| 研究課題/領域番号 |
21J20226
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
李 若詩 筑波大学, 人間総合科学学術院, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-28 – 2024-03-31
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| キーワード | 体温リズム / 視交叉上核 / 視床下部背内側核 / AVP産生ニューロン / GABA作動性ニューロン |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、概日性の体温リズム制御に関わる神経回路及び神経核の同定を目指す。体温調節に関わる神経核であり、かつ哺乳類の時計中枢である視交叉上核（SCN）より直接投射を受けている視床下部背内側核（DMH）に注目した。前年度までに、破傷風毒素軽鎖を用いてDMHを阻害すると体温リズムが消失することを発見した。そのため、次にSCNからDMHへ直接神経投射があるかを調べた。SCNに蛍光タンパク質をコードする順行性トレーサーのウイルスベクターを発現させ、神経軸索を可視化したところ、DMHで蛍光タンパク質の発現が確認され、SCNよりDMHへの投射があることが確認された。また、SCN内でDMHへ投射している細胞群を特定するために、DMHに緑色蛍光タンパク質(GFP)をコードする逆行性トレーサーの改変型狂犬病ウイルスとそれの感染・経シナプス伝播に必要なタンパク質のTVA・RGを発現させ、DMHへ投射している細胞のラベリングを行った。同時に、SCNに発現している神経伝達物質のアルギニン-バソプレシン（AVP）もしくは血管作動性腸管ペプチドを免疫染色法により可視化し、SCNのどの細胞群がDMHに投射しているかを調べた。その結果、SCNのAVP陽性細胞がDMHへ投射していることが明らかとなった。また、このとき、Vgat-IRES-CreもしくはVglut2-IRES-Creマウスを使用し、DMHにおいて、Cre依存性にTVA,RGを発現させているため、DMH内でSCNより投射を受けているニューロン群をも特定した。その結果、Vgat-IRES-Creマウスを使用したとき、SCNでGFP陽性細胞が確認されたため、DMHのGABA作動性ニューロンがSCNより投射を受けていることが明らかとなった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初、体温リズム制御に関わる神経核の有力候補として考えられていた前腹側周室核（AVPe）が哺乳類の時計中枢である視交叉上核（SCN)より投射を受けていないことが明らかとなり、研究方向を調節したが、その後、もう一つの有力候補の視床下部背内側核（DMH）に注目することができた。その結果、DMHの神経細胞を破傷風毒素より阻害すると体温リズムが減弱することを発見できた。更に、DMHはSCNより投射を受けていることを明らかにし、その上、この神経回路に関わるSCNの細胞群とDMHの細胞群を両方同定することができた。この結果に基づき、この回路を光遺伝学で制御することにより、体温リズムに与える影響を調べることが可能となった。
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| 今後の研究の推進方策 |
前年度までの研究で、視床下部背内側核（DMH）を阻害すると体温リズムが消失することを見出している。そのため、視交叉上核（SCN）よりDMHに至る神経回路が存在すると思われる。これまでに、SCNからDMHへ直接神経投射があるかを調べるために、SCNに蛍光タンパク質をコードする順行性トレーサーのウイルスベクターを発現させ、神経軸索を可視化したところ、DMHで蛍光タンパク質の発現が確認され、SCNよりDMHへの投射があることが確認された。また、SCN内でDMHへ投射している細胞群を特定するために、DMHに緑色蛍光タンパク質をコードする逆行性トレーサーの改変型狂犬病ウイルスとそれの感染・経シナプス伝播に必要なタンパク質のTVA・RGを発現させ、DMHへ投射している細胞のラベリングを行った。同時に、SCNに発現している神経伝達物質のアルギニン-バソプレシン（AVP）もしくは血管作動性腸管ペプチドを免疫染色法により可視化し、SCNのどの細胞群がDMHに投射しているかを調べた。その結果、SCNのAVP陽性細胞がDMHへ投射していることが明らかとなった。今後、SCNのAVP産生ニューロンからDMHへの投射の体温リズム制御への関わりを調べるために、SCNのAVP産生ニューロン特異的に光活性化タンパク質のOPN4を発現させ、DMHに光ファイバーを埋め込み、DMHへ投射しているSCNのAVP産生ニューロンの軸索末端を光パルスで刺激し、体温リズムへの影響を調べる予定である。
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