視交叉上核培養細胞の活動電位同期とペプチドリズム:細胞内振動から生物時計機構へ

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09670065
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 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: サーカディアンリズム / 視交叉上核 / バゾプレッシン / VIP / マルチチャンネル細胞外神経活動記録 / 生物時計

研究概要

今年度は、新生ラット視交叉上核分散培養系をマルチ電極ディッシュ上に培養し、個々の神経活動リズムとバゾプレッシンとVIP放出リズムを指標に、視交叉上核内のリズムカップリングについて検討した。
単一ニューロンからの発射頻度を数日から数ヶ月渡り連続測定し、連続4サイクル以上神経活動を記録したニューロン88個の発射頻度リズムを解析し、67個にサーカディアン周期のリズムが検出できた。その平均周期(±標準誤差)は24.2±1.2時間であり、生下時に盲目にした同じ系の雄ラット236匹における4〜8週目での自発行動のフリーラン周期とほぼ一致していた。しかし、行動リズム周期が24.0時間から24.8時間の間に分布するのに対し、培養神経細胞活動リズムは、20.0から28.3時間の間と、広い範囲に分布していた。同一ディシュでペプチド放出にサーカディアンリズムが検出できる例では、個々の神経活動リズムの位相と周期がほぼ一致しているが、ペプチドリ有意のペプチドリズムがみられたディッシュでは、ペプチドリズムが神経活動リズムに比較し約5時間前進していた。
以上の実験結果から以下の結論を得た。
1.ほとんどの視交叉上核神経細胞が固有のサーカディアン振動体を有する。
2.視交叉上核神経細胞のフリーラン周期は平均では個体のフリーラン周期と一致するが、分散培養では広い範囲に分散する。
3.ペプチドリズムの消失は、リズム停止ではなく多振動体の脱同調による。
4.個々の振動細胞は培養下で同調、脱同調が可能である。
5.同様状態で、ペプチドリズムと電気活動リズムの位相関係は、視交叉上核急性スライス実験結果とほぼ一致していた。

研究成果

• [文献書誌] Honma,S.: "Circadian rhythms of arginine vasopressin and vasoactive intestinal polypeptide do not depend on cytoarchitecture of dispersed cell culture of rat suprachiasmatic nucleus." Neuroscience. (印刷中). (1998)
• [文献書誌] Shinohara,K.: "Circadian release of amino acids in the suprachiasmatic nucleus in vitro." Neuroreport. 9(印刷中). (1998)
• [文献書誌] Yoshihara,T.: "Independence of feeding-associated circadian rhythm from light conditions and meal intervals in SCN lesioned rats." Neurosci.Lett.222. 95-98 (1997)
• [文献書誌] Nakamura,K.: "Daily melatonin intake resets circadian rhythms of a sighted man with no-24-hour sleep-wake syndrome who lacks nocturnal meltaonin rise." Psychiat.Clin.Neurosci.51. 121-127 (1997)
• [文献書誌] Nakamura,K.: "A sighted man with non-24-hour sleep-wake syndrome showed damped plasma melatonin rhythm." Psychiat.Clin.Neurosci.51. 115-119 (1997)
• [文献書誌] Hashimoto,S.: "Free-running circadian rhythm of melatonin in a sighted young man despite a 24-hr sleep pattern : a non-24-hour circadian syndrome." Psychiat.Clin.Neurosci.51. 109-114 (1997)
• [文献書誌] Hashimoto,S.: "Midday exposure to bright light changes the circadian organization of plasma melatonin rhythm in humans." Neurosci.Lett.221p. 89-92 (1997)
• [文献書誌] Honma,K.: "Excerpta Medica International Congress Series" Non-SCN rhythm in the circadian domain.(印刷中), (1998)
• [文献書誌] Honma,K.: "Sleep and Sleep Disorders-from Molecule to Behavior,O.Hayaishi and S.Inoue (eds.),Academic Press," Sleep and melatonin rhythm in humans., 223-236 (1997)