生物時計の光同調機序:松果体メラトニンを指標としたin vivo解析

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05670062
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 本間 さと 北海道大学, 医学部, 助教授 (20142713)
• キーワード: 松果体 / メラトニン / サーカディアンリズム / マイクロダイアリシス / 視交叉上核 / 光同調 / アセチルコリン

研究概要

本研究は、光による直接抑制と生物時計を介する位相反応の二重の調節を受ける松果体メラトニンを指標に、ラットを用い、光同調機序を明らかにすることを目的とし、微量測定の困難なメラトニン変動を同一個体で測定するため、in vivoマイクロダイアリシス法を松果体に適応して行われた。松果体および血漿メラトニンはRIA法にて測定した。
1.メラトニン光抑制の波長と位相依存性
暗期中点と暗期後半に同一光子量の赤と緑の単色光を照射したところ、暗期中点には赤色光による抑制は殆どみられなかったが、暗期後半では両単色光とも速やかにメラトニン合成を抑制した。メラトニン合成抑制は光の波長とリズム位相に依存し、緑色光は赤色光より、暗期後半は前半より、強く抑制することが分かった。網膜ロドプシンの光吸収スペクトルの極大な緑色域にあるため、メラトニン光抑制はロドプシンを介する可能性が示唆される。
2.松果体in vivoマイクロダイアリシスによる光の二重効果の検討
松果体マイクロダイアリシス法により連続4日間の透析を行い、30分毎メラトニンを測定し、光の二重効果を検討した。その結果、同一ラットで上述の光抑制の時刻差が確かめられ、さらに光によるメラトニンリズム位相の変位が、位相前進、後退変位とも、照射の翌日には完了していることが明らかとなった。行動、体温など他の連続測定可能な表現型リズムの位相反応には約一週間の移行期があるため、松果体メラトニンは生物時計のより直接的な表現型リズムであることが分かった。
3.網膜視床下部路の伝達物質の検討
in vivoへの投与で唯一光類似作用を生じるとされるコリン作動薬カルバコールをSCN内に投与し、松果体マイクロダイアリシス法にてメラトニンリズムへの影響を検討したが、メラトニン合成抑制もリズム位相変位もみられなかった。アセチルコリンが網膜視床下部路の伝達物質である可能性は低いと考えられる。

研究成果

• [文献書誌] Honma,S.: "SCN-independent rhythm induced by methamphetamine:an animal model of sleep-wakefulness rhythm." “Sleep and Wakefulness",Mohan Kumar,V.,Mallick,H.N.Nayar,U.eds.Wiley Eastern Ltd.New Delhi. 78-84 (1993)
• [文献書誌] Endo,T.: "Circadian rhythm and REM sleep propensity:Experiments under temporal isolation." “Sleep and Wakefulness",Mohan Kumar,V.,Mallick,H.N.Nayar,U.eds.Wiley Eastern Ltd.New Delhi. 84-89 (1993)
• [文献書誌] 本間さと: "体温の在宅計測:健康と体内異常の評価" 信学技法. 93. 49-52 (1993)
• [文献書誌] 本間さと: "生物時計の光同調と松果体リズム-in vivoマイクロダイアリシスによる解析" 秋山記念生命科学振興財団研究成果報告集1992年版. 5. 34-38 (1993)
• [文献書誌] 本間さと: "血圧の内因性リズムと成立機序" Modern Physician. 13. 1119-1123 (1993)
• [文献書誌] 登倉尋実: "ヒトのCircadian Rhythmの位相変化に対する運動の影響" デサントスポーツ科学. 14. 2-12 (1993)
• [文献書誌] 本間研一: "時差調節のための高照度光をもちいたコンディショニング" デサントスポーツ科学. 14. 40-49 (1993)
• [文献書誌] 本間研一: "ヒトの体内時計:多振動体構造" Brain Medical. 15. 275-281 (1993)
• [文献書誌] Mitome,M.: "Prefeeding increase in paraventricular noradrenaline release is regulated by a feeding-associated rhythm in rats." Am J.Physiol.(印刷中). (1994)
• [文献書誌] Kanematsu,N.: "Immediate response to light of rat pineal melatonin rhythm:analysis by in vivo microdialysis." Am J.Physiol.(印刷中). (1994)
• [文献書誌] Yoshihara,T.: "Paraventricular nueropeptide Y and feeding rhythms in rats." Jpn J Physiol. 43. S277 (1993)
• [文献書誌] Honma,K.: "Phase response of the human circadian clock to ligt:(1)Plasma melatonin." Jpn J Physiol. 43. S279 (1993)
• [文献書誌] Endo,T.: "Phase response of the human circadian clock to ligt:(2)REM sleep propencity." Jpn J Physiol. 43. S280 (1993)
• [文献書誌] Hashimoto,S.: "Phase response to light and light suppression of plasma melatonin rhythm in human." Jpn J Physiol. 43. S280 (1993)
• [文献書誌] Honmma,S.: "Possibility of the light transmission by cholinergic mechanism examined by pineal microdialysis." Jpn J Physiol. 43. S280 (1993)
• [文献書誌] Hashimoto,S.: "Phase response to light and light suppression of plasma melatonin rhythm in human." Jpn J Physiol. 43. S280 (1993)
• [文献書誌] Honmma,S.: "Possibility of the light transmission by cholinergic mechanism examined by pineal microdialysis." Jpn J Physiol. 43. S280 (1993)
• [文献書誌] 中村宏治: "ヒト血漿メラトニンリズムの光による二重調節" 日本内分泌学会雑誌. 69. 371 (1993)
• [文献書誌] 吉原俊博: "摂食およびCRH分泌における室傍核ニューロペプチドYの役割" 日本内分泌学会雑誌. 69. 417 (1993)
• [文献書誌] 本間さと: "網膜視床下部路におけるコリン作動性伝達の可能性:松果体マイクロダイアリシス法による解析" 日本内分泌学会雑誌. 69. 418 (1993)
• [文献書誌] 安倍博: "シマリスの視交叉上核における光刺激によるFos発現" 日本生理学雑誌. 55. 470 (1993)
• [文献書誌] 中村宏治: "睡眠覚醒時刻の指定がヒトに与える影響" 日本生理学雑誌. 55. 471 (1993)
• [文献書誌] 橋本聡子: "ヒト血中メラトニンの光抑制とメラトニンリズム位相反応における光量反応関係" 日本生理学雑誌. 55. 471 (1993)
• [文献書誌] 本間さと: "ラット松果体細胞外液中メラトニンのリズム位相とその個体差" 日本生理学雑誌. 55. 471 (1993)
• [文献書誌] 勝野由美子: "昼夜環境下でフリーランリズムを示した血漿メラトニンリズムの光反応性" 日本生理学雑誌. 55. 471-472 (1993)
• [文献書誌] 篠原一之: "視交叉上核培養細胞を用いた、生物時計の研究法" 日本生理学雑誌. 55. 472 (1993)
• [文献書誌] Honma,K.: "Roles of neuropeptide Y(NPY)neurons from the brainstem in paraventricular NPY release in rats." Neurosci Res. Suppl 18. S218 (1993)
• [文献書誌] Honma,S.: "Circadian rhythms and response to light of extracellular glutamate and aspartate in the suprachiasmatic nucleus." Neurosci Res. Suppl 18. S218 (1993)
• [文献書誌] Abe,H.: "Distributions of C-Fos immunoreactivity and terminal of retinohypothalamic tract in the suprachiasmatic nucleus of C57BL/6J mouse." Neurosci Res. Suppl 18. S222 (1993)
• [文献書誌] Honma,S.: "SCN-independent circadian rhythms and central catecholaminergic mechanism" Abstr 5th Sapporo Symposium on Biological Rhythms. 28 (1993)
• [文献書誌] Abe,H.: "Circadian modulation in photic induction of Fos-like immunoreactivity in suprachiasmatic nucleus cells of diurnal rodent." Abstr 5th Sapporo Symposium on Biological Rhythms. 65 (1993)
• [文献書誌] Yoshihara,T.: "Prefeeding release of paraventricular NPY is abolished by 6-OHDA injected into the ascending bundle of catecholaminergic neurons in rats." Abstr 5th Sapporo Symposium on Biological Rhythms. 67 (1993)
• [文献書誌] Honma,S.: "Instantaneous phase shift of pineal melatonin rhythm by light in rats." Abstr 5th Sapporo Symposium on Biological Rhythms. 68 (1993)
• [文献書誌] Namakura,K.: "Entraiment of human circadian rhythms under temporal isolation:effects of sleep-wakefulness" Abstr 5th Sapporo Symposium on Biological Rhythms. 75 (1993)
• [文献書誌] Endo,T.: "Phase response to blifhr light of plasma melatonin rhythm in humans under temporal isolation." Abstr 5th Sapporo Symposium on Biological Rhythms. 76 (1993)
• [文献書誌] Hashimoto,S.: "Light supppression and phase response of plasma melatonin rhythm in humans." Abstr 5th Sapporo Symposium on Biological Rhythms. 77 (1993)
• [文献書誌] Katsuno,Y.: "Responsiveness of nocturnal melatonin to light in a sighted whose melatonin rhythm free-running under the natural day-night alternation." Abstr 5th Sapporo Symposium on Biological Rhythms. 78 (1993)
• [文献書誌] Khosaka,M.: "Effect of vitamin B12 on plasma melatonin rhythm and sleep structure in humans." Abstr 5th Sapporo Symposium on Biological Rhythms. 92 (1993)