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2019 年度 実施状況報告書

雌性生殖機能を中心とした概日時刻情報出力様式の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K06360
研究機関明治大学

研究代表者

中村 孝博  明治大学, 農学部, 専任准教授 (00581985)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード体内時計 / 生物時計 / 概日リズム / 神経回路 / 性周期 / 時計遺伝子 / 加齢 / 光遺伝学
研究実績の概要

概日リズムは生物が地球上で生存するために獲得・発達させてきた生命の基本機能である。哺乳類における概日時計中枢は脳・視床下部・視交叉上核(suprachiasmatic nucleus, SCN)に存在するが、その時計中枢から出力される時刻情報がどのように各器官系が持つ生理機能に伝えられているか不明な点が多い。本研究者らは加齢変化をモデルとした研究成果により、各生理機能の概日リズムの変調は、SCNからの時刻情報の出力低下やそれに伴う脱同調状態が起因するという仮説に至っている。すなわち、刻一刻と変化しつつ、正確な日内ダイナミクスを制御するSCN機能的出力経路の解明は、広く科学研究に寄与するとともに、健康分野では概日リズムの変調に起因する各種疾患の発生基盤の理解および対策の開発につながり、食糧生産分野では家畜の繁殖・育種の効率化に貢献する。本研究では、概日時計出力様式の解明を主目的とし、マウスを用い古典的なSCN隔離術・自由行動下動物の電気活動リズム記録と光遺伝学的手法などの新しい手法を組み合わせ、この概日時計出力の機能的コネクトームの解明、特に、雌性生殖機能に入力する時刻情報経路の解明に挑んでいる。
これまでに、SCNを隔離した(iSCN)マウスでは、概日活動リズム、脳内神経活動リズムや末梢組織における時計遺伝子発現リズムなどの振幅は低下していたが、概日リズム自体が消失することはなかった。これらのことから、SCNからの神経性出力は概日リズムそのもののを制御していないが、振幅などのリズムの正確性に関わっている可能性が示唆された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

当該年度は、計画①の研究目的である「SCN隔離術を行い行動リズム、雌性生殖機能、ホルモンリズム、末梢リズム、脳内神経発火活動リズムを検討し、外科的隔離すなわちSCNからの神経性出力が強く関わる行動生理機能を明らかにする」に対して、実験①「SCN隔離マウスの行動生理機能リズム:マイクロナイフを用いSCN隔離マウスを作成し、その輪回し活動リズム、輪回し活動リズムに表出する性周期、コルチゾールリズム、末梢組織における時計遺伝子PER2レポーターの発光リズム、無拘束下マウスのin vivoマルチユニット神経発火活動リズム記録を行う」の実験を実施した。しかし、2-3月に実施予定にしていた、コルチゾールリズムの記録が未だ実行できずにいるため、「やや遅れている」とした。

今後の研究の推進方策

2020年度は、計画②の研究目的である「小胞GABAトランスポーター(Vgat)ノックアウト動物を用いSCN出力系細胞とされるAVP・CAL細胞さらにはVIP細胞を特異的に機能不全にした動物における行動生理機能リズムを検討する」の実験計画(実験②:SCN内AVP・CAL・VIP細胞機能不全マウスの行動生理機能リズムCre/loxPシステムを用い、SCN内AVP・CAL・VIP細胞特異的にVgatを欠損させるマウスを作成し、行動生理機能リズムを測定する)。を実施するとともに実験①で不実施である「コルチゾールリズムの記録」も並行して行う予定である。

次年度使用額が生じた理由

2020年2-3月に実施予定にしていた、「コルチゾールリズムの記録」が未だ実行できずいるため次年度への繰り越しが生じた。当該実験は、2020年に実施する予定である。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 9件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Secretin receptor-deficient mice exhibit altered circadian rhythm in wheel-running activity2020

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama Mizuki、Nishijima Ichiko、Miyazaki Shota、Nakamura Takahiro J.
    • 雑誌名

      Neuroscience Letters

      巻: 722 ページ: 134814~134814

    • DOI

      10.1016/j.neulet.2020.134814

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Suppression of Blue Light at Night Ameliorates Metabolic Abnormalities by Controlling Circadian Rhythms2019

    • 著者名/発表者名
      Nagai Norihiro、Ayaki Masahiko、Yanagawa Tatsuo、Hattori Atsuhiko、Negishi Kazuno、Mori Takuro、Nakamura Takahiro J.、Tsubota Kazuo
    • 雑誌名

      Investigative Opthalmology & Visual Science

      巻: 60 ページ: 3786~3786

    • DOI

      10.1167/iovs.19-27195

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of testosterone on circadian rhythmicity in old mice2019

    • 著者名/発表者名
      Atsuyoshi Hashimoto, Shingo Fujiki, Wataru Nakamura & Takahiro J. Nakamura
    • 雑誌名

      The Journal of Physiological Sciences

      巻: 69 ページ: 791~798

    • DOI

      10.1007/s12576-019-00695-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 環境時刻と概日リズムとの調和による不妊解消戦略2019

    • 著者名/発表者名
      中村渉、中村 孝博
    • 雑誌名

      実験医学

      巻: 37 ページ: 386~391

  • [学会発表] 脳内メトアンフェタミン概日振動体の観察2020

    • 著者名/発表者名
      宮崎翔太、田原優、ColwellChristopher S、Block Gene D、中村渉、中村孝博
    • 学会等名
      第97回日本生理学会大会
  • [学会発表] The circadian clock in mammals2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro J. Nakamura, Nana N. Takasu, Wataru Nakamura
    • 学会等名
      ICMMA2019 International Conference on "Spatio-temporal patterns on various levels of the hierarchy of life"
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] In vivo monitoring reveals two different oscillators in methamphetamine treated mice2019

    • 著者名/発表者名
      Shota Miyazaki, Yu Tahara, Christopher S. Colwell, Gene D. Block, Wataru Nakamura, Takahiro J. Nakamura
    • 学会等名
      ICMMA2019 International Conference on "Spatio-temporal patterns on various levels of the hierarchy of life"
    • 国際学会
  • [学会発表] Roles of GABA in Suprachiasmatic AVP Neurons on Female Reproductive Functions2019

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Sugiyama, Michihiro Mieda, Takahiro J. Nakamura, Roles of GABA in Suprachiasmatic AVP Neurons on Female Reproductive Functions
    • 学会等名
      ICMMA2019 International Conference on "Spatio-temporal patterns on various levels of the hierarchy of life"
    • 国際学会
  • [学会発表] Circadian Strategy for Female Reproduction2019

    • 著者名/発表者名
      Sayuri Sakazume, Wataru Nakamura, Takahiro J. Nakamura
    • 学会等名
      ICMMA2019 International Conference on "Spatio-temporal patterns on various levels of the hierarchy of life"
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of the isolation of suprachiasmatic nucleus on rhythms of body temperature and peripheral clocks2019

    • 著者名/発表者名
      Daichi Maejima, Shota Miyazaki, Shuto Mizuta, Wataru Nakamura, Takahiro J. Nakamura
    • 学会等名
      ICMMA2019 International Conference on "Spatio-temporal patterns on various levels of the hierarchy of life"
    • 国際学会
  • [学会発表] サーカディアンリズム同調と性周期2019

    • 著者名/発表者名
      中村渉、中村孝博、織田善晃、高須奈々
    • 学会等名
      第26回日本時間生物学会学術大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 時間給餌によるハンチントンモデル病モデルマウスの疾患予防効果2019

    • 著者名/発表者名
      田原優、Daniel S.Whittaker,Dawn H.Loh,Huei-Bin Wang,Christopher SH.Luk,Dika Kujis,中村孝博、Gene D.Block,Christopher S.Colwell
    • 学会等名
      第26回日本時間生物学会学術大会
  • [学会発表] 視交叉上核隔離が概日リズムに与える影響2019

    • 著者名/発表者名
      宮崎翔太、前嶋大智、水田習斗、中村孝博
    • 学会等名
      第26回日本時間生物学会学術大会
  • [学会発表] 雌性生殖機能に対する概日リズムストラテジー2019

    • 著者名/発表者名
      坂詰小百合、中村渉、中村孝博
    • 学会等名
      第26回日本時間生物学会学術大会
  • [学会発表] 雌性生殖機能における視交叉上核AVP細胞特異的GABAの役割2019

    • 著者名/発表者名
      杉山瑞樹、三枝理博、中村孝博
    • 学会等名
      第26回日本時間生物学会学術大会
  • [学会発表] 排卵タイミングの概日制御に関する数理モデル2019

    • 著者名/発表者名
      大原隆之、中村孝博、中村渉、徳田功
    • 学会等名
      第26回日本時間生物学会学術大会
  • [学会発表] 時間栄養学による神経変性疾患の予防2019

    • 著者名/発表者名
      田原 優, Daniel S. Whittaker, Dawn H. Loh, Huei-Bin Wang, Christopher SH. Luk, Dika Kuljis, 中村 孝博, 柴田 重信, Gene D. Block, Christopher S. Colwell
    • 学会等名
      第6回時間栄養科学研究会/第14回NutriRhythm(ニュートリズム)検討会
  • [学会発表] Effects of the isolation of suprachiasmatic nucleus on circadian rhythmicity2019

    • 著者名/発表者名
      Shota Miyazaki, Daichi Maejima, Shuto Mizuta, Wataru Nakamura, Takahiro J. Nakamura
    • 学会等名
      16th Congress of the European Biological Rhythms Society
    • 国際学会
  • [学会発表] Roles of GABA in Suprachiasmatic AVP Neurons on Female Reproductive Functions2019

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Sugiyama, Michihiro Mieda, Takahiro J. Nakamura
    • 学会等名
      6th Congress of the European Biological Rhythms Society
    • 国際学会
  • [学会発表] Time-restricted feeding is effective in the BACHD mouse model of Huntington’s disease2019

    • 著者名/発表者名
      Yu Tahara, Daniel S. Whittaker, Dawn H. Loh, Huei-Bin Wang, Christopher S.H. Luk, Dika Kuljis, Takahiro J. Nakamura, Shigenobu Shibata, Gene D. Block, Christopher S. Colwell
    • 学会等名
      16th Congress of the European Biological Rhythms Society
    • 国際学会
  • [学会発表] Modeling circadian regulation of ovulation timing: Age-related disruption of estrous cyclicity2019

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Ohara, Takahiro J. Nakamura, Wataru Nakamura, Isao T. Tokuda
    • 学会等名
      16th Congress of the European Biological Rhythms Society
  • [学会発表] 体内時計が制御する睡眠覚醒リズムと加齢に伴う機能低下2019

    • 著者名/発表者名
      中村渉、中村孝博、高須奈々
    • 学会等名
      日本睡眠学会第44回定期学術集会
    • 招待講演
  • [学会発表] Effects of the isolation of suprachiasmatic nucleus on circadian rhythmicity2019

    • 著者名/発表者名
      Shota Miyazaki, Daichi Maejima, Shuto Mizuta, Wataru Nakamura, Takahiro J. Nakamura
    • 学会等名
      V World Congress of Chronobiology
    • 国際学会
  • [備考] 明治大学農学部動物生理学研究室

    • URL

      http://www.isc.meiji.ac.jp/~chrono/index.html

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公開日: 2021-01-27  

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