時計ニューロン集団による概日リズム発振の神経生理学的基盤解明と操作

• 研究領域: 非線形発振現象を基盤としたヒューマンネイチャーの理解
• 研究課題/領域番号: 16H01608
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 複合領域
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 三枝 理博 金沢大学, 医学系, 教授 (20296552)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2017年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2016年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
• キーワード: 概日リズム / 体内時計 / 視交叉上核 / GABA / バソプレシン / 血管作動性腸管ペプチド / 遺伝子操作マウス / 塩化物イオン / 電気生理学 / 時計ニューロン / トランスジェニックマウス

研究実績の概要

不安定な概日振動能を持つ多数のニューロンの集団発振機構である視交叉上核（SCN）の中枢概日時計が、極めて安定した概日リズムを発振するメカニズムを解明することを目指している。
本年度は、AVPニューロン特異的にVgatを欠損したマウスについて、概日行動リズムの解析を終了した。AAVベクターによってVgatの発現を当該マウスのSCN・AVPニューロンにレスキューすることで、概日行動リズムが正常になることも確認した。当該マウスのSCNスライスにおいて、PER2-LUCの発現リズムの発光イメージングを行い、概日行動リズムの異常に反し、時計遺伝子発現リズムには大きな異常が見られないことが分かった。SCNスライスの電気生理学的解析で、AVPニューロンにおけるIPSCの振幅に日内変動があること、この変動がAVPニューロン特異的Vgat欠損マウスで消失することが明らかになった。さらに２，３の実験を追加して、AVPニューロン特異的Vgat欠損マウスについて論文発表する予定である。GABAに対する応答性を変化させるために、細胞内Cl-濃度を操作したマウスも作成した。AVPニューロン特異的NKCC1欠損マウス、VIPニューロン特異的NKCC1欠損マウスは共に、概日行動リズムに大きな異常は示さなかった。また、KCC2のドミナントポジティブ、ドミナントネガティブ型をAAVベクターによりSCNのAVPニューロン、VIPニューロンに特異的に発現させる実験も遂行中である。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] ワシントン大学(米国)
• [国際共同研究] Washington University(米国)
• [国際共同研究] University College London(英国)
• [雑誌論文] Astrocytes Regulate Daily Rhythms in the Suprachiasmatic Nucleus and Behavior. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tso CF, Simon T, Greenlaw AC, Puri T, Mieda M, Herzog ED
  • 雑誌名: Curr Biol. 巻: 27 号: 7 ページ: 1055-1061
  • DOI: 10.1016/j.cub.2017.02.037
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Serotonin neurons of the dorsal raphe mediate the anti-cataplectic action of orexin neurons by reducing the amygdala activity (2017)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, E., Maejima, T., Yoshida, T., Masseck O.A., Herlitze, S., Yoshioka, M., Sakurai, T., Mieda, M.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A. 巻: 114 号: 17
  • DOI: 10.1073/pnas.1614552114
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The roles of orexins in sleep/wake regulation (2017)
  • 著者名/発表者名: Mieda Michihiro
  • 雑誌名: Neurosci Res 巻: 118 ページ: 56-65
  • DOI: 10.1016/j.neures.2017.03.015
  • NAID: 120006336007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Disruption of Bmal1 Impairs Blood?Brain Barrier Integrity via Pericyte Dysfunction (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakazato Ryota、Kawabe Kenji、Yamada Daisuke、Ikeno Shinsuke、Mieda Michihiro、Shimba Shigeki、Hinoi Eiichi、Yoneda Yukio、Takarada Takeshi
  • 雑誌名: The Journal of Neuroscience 巻: 37 号: 42 ページ: 10052-10062
  • DOI: 10.1523/jneurosci.3639-16.2017
  • 査読あり
• [雑誌論文] The intrinsic microglial clock system regulates interleukin-6 expression. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryota Nakazato, Shogo Hotta, Daisuke Yamada, Miki Kou, Saki Nakamura, Yoshifumi Takahata, Hajime Tei, Rika Numano, Akiko Hida, Shigeki Shimba, Michihiro Mieda, Eiichi Hinoi, Yukio Yoneda and Takeshi Takarada
  • 雑誌名: Glia 巻: 65 号: 1 ページ: 198-208
  • DOI: 10.1002/glia.23087
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fine-Tuning Circadian Rhythms: The Importance of Bmal1 Expression in the Ventral Forebrain. (2017)
  • 著者名/発表者名: Mieda M, Hasegawa E, Kessaris N, Sakurai T
  • 雑誌名: Front Neurosci. 巻: 11 ページ: 55-55
  • DOI: 10.3389/fnins.2017.00055
  • NAID: 120006027787
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Synchronous circadian voltage rhythms with asynchronous calcium rhythms in the suprachiasmatic nucleus. (2017)
  • 著者名/発表者名: Enoki R, Oda Y, Mieda M, Ono D, Honma S, Honma KI
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A 巻: 114 号: 12 ページ: 2476-2485
  • DOI: 10.1073/pnas.1616815114
  • NAID: 120006346107
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Manipulating the Cellular Circadian Period of Arginine Vasopressin Neurons Alters the Behavioral Circadian Period. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mieda M, Okamoto H, Sakurai T.
  • 雑誌名: Curr Biol. 巻: S0960-9822(16) 号: 18 ページ: 30773-4
  • DOI: 10.1016/j.cub.2016.07.022
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] QRFP-deficient mice are hypophagic, lean, hypoactive and exhibit increased anxiety-like behavior (2016)
  • 著者名/発表者名: Okamoto K, Yamasaki M, Takao K, Soya S, Iwasaki M, Sasaki K, Magoori K, Sakakibara I, Miyakawa T, Mieda M, Watanabe M, Sakai J, Yanagisawa M, Sakurai T
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 11 号: 11 ページ: e0164716-e0164716
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0164716
  • NAID: 120007129233
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 視交叉上核の中枢概日時計におけるAVPニューロンの役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 三枝理博
  • 学会等名: 日本生理学会
• [学会発表] バソプレシン産生ニューロンは視交叉上核のペースメーカー機能に重要な役割を果たす (2017)
  • 著者名/発表者名: 三枝理博
  • 学会等名: 日本生理学会
  • 発表場所: アクトシティ浜松 (静岡県浜松市)
  • 年月日: 2017-03-28
  • 招待講演
• [学会発表] Genetic manipulation of AVP neurons to uncover their roles in the circadian pacemaking of the SCN (2017)
  • 著者名/発表者名: Mieda M, Ono D, Hasegawa E, Okamoto H, Honma S, Honma K, akurai T.
  • 学会等名: Gordon Research Conference-Chronobiology
  • 国際学会
• [学会発表] 中枢概日時計の神経メカニズムの解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 三枝理博
  • 学会等名: 中部日本生理学会
  • 招待講演
• [学会発表] AVPニューロンの細胞時計の周期に応じて概日行動リズムの周期も変化する (2017)
  • 著者名/発表者名: 三枝理博、岡本仁、櫻井武
  • 学会等名: 日本時間生物学会
• [学会発表] オレキシンによる睡眠・覚醒調節の神経メカニズム (2017)
  • 著者名/発表者名: 三枝理博
  • 学会等名: 生命科学系学会合同年次大会
  • 招待講演
• [学会発表] AVP neurons play a critical role in the circadian pacemaking of the SCN. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mieda M
  • 学会等名: Sapporo Symposium on Biological Rhythm
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2016-11-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] AVPニューロンの細胞時計の周期に応じて概日行動リズムの周期も変化する (2016)
  • 著者名/発表者名: 三枝理博、岡本仁、櫻井武
  • 学会等名: 日本神経科学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-07-20
• [学会発表] Manipulating the cellular circadian period of AVP neurons alters the behavioral circadian period. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mieda M, Okamoto H, Sakurai T
  • 学会等名: Society for Research on Biological Rhythms (SRBR)
  • 発表場所: The Innisbrook Golf Resort (Palm Harbor, Florida, USA)
  • 年月日: 2016-05-21
  • 国際学会
• [備考] 体内時計が刻む1日の長さを決める細胞を発見！
  • URL: http://www.kanazawa-u.ac.jp/rd/40314