    • NAID

      120007125049

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Intracranial mast cells contribute to the control of social behavior in male mice2021

    • 著者名/発表者名
      Tanioka Daisuke、Chikahisa Sachiko、Shimizu Noriyuki、Shiuchi Tetsuya、Sakai Noriaki、Nishino Seiji、Sei Hiroyoshi
    • 雑誌名

      Behavioural Brain Research

      巻: 403 ページ: 113143-113143

    • DOI

      10.1016/j.bbr.2021.113143

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 睡眠障害を伴う軽度慢性ストレスは痛覚過敏を引き起こす2023

    • 著者名/発表者名
      近久幸子,Junhel Dalanon,Parimal Chavan,志内哲也,清水紀之,大倉 一夫, 鈴木 善貴,松香 芳三,勢井宏義
    • 学会等名
      日本睡眠学会第45回定期学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] FGF21 is involved in social stress-induced alteration of sleep2023

    • 著者名/発表者名
      穂苅早織, 近久幸子, 志内哲也,中山喜明,小西守周, 西野精治, 伊藤信行, 勢井宏義
    • 学会等名
      日本生理学会第100回記念大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 睡眠のホメオスタシスと脳内エネルギー代謝2021

    • 著者名/発表者名
      近久幸子
    • 学会等名
      第12回日本臨床睡眠医学会学術集会(大阪)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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