脳と褐色脂肪組織の代謝関連物質テレメトリーと冬眠開始予測マーカーの探索

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14370018
• 研究機関: 旭川医科大学
• 研究代表者: 橋本 眞明 旭川医科大学, 医学部, 助教授 (30156294)
• 研究分担者: 内海 計 旭川医科大学, 医学部, 助手 (90271759) ; 大日向 浩 旭川医科大学, 医学部, 助手 (20233257)
• キーワード: 冬眠 / 脳血流 / 褐色脂肪組織 / エネルギー代謝 / 脱共役タンパク質 / 体温 / 一酸化窒素 / 脳物質代謝

研究概要

冬眠行動に伴うエネルギー代謝変化とそれに関連する生理的パラメーターの変化、物質的変化をとらえる目的で研究が進められた。冬眠の各相でハムスターの褐色脂肪組織(BAT)を採取し、ノーザン解析した。その結果、熱産生タンパク質(脱共役タンパク質、UCP1)とそのファミリーのmRNAが冬眠の入眠相、冬眠相、中途覚醒相を通じて変化しないこと。しかしながら、夏期覚醒動物と比べると数倍の発現量を示すことを確認。冬眠期間を通じ、寒冷馴化動物として高いBAT熱産性能の維持を示すものとして報告した(J.Therm.Biol.,2002)。さらに、BATの熱産生促進に同期してBAT血管抵抗は減少し、熱の移動を容易にすべくBAT血流量を増す機構と考えられているが、その機構に従来無関係とされていたeNOS(NO合成酵素の1種)の関与が重要であることを明らかにした(Am.J.Physiol.,2002)。冬眠の制御には冬眠中も脳機能が維持されている必要がある。各種プローブを慢性留置した動物を作製、冬眠からの覚醒時、エネルギー代謝増加に伴う脳血流変化を連続測定し、BAT熱産生増加が全ての変化に先行し、それは心拍数変化とほぼ同じ時間経過を示すこと、代謝増加のピークに一致して脳血流が一過性にオーバーシュートし脳血流の自動調節機能が失われる時期があることを発見し報告した(J.Physiol.,2003)。覚醒時には、脳が過度の酸化ストレス、血流負荷にさらされる可能性が高いことがわかり、これらに対する防御機能の存在が示唆された。一方、物質測定テレメトリー装置作成を目指し電気化学測定用電極の試作が進んだ。測定精度・感度を確保し、脳の損傷を最低限にする大きさとのバランスを考慮しつつ、脳内のブドウ糖、アスコルビン酸、乳酸の測定用の電極を試作、その結果をまとめ、投稿準備中である(Anal.Chem.)。

研究成果

• [文献書誌] Hashimoto, M., Gao, B., Kikuchi-Utsumi, K., Ohinata, H., Osborne, P.G.: "Arousal from hibernation and BAT thermogenesis against cold : central mechanism and molecular basis"Journal of Thermal Biology. 27・6. 55-67 (2002)
• [文献書誌] Kikuchi-Utsumi, K., Gao, B., Ohinata, H., Hashimoto, M., Yamamoto, N., Kuroshima, A.: "Enhanced gene expression of endothelial nitric oxide synthase in brown adipose tissue during cold exposure"American Journal of Physiology. 282. R623-R626 (2002)
• [文献書誌] Osborne, P.G., Hashimoto, M.: "State dependent regulation of cortical blood flow and respiration in hamsters Response to hypercapnia during arousal from hibernation"Journal of Physiology(London). 547(印刷中). (2003)
• [文献書誌] Hashimoto, M., Kuroshima, A., Shibata, M.: "Adaptation Biology and Medicine vol.3"(eds.)J.Moravec, N.Takeda, P.K.Singal, Narosa Publishing House, New-Dehly. 262-267 (2002)