中枢時計と末梢時計:生理機能の時間的統合メカニズム

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17390059
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 本間 さと 北海道大学, 大学院・医学研究科, 助教授 (20142713)
• 研究分担者: 白川 哲夫 北海道大学, 病院・助教授 (00187527) ; 池田 真行 富山大学, 理学部, 助教授 (10288053)
• キーワード: 生理学 / 神経科学 / シグナル伝達 / 生物時計 / 生物発光

研究概要

本研究は、時計遺伝子や細胞内Ca^<2+>レベルの長期連続モニター系を用いて中枢時計である視交叉上核(SCN)のサーカディアンリズム発振と各臓器組織に存在する末梢時計のリズム同調メカニズムを明らかにすることを目的とする。本年度は、時計遺伝子発現レポーターマウスの組織培養系を用い、中枢時計であるSCNと、末梢時計として肝臓とRat1線維芽細胞株の培養系を用い以下の3実験を行った。
1)中枢時計における振動発振とリズム同期メカニズム:時計遺伝子Per1プロモーター支配下にルシフェラーゼを発現するPer1-Lucマウスを用い、SCNを長期培養して蛋白合成阻害剤による発行停止とPer1リズム再開を解析した。Per1発光リズムは18時間以上のCHX投与で振動停止が認められたが、6時間のCHX投与後はリズムが二峰性となり、12時間投与ではピーク位相が分散した。CCDカメラを用いた一細胞レベル解析で、6時間のCHX投与では、SCN内に位相の異なる2群の細胞があることが分かった。
2)中枢時計の末梢時計への同調シグナルの検索:時計遺伝子Bmal1プロモーター支配下にルシフェラーゼを発現するPVBFマウスのスライス培養系を用い、肝臓が連続して安定したリズムを発振すること、培地交換で位相依存性のリズム変位を生じること、変位を生じる位相は中枢時計も末梢時計も一致していることを明らかにした。
3)株細胞の振動誘発系を用いた中枢時計への同調メカニズムの検討:Bmal1プロモーターをpGL3ベクターに挿入したコンストラクトを用い、安定発現Rat1細胞株を作成してCCDカメラにて単一細胞リズムを測定した。その結果、個々の細胞は安定したリズムを発振すること、デキサメサゾンはBmal1発現量を増大させると共に、O型位相反応を示して同期させることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Role of nociceptin and opioid receptor like 1 on entrainment function in the rat suprachiasmatic nucleus. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sugino T, Shimazoe T, Ikeda M, Watanabe S.
  • 雑誌名: Neuroscience 137 ページ: 537-544
• [雑誌論文] Maternal deprivation in neonatal rats alters the expression of circadian system under light-dark cycles and restricted daily feeding in adults. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yoshihara, T., Otsuki, Y., Yamazaki, A., Honma, S., Yamasaki, Y., Honma, K
  • 雑誌名: Physiol.Behav. 85 ページ: 646-654
• [雑誌論文] Maternal deprivation in neonatal rats of different conditions affects growth rate, circadian clock, and stress responsiveness differentially. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki, A., Ohtsuki, Y., Yoshihara, T., Honma, S., Honma, K.
  • 雑誌名: Physiol.Behav 86 ページ: 136-144
• [雑誌論文] Tissue-specific disruption of rhythmic expression of Decl and Dec2 in Clock mutant mice. (2005)
  • 著者名/発表者名: Noshiro, M., Furukawa, M., Honma, S., et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Rhythms 20 ページ: 404-418
• [雑誌論文] Clock gene expression in the submandibular glands (2005)
  • 著者名/発表者名: Furukawa, M., et al.
  • 雑誌名: J Dent Res. 84 ページ: 1193-1197
• [図書] Advances in Network Electrophysiology Using Multi-Electrode Arrays (2006)
  • 著者名/発表者名: Honma, S., Namakura, W., Shirakawa.T., Honma K.
  • 出版者: Kluwer press(in press)
• [図書] 睡眠学 (2006)
  • 著者名/発表者名: 本間さと
  • 出版者: 朝倉書店(印刷中)
• [図書] 環境生理学 (2006)
  • 著者名/発表者名: 本間さと
  • 出版者: 北海道大学図書出版会(印刷中)
• [図書] Biological Rhythms (2005)
  • 著者名/発表者名: Honma, S., Namakura, W., Shirakawa.T., Honma.K.
  • 総ページ数: 172
  • 出版者: Hokkaido University Press
• [産業財産権] 2つの時計遺伝子発現量を2つの発光酵素活性で測定するトランスジェニックマウス (2005)
  • 発明者名: 本間研一, 本間さと, 近江谷克裕, 中島芳浩
  • 権利者名: 北海道大学, 産業技術総合研究所
  • 産業財産権番号: 特願2005-129245特開2006-304642号
  • 出願年月日: 2005-04-27
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より