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2018 年度 実績報告書

概日リズムによる性周期制御の数理モデルとその不妊治療への応用

研究課題

研究課題/領域番号 16K00343
研究機関立命館大学

研究代表者

徳田 功  立命館大学, 理工学部, 教授 (00261389)

研究分担者 石村 憲意  立命館大学, 理工学部, 助教 (50779072)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード概日リズム / 性周期 / 同期 / 引込み / 振動子 / データ解析
研究実績の概要

概日時計による性周期の制御機構を理解することによって,不妊対策の指針を得ることを目的とし,以下の課題に取り組んだ.
1. メスマウス位相応答の性周期依存検証: 実験動物には野生型メスマウスを用い,輪回し実験による行動データ実験から、光入力刺激に対する位相応答を計測した.特に、発情前期、発情期、発情後期、発情間期の性周期段階毎の位相応答曲線を構築した.この結果、段階毎に応答特性の有意差は見られないことが分かった.これは、メスの概日行動を決めているのはあくまで中枢時計の視交叉上核(SCN)であり、性周期の中枢への影響はあったとしても弱いことを示唆している.従って、性周期の制御においては、中枢時計を整えることが重要となる.
2. 体毛を利用した概日時計測定法の開発: 性周期の乱れを検出する基礎データとして、ヒトの体内時刻をストレスなしに、正確に計測する技術は必要不可欠である.体内時刻を非侵襲に計測する方法として、体毛を利用した概日時計測定法を発展させ、5名の被験者に応用した.これによって、1日3点のデータ計測で、2つの時計遺伝子(PER3,NR1D1)の発現量を計測できれば、最小二乗法で、1時間以内の精度で体内時刻を推定できることが分かった.ヒトの性周期リズム計測において、基盤技術となりうる.
3. 性周期の数理モデル:概日リズムに制御される性周期に関する数理モデルを試作した.卵巣におけるエスロトゲンの蓄積とSCNからの時間シグナル入力および, GnRH生成ニューロンからの黄体形成ホルモン(LH)分泌と卵巣におけるLH感受性の概日変動をモデル化した.老化によってSCNの時間シグナルが減弱すると仮定したところ、排卵周期が不規則になることが確認できた.予備数値実験結果は、老齢マウスにおいて、中枢時計の信号が弱くなることが要因で、性周期の不規則性が起こり、不妊につながることを示唆している.

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (6件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Reducing the complexity of mathematical models for the plant circadian clock by distributed delays2019

    • 著者名/発表者名
      Tokuda Isao T.、Akman Ozgur E.、Locke James C.W.
    • 雑誌名

      Journal of Theoretical Biology

      巻: 463 ページ: 155~166

    • DOI

      10.1016/j.jtbi.2018.12.014

  • [雑誌論文] Highly Heterogeneous Excitatory Connections Require Less Amount of Noise to Sustain Firing Activities in Cortical Networks2018

    • 著者名/発表者名
      Kada Hisashi、Teramae Jun-nosuke、Tokuda Isao T.
    • 雑誌名

      Frontiers in Computational Neuroscience

      巻: 12 ページ: 104

    • DOI

      10.3389/fncom.2018.00104

  • [雑誌論文] Coherency of circadian rhythms in the SCN is governed by the interplay of two coupling factors2018

    • 著者名/発表者名
      Tokuda Isao T.、Ono Daisuke、Honma Sato、Honma Ken-Ichi、Herzel Hanspeter
    • 雑誌名

      PLOS Computational Biology

      巻: 14 ページ: e1006607

    • DOI

      10.1371/journal.pcbi.1006607

  • [雑誌論文] Normal peripheral circadian phase in the old-old with abnormal circadian behavior2018

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Ai、Tatsumoto Muneto、Matsumura Ritsuko、Endo Takuyuki、Hirata Koichi、Tokuda Isao、Akashi Makoto
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 23 ページ: 849~859

    • DOI

      10.1111/gtc.12633

  • [雑誌論文] Photic phase-response curves for cycling female mice2018

    • 著者名/発表者名
      Mizuta Shuto、Sugiyama Mizuki、Tokuda Isao T.、Nakamura Wataru、Nakamura Takahiro J.
    • 雑誌名

      Hormones and Behavior

      巻: 105 ページ: 41~46

    • DOI

      10.1016/j.yhbeh.2018.07.008

  • [雑誌論文] Coordination of robust single cell rhythms in the Arabidopsis circadian clock via spatial waves of gene expression2018

    • 著者名/発表者名
      Gould Peter D、Domijan Mirela、Greenwood Mark、Tokuda Isao T、Rees Hannah、Kozma-Bognar Laszlo、Hall Anthony JW、Locke James CW
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 7 ページ: e31700

    • DOI

      10.7554/eLife.31700

  • [学会発表] A mathematical model for transient dissociation of Per1 and Bmal1 rhythms in the suprachiasmatic nuclues2018

    • 著者名/発表者名
      Christoph Schmal, Isao T. Tokuda, Daisuke Ono, Sato Honma, Ken-ichi Honma, and Hanspeter Herzel
    • 学会等名
      第25回日本時間生物学会学術大会

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公開日: 2019-12-27  

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