ニューロンタイプ特異的遺伝子操作による中枢概日ペースメーカーの動作原理の解明

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H05120
• 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 – 2019-03-31
• キーワード: サーカディアンリズム / 視交叉上核 / 神経ネットワーク / バソプレシン / GABA / 組換えAAVベクター / 遺伝子操作マウス / ファイバーフォトメトリー

研究実績の概要

概日リズムの変調は様々な疾患・健康障害につながる。中枢概日ペースメーカー・視交叉上核（SCN）による概日リズム発振には、多種・多数の時計ニューロンから成る神経ネットワークが必要であるが、細胞内の概日時計分子機構がほぼ明らかになった一方で、神経回路レベルでの動作原理は殆ど明らかになっていない。本研究では、SCNの神経ネットワークが強固で安定した概日振動を発振するメカニズムについて、応募者らがこれまでに開発した遺伝子改変マウスリソースを最大限活用し、その解明を目指す。
本年度は、SCNスライスでのAVPニューロン、VIPニューロン、その他のニューロンの電気生理学的な解析を行った。AVPニューロンおよび非AVPニューロンで記録されるGPSC (GABA-mediated postsynaptic current)の振幅や頻度に日内変動が見られるので、その詳細について解析を完了した。また、AVPニューロンは常に脱分極した状態にある細胞が多いが、この脱分極状態を作り出すイオンチャネルの候補を明らかにした。さらにその機能を明らかにするために、当該チャネル遺伝子をAVPニューロンで特異的にノックアウトしたマウスを作成し、概日行動リズムの解析を開始した。SCNのAVPニューロンやVIPニューロンにCre依存的組換えAAV発現ベクターを用いて蛍光Ca2+プローブjGCaMP7sをニューロンタイプ特異的に発現させ、その神経活動リズムを、ファイバーフォトメトリーを用いてin vivoで測定することに成功した。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30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] Tufts University(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Tufts University
• [国際共同研究] Medical Research Council(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: Medical Research Council
• [雑誌論文] Sexually Dimorphic Vasopressin Cells Modulate Social Investigation and Communication in Sex-Specific Ways. (2019)
  • 著者名/発表者名: Rigney N, Whylings J, Mieda M, de Vries G, Petrulis A
  • 雑誌名: eNeuro 巻: 6 ページ: 0415-18.2019
  • DOI: 10.1523/ENEURO.0415-18.2019
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Glutamatergic neurons in the medial prefrontal cortex mediate the formation and retrieval of cocaine-associated memories in mice. (2019)
  • 著者名/発表者名: Zhang T, Yanagida J, Kamii H, Wada S, Domoto M, Sasase H, Deyama S, Takarada T, Hinoi E, Sakimura K, Yamanaka A, Maejima T, Mieda M, Sakurai T, Nishitani N, Nagayasu K, Kaneko S, Minami M, Kaneda K.
  • 雑誌名: Addict Biol 巻: Epub ahead of print ページ: in press
  • DOI: 10.1111/adb.12723
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Network Mechanism of the Central Circadian Pacemaker of the SCN: Do AVP Neurons Play a More Critical Role Than Expected? (2019)
  • 著者名/発表者名: Mieda M.
  • 雑誌名: Front Neurosci 巻: 13 ページ: 139
  • DOI: 10.3389/fnins.2019.00139
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Monoamines Inhibit GABAergic Neurons in Ventrolateral Preoptic Area That Make Direct Synaptic Connections to Hypothalamic Arousal Neurons. (2018)
  • 著者名/発表者名: Saito YC, Maejima T, Nishitani M, Hasegawa E, Yanagawa Y, Mieda M, Sakurai T
  • 雑誌名: J Neurosci 巻: 38 ページ: 6366-6378
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2835-17.2018
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Time Restriction of Food Intake During the Circadian Cycle Is a Possible Regulator of Reproductive Function in Postadolescent Female Rats. (2018)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara T, Nakata R, Ono M, Mieda M, Ando H, Daikoku T, Fujiwara H.
  • 雑誌名: Curr Dev Nutr 巻: 3 ページ: nzy093
  • DOI: 10.1093/cdn/nzy093
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 哺乳類中枢概日時計の神経メカニズム (2019)
  • 著者名/発表者名: 三枝理博
  • 学会等名: 明治大学現象数理学共同研究集会
  • 招待講演
• [学会発表] Analysis of the central circadian clock in AVP neuron-specific VGAT deficient mice (2019)
  • 著者名/発表者名: 前島隆司 長谷川恵美 津野祐輔 三枝理博
  • 学会等名: 第９回アジア・オセアニア生理学会連合（FAOPS）2019年大会
  • 国際学会
• [学会発表] 中枢概日時計におけるバソプレシンニューロンの機能 (2018)
  • 著者名/発表者名: 三枝理博
  • 学会等名: 第４３回日本睡眠学会定期学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] Genetic dissection of neural mechanisms underlying the central circadian pacemaker (2018)
  • 著者名/発表者名: 三枝理博
  • 学会等名: Sapporo Symposium on Biological Rhythm in 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Neural mechanisms underlying the central circadian pacemaker of the SCN (2018)
  • 著者名/発表者名: 三枝理博
  • 学会等名: 第４１回日本神経科学大会
  • 招待講演
• [学会発表] AVP神経特異的小胞GABAトランスポーター遺伝子欠損マウスにおける中枢概日時計の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 前島隆司、長谷川恵美、津野祐輔、三枝理博
  • 学会等名: 第25回日本時間生物学会学術大会