| 研究課題/領域番号 |
21J30004
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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 |
髙橋 徹 筑波大学, 筑波大学医学医療系分子行動生理学/国際統合睡眠医科学研究機構(WPI－IIIS), 特別研究員(PD)
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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 | 冬眠 / 休眠 / 低体温・低代謝 / QIH / 視床下部 / 神経科学 / 体温制御 / 哺乳類 |
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| 研究実績の概要 |
冬眠中の哺乳類は、体温・代謝を劇的に低下させ、消費エネルギー削減を実現し冬季などの過酷な環境を生き延びている。冬眠の誘導機構は全く不明であったが、研究代表者らは、非冬眠動物であるマウスを「冬眠の様な低代謝状態(QIH)」に導く神経細胞集団(Q ニューロン )の同定に成功した。QIHの全貌の解明を目指すことは冬眠のメカニズム解明に繋がると考えられる。そこで本研究では、Qニューロンの標的神経細胞群を特定することを通じてQIHを誘導する詳細な神経経路の解明を目指した。
FOS-TRAP2マウスとQrfp-iCreを交配したTRAP2::Qrfp-iCreマウス系統を用意した。Qニューロンを特異的に興奮させるため、Cre依存性AAV-DIO-hM3Dqを視索前野(AVPe)に投与した。次に標的神経核(DMH)には、Cre依存性AAV-DIO-OpsinXを投与し、DMH直上に光ファイバーを留置した(OpsinXは光高感受性膜タンパク質の一種)。hM3Dq 受容体の選択的リガンドであるCNOを投与してQニューロンが興奮することにより、標的ニューロンにおけるFOS発現が上昇するが、タモキシフェン存在下においてのみFOS-TRAP由来のCre酵素が発現する。CNOとタモキシフェンを同時投与することで、この時間枠に活動したニューロンのみにFOS-TRAP由来のCre発現が生じる。光照射によりOpsinX陽性DMHニューロンを興奮させ、赤外線熱画像カメラを用いて体温を測定しQIHが再現を検証した。その結果、QIHおよび体温低下は生じず、むしろ体温上昇が確認された。脳サンプリングを行いOpsinXの発現を確認したところ、DMHにおけるOpsinXの限局した良好な発現が確認された。これらのことから、QIHにおいて生じる体温低下に抗う“DMH熱産生ニューロン”を標識した可能性が示唆された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
Qニューロンの主要な標的神経核であるDMHに着目し、QIH中に興奮し体温低下誘導すると考えられるニューロンの標識（TRAP）を試みたが、体温を上昇させるDMHニューロン群を標識したという結果を得た。これは、QIH中には体温低下に抗う熱産生ニューロンが興奮する（c-FOSを強く発現する）ことを示唆している。当初の目的であったDMH体温低下誘導ニューロン群の特定には成功していないため上記区分として評価した。
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| 今後の研究の推進方策 |
Qニューロンの約90%はVglut2陽性（興奮性、グルタミン酸作動性）だと既知であるが、当該研究によるここまでの結果は、QIHでは「Qニューロンがグルタミン酸（興奮性神経伝達物質）ではなくGABA（抑制性神経伝達物質）を用いてDMH熱産生ニューロン群を抑制している」可能性を生じさせた。よって今後は、Vgat陽性（抑制性、GABA作動性）Qニューロンのみを興奮させることで、QIHが誘導されるか確かめる研究を実行する。これによりQIHが誘導される神経機構へのより詳細な知見が得られると考えられる。
加えて、これまでの実験の例数を増やし、結果の再現性を確認するとともに、DMHの中でもより限局してAAVを投与することで、熱産生ニューロンと熱産生抑制ニューロンを区別して標識できるかどうか試みる。
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