時計ニューロン集団による概日リズム発振の神経生理学的基盤解明と操作

2016 年度 実績報告書

• 研究領域: 非線形発振現象を基盤としたヒューマンネイチャーの理解
• 研究課題/領域番号: 16H01608
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 三枝 理博 金沢大学, 医学系, 教授 (20296552)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 概日リズム / 体内時計 / 時計ニューロン / GABA / 視交叉上核 / トランスジェニックマウス

研究実績の概要

不安定な概日振動能を持つ多数のニューロンの集団発振機構である視交叉上核(SCN)の中枢概日時計が、極めて安定した概日リズムを発振するメカニズムを解明することを目指している。
本年度は、AVPニューロン特異的にVgatを欠損したマウスで観察される概日行動リズム異常について、詳細な解析を行った。当該マウスのSCNスライスにおける時計遺伝子発現リズムについても解析をした。一方、VIPニューロン特異的にVgatを欠損したマウスでは、概日行動リズムに明らかな異常は見られなかった。AVPニューロンとVIPニューロンの電気生理学的性質をSCNスライスで調べたところ、GABAに対する応答性が異なることや、IPSCの振幅が日内変動することが明らかになった。また、SCN神経ネットワークにおけるGABAの重要性を調べるために、ニューロンタイプ特異的に細胞内塩化物イオン濃度を操作し、GABA応答性を変化させる実験を計画した。そのために、AVPニューロンあるいはVIPニューロン特異的にNKCC1を欠損したマウスを作製した。また、ドミナントネガティブ、ドミナントポジティブ型のKCC2を発現する組換えAAVベクターも作成した。さらに、AVPニューロン特異的、あるいはVIPニューロン特異的に興奮性DREADD, hM3Dqを発現させ、in vivoでこれらのニューロンの活動を高めたときに、概日行動リズムにどのような変化が現れるか検証した。CT14においてAVPニューロンの活動を高めてもあまり大きな変化は観察されなかったが、同じ時刻にVIPニューロンの活動を高めると、行動概日リズムの位相が2~3時間後退した。

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

ほぼ研究計画の通りに、研究が進んでいる。

今後の研究の推進方策

AVPニューロン特異的Vgat欠損マウスや、AVPニューロンとVIPニューロンの電気生理学的性質の解析を完了し、論文を投稿する。また、ニューロンタイプ特異的に細胞内塩化物イオン濃度を操作してGABA応答性を変化させたマウスの解析を行う。ファイバーフォトメトリーを用いた、in vivoでのSCNニューロンの活動リズムの計測も行う。

研究成果

• [国際共同研究] Washington University(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Washington University
• [国際共同研究] University College London(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: University College London
• [雑誌論文] The intrinsic microglial clock system regulates interleukin-6 expression. (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakazato R, Hotta S, Yamada D, Kou M, Nakamura S, Takahata Y, Tei H, Numano R, Hida A, Shimba S, Mieda M, Hinoi E, Yoneda Y, Takarada T
  • 雑誌名: Glia 巻: 65 ページ: 198-208
  • DOI: 10.1002/glia.23087
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fine-Tuning Circadian Rhythms: The Importance of Bmal1 Expression in the Ventral Forebrain. (2017)
  • 著者名/発表者名: Mieda M, Hasegawa E, Kessaris N, Sakurai T
  • 雑誌名: Front Neurosci. 巻: 11 ページ: 55
  • DOI: 10.3389/fnins.2017.00055
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Synchronous circadian voltage rhythms with asynchronous calcium rhythms in the suprachiasmatic nucleus. (2017)
  • 著者名/発表者名: Enoki R, Oda Y, Mieda M, Ono D, Honma S, Honma KI
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A 巻: 114 ページ: E2476-E2485
  • DOI: 10.1073/pnas.1616815114
  • 査読あり
• [雑誌論文] Astrocytes Regulate Daily Rhythms in the Suprachiasmatic Nucleus and Behavior. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tso CF, Simon T, Greenlaw AC, Puri T, Mieda M, Herzog ED
  • 雑誌名: Curr Biol. 巻: 27 ページ: 1055-1061
  • DOI: 10.1016/j.cub.2017.02.037
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Manipulating the Cellular Circadian Period of Arginine Vasopressin Neurons Alters the Behavioral Circadian Period. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mieda M, Okamoto H, Sakurai T
  • 雑誌名: Curr Biol 巻: 26 ページ: 2535-2542
  • DOI: 10.1016/j.cub.2016.07.022
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] QRFP-Deficient Mice Are Hypophagic, Lean, Hypoactive and Exhibit Increased Anxiety-Like Behavior. (2016)
  • 著者名/発表者名: Okamoto K, Yamasaki M, Takao K, Soya S, Iwasaki M, Sasaki K, Magoori K, Sakakibara I, Miyakawa T, Mieda M, Watanabe M, Sakai J, Yanagisawa M, Sakurai T
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 11 ページ: e0164716
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0164716
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] バソプレシン産生ニューロンは視交叉上核のペースメーカー機能に重要な役割を果たす (2017)
  • 著者名/発表者名: 三枝理博
  • 学会等名: 日本生理学会
  • 発表場所: アクトシティ浜松 (静岡県浜松市)
  • 年月日: 2017-03-28 – 2017-03-30
  • 招待講演
• [学会発表] AVP neurons play a critical role in the circadian pacemaking of the SCN. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mieda M
  • 学会等名: Sapporo Symposium on Biological Rhythm
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2016-11-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] AVPニューロンの細胞時計の周期に応じて概日行動リズムの周期も変化する (2016)
  • 著者名/発表者名: 三枝理博、岡本仁、櫻井武
  • 学会等名: 日本神経科学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-07-20 – 2016-07-22
• [学会発表] Manipulating the cellular circadian period of AVP neurons alters the behavioral circadian period. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mieda M, Okamoto H, Sakurai T
  • 学会等名: Society for Research on Biological Rhythms (SRBR)
  • 発表場所: The Innisbrook Golf Resort (Palm Harbor, Florida, USA)
  • 年月日: 2016-05-21 – 2016-05-25
  • 国際学会
• [備考] 体内時計が刻む1日の長さを決める細胞を発見！
  • URL: http://www.kanazawa-u.ac.jp/rd/40314