2016 Fiscal Year Annual Research Report
体温と代謝の自律性・行動性調節を担う神経回路機構の解明
| Project Area | Integrative understanding of biological phenomena with temperature as a key theme |
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| Project/Area Number |
15H05932
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
中村 和弘 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (00548521)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山田 哲也 東北大学, 医学系研究科, 准教授 (90400374)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 体温 / 代謝 / 神経回路 / リズム / 栄養 / 飢餓 / 糖尿病 / 本能行動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. 体内の栄養状態が末梢から脳へ伝達され、体温や代謝を調節する神経回路へ作用することで飢餓を生き抜き、過剰なエネルギーを消費することは恒常性維持の重要な調節機能である。今年度は、研究分担者の山田と研究代表者が共同研究を行い、肝臓からの栄養情報が脳の体温・代謝調節機能に作用する仕組みの解析を行った。
2. 研究代表者は米国・オレゴン健康科学大学との国際共同研究によって、視床下部が飢餓を感知して脳内で生み出される飢餓信号が、代謝（熱産生）を抑制するとともに摂食を促進する上で鍵となる延髄の神経細胞を発見し、査読付き英文国際誌に論文発表した（Nakamura et al., Cell Metab. 25:322-334, 2017）。この神経細胞は視床下部由来の飢餓信号によって活性化され、褐色脂肪熱産生を抑制するとともに咀嚼や摂食、唾液分泌を促進することが分かった。生体が飢餓を生き延びるために備わった脳の基本的な仕組みを解明した研究成果である。この成果を国際プレスリリースしたことにより、国内外のメディアを通じて本研究成果が広く報道された。
3. 研究代表者は温度生物学領域の南班と協働して行動性体温調節に必要な温度情報を脳へ伝達する神経経路を同定するため、ラットの行動実験セットアップを用いて、温度選択行動解析実験を実施し、体温調節行動に必要な温度感覚伝達を担う重要な神経伝達路を特定することに成功した。
4. 研究代表者は、体温のセットポイント決定機構を解明するため、昨年度に引き続き、ラット体温調節中枢の温度感受性ニューロンから神経活動記録を行った。また、視交叉上核からの時計信号が体温調節中枢へ伝達する仕組みの解析も実施した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究の主要目的の一つが栄養状態に基づいて体温と代謝が適切に調節される仕組みを解明することである。この仕組みは、人間を含めた哺乳類に共通して備わった、「温度を利用した生命機能」の代表的な例であることから、本新学術領域のA02が解明を目指す重要な推進課題となっている。昨年度は、研究分担者の山田と研究代表者との共同研究として、糖尿病治療方針の策定に大きく貢献する知見を得ることに成功し、論文発表の成果を挙げることができた。今年度は、研究代表者が米国の研究グループとの国際共同研究を通じて、飢餓時の熱産生（エネルギー消費）抑制と摂食促進を一手に制御する新規の神経細胞群を同定することに成功し、その研究成果を一流国際誌に論文発表することができた。その他の研究項目についても、行動性体温調節に必要な温度感覚を伝達する神経路を特定するなど、当初の想定を上回る成果を挙げている。一方で、実験動物の感染事故が起こるなど、不慮の事象によって神経活動記録実験の遅れが見られたが、次年度の計画を見直して遅れを取り戻すことができる見通しである。以上の進捗状況に鑑み、本研究は当初の計画以上に進展しているものと判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
肝臓から脳への栄養情報がどのようにして体温・代謝調節系に影響を与えるのか、その仕組みは興味深く、温度生物学においても大変重要な問題である。したがって、研究代表者と研究分担者の山田の共同研究をさらに進め、詳細な解析を進めていく。また、本年度は研究代表者が行動性体温調節に必要な温度感覚を伝達する神経路を特定することに成功したが、この発見についても早急に論文発表のためのデータのとりまとめを進めていく。体温調節行動の中枢神経回路メカニズムについては、「温度情動」が関与する可能性が高く、情動研究の専門家である南雅文教授（北海道大学）と共同研究を行うことで解明を進める。体温のセットポイント決定メカニズムや概日リズム形成メカニズムについても引き続き、領域内共同研究を通じて精力的に進めていく予定である。
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