ヒト体内時計の機能的構造:2振動体モデルにおける振動共役とメラトニンの役割

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08457018
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 本間 研一 北海道大学, 医学部, 教授 (40113625)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 勝野 由美子 北海道大学, 医学部, 助手 (80177419) ; 本間 さと 北海道大学, 医学部, 助教授 (20142713)
• Keywords: 睡眠覚醒リズム / 社会的同調 / 自励振動 / 概日リズム / メラトニンリズム / 内的同調 / 位相反応 / 体内時計

Research Abstract

1.睡眠覚醒リズムの社会的同調と自励振動:健康成人男子12名を対象とし、時間隔離実験室で個別に14日間生活させ、概日リズムをフリーランさせた。実験室内の照度は100ルックス以下とし、睡眠覚醒リズムと直腸温リズムを連続測定した。実験開始日より、概日リズムとは180度異なる位相で睡眠覚醒リズムを7日間固定し、人為的にリズムの内的脱同調を生じさせた。睡眠覚醒リズム固定の確認は睡眠ポリグラフで行った。8日目に睡眠覚醒リズムの固定を解除し、システムをフリーランさせた。実験開始日、睡眠固定7日目、フリーラン7日目に留置カテーテル法により36時間連続採血を行い、血中メラトニンをRIAで測定し、血中メラトニンリズムを求めた。尚、被験者は実験期間中、主観的睡眠感を記録し、またコンピュータによる作業能試験を受けた。
睡眠覚醒リズムの固定により体内リズムに内的脱同調が発生したが、固定7日目の睡眠量は正常であった。実験開始日と睡眠固定7日目のメラトニンリズムの位相差から、概日リズムは睡眠相の8時間前進にもかかわらず、24時間よりわずかに長い周期でフリーランしたことが判明した。この結果から、睡眠相の固定は概日リズムの社会的同調因子としては極めて弱いと結論できる。一方、睡眠相固定がはずされた8日目以後睡眠覚醒リズムは位相変化を示し、メラトニンリズムとの内的同調を再確立した。この場合、リズム位相の変化は固定された睡眠位相から始まり、またメラトニンリズムの再同調には位相反応性が認められた。以上の結果より、睡眠覚醒リズムは概日リズムとは独立して睡眠相の固定(社会的因子)に同調し、かつ睡眠覚醒リズムと概日リズムの再同調が移行期を伴うことから、睡眠リズムを駆動する振動機構は自励振動を行っていると考えられた。
2.人体内時計の2振動体モデル:以上の実験結果から、人体内時計は概日リズムと睡眠覚醒リズムを独立して駆動する2つの自励振動機構から構成されており、2つの機構は振動共役により内的に同調していることが推測される。さらに、概日リズムを駆動する機構は光に反応し、昼夜変化に同調するのに対し、睡眠覚醒リズムを駆動する機構は睡眠相の固定など社会的因子に同調する。このモデルは、同調因子の位相解離が生体リズムの内的脱同調を誘発することをよく説明する。

Research Products

• [Publications] Hashimoto, S.: "Middy exposure to bright light changes the circadian organization of plasma melatonin rhythm in humans" Neurosci.Lett.(印刷中). (1997)
• [Publications] Hashimoto, S.: "Free-running circadian rhythm of melatonin in a sighted young man despite a 24-hr sleep pattern : a non-24-hour circadian syndrome" Psychiat.Clin.Neurosci.(印刷中). (1997)
• [Publications] Nakamura, K.: "A sighted man with non-24-hour sleep-wake syndrome showed damped plasma melatonin rhythm" Psychiat.Clin.Neurosci.(印刷中). (1997)
• [Publications] Nakamura, K.: "Daily melatonin intake resets circadian rhythms of a sighted man with no-24-hour sleep-wake syndrome who lacks nocturnal melatonin rise" Psychiat.Clin.Neurosci.(印刷中). (1997)
• [Publications] Honma, K.: "Sleep and melatonin rhythm in humans" Sleep and Sleep Disorders -from Molecule to Behavior. (印刷中). (1997)
• [Publications] Hashimoto, S.: "Vitamin B12 enhances the phase-response of circadian melatonin rhythm to a single bright light exposure in humans" Neruscience Letters. 220. 129-132 (1996)
• [Publications] Honma, S.: "Persistence of circadian oscillation while locomotor activity and plasma melatonin levels became aperiodic under prolonged continous light in the rat" Neruscience Letters. 216. 49-52 (1996)
• [Publications] Honma, S.: "Aging affects development and persistence of feeding assoicated circadian rhythm in rat plasma corticosterone" American Journal of Physiology. 271. R1514-R1520 (1996)
• [Publications] Honma, S.: "Circadian rhythm and response to light extracellular glutamate and aspartate in rat suprachiasmativc nucleus" American Journal of Physiology. 271. R579-R585 (1996)
• [Publications] Yoshihara, T.: "Dissociationm of paraventricular NPY release and plasma corticosterone levels in rats under food deprivation" American Journal of Physiology. 271. E239-E245 (1996)
• [Publications] Yoshihara, T.: "Prefeeding release of paraventricular neuropeptide Y is mediated by the ascending noradrenergic neurons in rats" American Journal of Physiology. 270. E596-E600 (1996)
• [Publications] Yoshihara, T.: "Effects of restricted dairy feeding on neuropeptide Y release in the rat paraventicular nucleus" American Journal of Physiology. 270. E589-595 (1996)
• [Publications] Hashimoto, S.: "Melatonin rhythm is not shifted by lights which suppress noctural melatonin in humans under entrainment" American Journal of Physiology. 270. R1073-R1077 (1996)
• [Publications] Abe, H.: "Substance P receptor regulates the photic induction of Fos-like prontein in the suprachiasmatic nucleus of Syrian hamsters" Brain Research. 708. 135-142 (1996)
• [Publications] Yoshihara, T.: "Methamphetamine stimulates the release of neuropeptide Y and noradrenaline from the paraventricular nucleus in rats" Brain Research. 707. 119-121 (1996)