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2020 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 / 視交叉上核 / 加齢 / 神経回路 / 性周期 / 時計遺伝子 / 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考えられる。また、SCN特異的にAVP神経細胞の機能を停止させると性周期に表出する雌性生殖機能の低下が認められた。iSCNマウスにおいても性周期が乱れることから、SCNのAVP神経細胞の神経出力は雌性生殖機能に重要な役割を果たしていることが示された。

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、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」、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」を実施した。しかし、COVID-19の影響により、実験②の実施がやや遅れている。

今後の研究の推進方策

2020年度は、実施が遅れている実験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③「SCN内AVP・VIP細胞OFFによる雌性生殖機能の解明」も並行して行う予定である。

次年度使用額が生じた理由

Covid-19による活動制限により、実験実施が遅れているため、次年度使用額が生じた。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件) 備考 (4件)

  • [国際共同研究] カリフォルニア大学ロサンゼルス校(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      カリフォルニア大学ロサンゼルス校
  • [国際共同研究] ライデン大学(オランダ)

    • 国名
      オランダ
    • 外国機関名
      ライデン大学
  • [雑誌論文] Circadian clock regulates tear secretion in the lacrimal gland2021

    • 著者名/発表者名
      Vu Chi Hoang Viet、Kawashima Motoko、Nakamura Wataru、Nakamura Takahiro J.、Tsubota Kazuo
    • 雑誌名

      Experimental Eye Research

      巻: 206 ページ: 108524~108524

    • DOI

      10.1016/j.exer.2021.108524

  • [雑誌論文] GABA from vasopressin neurons regulates the time at which suprachiasmatic nucleus molecular clocks enable circadian behavior2021

    • 著者名/発表者名
      Maejima Takashi、Tsuno Yusuke、Miyazaki Shota、Tsuneoka Yousuke、Hasegawa Emi、Islam Md Tarikul、Enoki Ryosuke、Nakamura Takahiro J.、Mieda Michihiro
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 118 ページ: e2010168118

    • DOI

      10.1073/pnas.2010168118

  • [雑誌論文] Electrophysiological Approaches to Studying the Suprachiasmatic Nucleus2021

    • 著者名/発表者名
      Michel Stephan、Nakamura Takahiro J.、Meijer Johanna H.、Colwell Christopher S.
    • 雑誌名

      Methods Mol Biol .

      巻: 2130 ページ: 303~324

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-0381-9_23

  • [雑誌論文] Modeling circadian regulation of ovulation timing: age-related disruption of estrous cyclicity2020

    • 著者名/発表者名
      Ohara Takayuki、Nakamura Takahiro J.、Nakamura Wataru、Tokuda Isao T.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 ページ: 16767

    • DOI

      10.1038/s41598-020-73669-x

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Reciprocal Expression Patterns of Placental Leucine Aminopeptidase/Insulin-Regulated Aminopeptidase and Vasopressin in the Murine Brain2020

    • 著者名/発表者名
      Goto Yoshikuni、Nakamura Takahiro J.、Ogawa Kenji、Hattori Akira、Tsujimoto Masafumi
    • 雑誌名

      Frontiers in Molecular Biosciences

      巻: 7 ページ: 168

    • DOI

      10.3389/fmolb.2020.00168

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A high-salt/high fat diet alters circadian locomotor activity and glucocorticoid synthesis in mice2020

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama Yoko、Nakamura Takahiro J.、Yoshimoto Karen、Ijyuin Honoka、Tachikawa Naoyuki、Oda Haruka、Shiraishi Rena、Shinohara Kaori、Kumadaki Kayo、Honda Shiori、Nakamura Anna、Kitamura Naho、Tsubota Kazuo、Watanabe Mitsuhiro
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 15 ページ: e0233386

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0233386

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [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
  • [学会発表] 視交叉上核隔離が概日リズムに与える影響2020

    • 著者名/発表者名
      宮﨑翔太、前嶋大智、水田習斗、中村孝博
    • 学会等名
      第15回環境生理学プレコングレス
  • [学会発表] 雌性生殖におけるAVPニューロンのGABAの役割2020

    • 著者名/発表者名
      陳佳旭、杉山瑞樹、三枝理博、中村孝博
    • 学会等名
      第27回日本時間生物学会学術大会
  • [学会発表] セクレチン受容体欠損マウスにおける給餌予知活動2020

    • 著者名/発表者名
      杉山瑞樹、西島維知子、中村渉、中村孝博
    • 学会等名
      第27回日本時間生物学会学術大会
  • [学会発表] Effects of the isolation of suprachiasmatic nucleus on circadian rhythmicity2020

    • 著者名/発表者名
      Shota Miyazaki, Daichi Maejima, Shuto Mizuta, Wataru Nakamura, Takahiro J. Nakamura
    • 学会等名
      SRBR 2020 Society for Research on Biological Rhythms
    • 国際学会
  • [学会発表] Roles of GABA in suprachiasmatic AVP Neurons on Female Reproductive Function2020

    • 著者名/発表者名
      Jiaxu Chen, Mizuki Sugiyama, Michihiro Mieda, Takahiro J. Nakamura
    • 学会等名
      SRBR 2020 Society for Research on Biological Rhythms
    • 国際学会
  • [学会発表] Circadian Rhythms of Triglyceride Accumulation in Adipocytes2020

    • 著者名/発表者名
      Rena Shiraishi, Satomi Morita, Yoshikuni Goto, Hikari Yoshitane, Yoshimasa Asano, Yoshitaka Fukada, Yasushi Mizoguchi, Takahiro J. Nakamura
    • 学会等名
      SRBR 2020 Society for Research on Biological Rhythms
    • 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

  • [備考] 明治大学農学部生命科学科

    • URL

      https://meiji-lifesci.jp/master/nakamura/

  • [備考] 教員データベース

    • URL

      https://gyoseki1.mind.meiji.ac.jp/mjuhp/KgApp?kyoinId=ymddgogiggy

  • [備考] Researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/tjnakamura

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公開日: 2021-12-27  

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