視索前野ＧＡＢＡ作動性神経の遺伝薬理学的および光操作による睡眠回路解析

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24700322
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 上田 なつ子 (辻野 なつ子) 筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 助教 (40432166)
• キーワード: preoptic area / GABAergic neuron / sleep / orexin / channelrhodopsin / DREADD

研究概要

視索前野GABA作動性神経は睡眠の駆動および維持に重要だと考えられている。本研究では、視索前野GABA作動性神経が、覚醒に重要なオレキシン作動性神経（オレキシン神経）の活動に及ぼす影響を解析した。
初めに、視索前野GABA作動性神経特異的にhM3Dq受容体もしくはhM4Di受容体を発現させ、両受容体のアゴニストであるClozapine N-oxidの投与により、視索前野GABA作動性神経を興奮もしくは抑制させたときの、マウスの睡眠時間を計測した。視索前野GABA作動性神経特異的な活性化により、マウスのNREM睡眠時間が有意に増加した。一方、GABA作動性神経特異的な抑制により、レム睡眠時間が有意に減少し、明期ではノンレム睡眠の有意な増加が見られた。一方暗期において、覚醒の持続時間は、アゴニスト投与３時間後に有意に増加した。次に、GABA作動性神経特異的にChannelrhdopsin2を発現させ、その投射先を調べた。GABA作動性神経は、オレキシン神経の存在領域である視床下部外側野に密に投射していた。さらに、GABA作動性神経がオレキシン神経活動を調節するかどうかを、電気生理学的に確認した。channelrhodopsin2をGABA作動性神経特異的に発現させ、GABA作動性神経終末を光刺激により興奮させたときの、オレキシン神経の活動を記録した。GABA作動性神経終末の刺激により、オレキシン神経の活動は有意に抑制され、また抑制性後シナプス電流が数ミリ秒で発生したことから、GABA作動性神経は直接オレキシン神経にシナプスを形成していると考えられた。
以上の実験より、視索前野GABA作動性神経の活性化はNREM睡眠の増加に関与することが示された。また、視索前野GABA作動性神経はオレキシン神経に抑制性の入力をしており、この抑制がNREM睡眠の増加に関与している可能性が示された。

研究成果

• [雑誌論文] Effects of a newly developed potent orexin-2 receptor-selective antagonist, compound 1 m, on sleep/wakefulness states in mice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Etori K, Saito YC, Tsujino N, Sakurai T.
  • 雑誌名: Frontiers in Neuroscience 巻: 8:8 ページ: -
  • DOI: 10.3389/fnins.2014.00008
  • 査読あり
• [雑誌論文] GABAergic neurons in the preoptic area send direct inhibitory projections to orexin neurons. (2014)
  • 著者名/発表者名: Saito YC, Tsujino N, Hasegawa E, Akashi K, Abe M, Mieda M, Sakimura K, Sakurai T.
  • 雑誌名: Frontiers in Neural Circuits 巻: 7:192 ページ: -
  • DOI: 10.3389/fncir.2013.00192
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chronic alterations in monoaminergic cells in the locus coeruleus in orexin neuron-ablated narcoleptic mice. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsujino N, Tsunematsu T, Uchigashima M, Konno K, Yamanaka A, Kobayashi K, Watanabe M, Koyama Y, Sakurai T.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8(7) ページ: -
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0070012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differential roles of orexin receptors in the regulation of sleep/wakefulness. (2013)
  • 著者名/発表者名: Mieda M, Tsujino N, Sakurai T.
  • 雑誌名: Frontiers in Endocrinology (Lausanne) 巻: 4:57 ページ: -
  • DOI: 10.3389/fendo.2013.00057
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neurotensin co-expressed in orexin-producing neurons in the lateral hypothalamus plays an important role in regulation of sleep/wakefulness States. (2013)
  • 著者名/発表者名: Furutani N, Hondo M, Kageyama H, Tsujino N, Mieda M, Yanagisawa M, Shioda S, Sakurai T.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8(4) ページ: -
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0062391
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of orexin in modulating arousal, feeding, and motivation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsujino N, Sakurai T
  • 雑誌名: Frontiers in Behavioral Neuroscience 巻: 7:28 ページ: -
  • DOI: 10.3389/fnbeh.2013.00028
  • 査読あり
• [学会発表] Functional connection between GABAergic neurons in the preoptic area and orexinergic neurons in the hypothalamus. (2013)
  • 著者名/発表者名: 上田（辻野）なつ子、齊藤夕貴、阿部学、崎村建司、柳沢正史、桜井武
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
  • 年月日: 20131028-20131030