| 研究課題/領域番号 |
25440163
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 東京医科歯科大学 |
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研究代表者 |
松本 幸久 東京医科歯科大学, 教養部, 助教 (60451613)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 加齢性記憶障害 / 一酸化窒素 / 長期記憶 / コオロギ |
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| 研究概要 |
動物では加齢に伴い体の老化と脳の老化が進んでいく。その一方で低温環境、食餌制限、交尾制限など特定の飼育環境下において寿命が延長することが報告されている。しかし、これらの飼育条件が脳の老化に与える影響を調べた研究は少ない。本研究の目的は、交尾制御などの寿命延長処理に伴う脳の老化の分子機構を、特に記憶分子として知られている一酸化窒素（NO）の動態と絡めて明らかにすることである。具体的には、記憶の研究において優れた研究材料として知られているフタホシコオロギを用い、（1）低温環境、食餌制限、交尾制限などの飼育環境下における寿命と脳老化の関係を調べ、(2)それらのコオロギについてNOを含む様々な記憶関連分子の脳内発現量を調べ、脳老化の分子機構を推察する。また(3)抗酸化物質が寿命や脳老化にどのような影響を及ぼすのかも調べる。初年度は主に、飼育環境や抗酸化物質が寿命と脳老化に与える影響について調べ、以下の結果が得られた。
(1)交尾制限した雄コオロギの成虫脱皮後の寿命と記憶障害の発症時期を調べたところ、平均寿命は雄雌一緒で飼育した対照群と比べて約1.5倍に延長したが、記憶障害は逆に数日早く出現した。すなわち交尾制限雄では寿命が延びる反面、脳の老化が早く起こるといえる。ただし、この雄を雌と2日間ペアにしたところ、記憶障害が完全に回復した。(2)低温条件下(21度)で飼育したコオロギは通常の飼育温度(27℃)で飼育した対照群と比べて平均寿命が約1.4倍延長し、記憶障害の出現時期も1.5倍以上遅れた。すなわち低温条件下では寿命が延び、かつ脳の老化時期も遅くなった。(3)抗酸化物質であるメラトニンを飲料水に混ぜて飼育したコオロギでは、通常のコオロギで記憶障害がみられる成虫脱皮20日目においても記憶障害が全く観察されなかった。すなわちメラトニンには脳の老化を予防する効果があることが示唆された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
初年度の研究実施計画では交尾制限コオロギの寿命、記憶力、脳内NO量を、主に行動実験と分子生物学的手法を用いて調べることを目的としていた。ただし初年度の春に申請者が北海道大学から東京医科歯科大学に移動することになり、申請者の実験環境や実験動物の飼育環境が大きく変化してしまい、コオロギの大量飼育・大量使用が難しくなった。そこで、大量のコオロギが必要である初年度の行動実験の一部を2年目以降に移動し、その代わりにコオロギの数が少なくても結果を出すことができる2年目以降遂行予定の実験を初年度に行った。具体的には、初年度の「求愛制限コオロギ、闘争行動コオロギの寿命と記憶力の解析」「リアルタイムPCRによるmRNA量の定量実験」を行う代わりに2年目以降に遂行予定の「交尾制限による寿命延長コオロギのボケ改善実験」「低温環境飼育による寿命延長と脳老化の関係」「抗酸化物質による寿命延長と脳老化の関係」を調べた。そしていずれも示唆に富んだ結果が得られた。以上のことから、本年度の達成度を「（２）おおむね順調に進展している」とした。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究の今後の推進方策については研究実施計画に沿って行動実験やmRNAの定量実験を行う。具体的には、①求愛制限コオロギや闘争行動コオロギの寿命と記憶力の解析を行い、脳の老化を抑制している要因が求愛なのか交尾なのかその両方なのかを明らかにする。さらにそれらのコオロギの脳内のNOS発現量をリアルタイムPCRで測定する。また、②交尾制限により記憶障害がみられたコオロギにおいて、NOシグナル伝達系の賦活剤の投与により記憶障害が改善するかどうかを行動薬理で調べる。③高温環境や食餌制限環境でコオロギの寿命や記憶力がどのような影響を受けるのかを調べ、さらにそれらの脳のNOS発現量を定量する。また、④メラトニン・アスコルビン酸等の抗酸化物質の投与やインスリンシグナル伝達系の阻害などが寿命と脳老化に及ぼす影響を調べる。そして⑤上記の飼育環境を変える実験や薬物投与の実験でそれぞれ得られた寿命、記憶力、脳内NO量のデータを比較解析してこれら3つのパラメータの相関を調べ、申請者が立てた「体の老化（寿命）と脳の老化の間にはNOを介したトレードオフの関係がある」という作業仮説を検証する。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
申請者は初年度に北海道大学から東京医科歯科大学に移動したが、それに伴い研究計画に変更が生じた。例えば「リアルタイムPCRによるmRNA量の定量実験」を初年度の夏から行う予定だったが、東京医科歯科大学においてすぐにはコオロギを大量飼育できなくなったことと使い慣れていない実験機材の使用に手間取ったことから、この実験に着手し始めたのは初年度の終盤であった。このようにPCRの実験に関しては予定よりも進行が遅れてしまったため、分子生物学実験の打ち合わせおよび予備実験のために毎年計上していた徳島大学での滞在を初年度には行わなかった。この滞在費分の次年度使用額が生じた。
翌年度分として請求した助成金の使用計画は年度別・品目別使用内訳の通りに行う。次年度使用額分の助成金は、当初の研究計画書では計上しなかったが申請者の移動に伴い必要となったコオロギの購入費として使用する。
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