2023 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanism of exercise effect on the central circadian pacemaker
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19H03993
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
山仲 勇二郎 北海道大学, 教育学研究院, 准教授 (20528343)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 生物時計 / 時計遺伝子 / 運動 / 視交叉上核 / 末梢時計 / 非光同調 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
哺乳類の生物時計機構は、脳内視床下部視交叉上核(SCN)に局在する中枢時計とSCN外および肝臓や骨格筋といった全身の末梢組織に局在する末梢時計からなる階層性多振動体構造である。哺乳類の生物時計にとって最も強力なリズム調節因子は、環境の明暗サイクルであるがマウスやハムスターといった夜行性齧歯類では恒常暗条件下で24時間とは異なる行動リズムのフリーランリズムが習慣的な運動スケジュールに同調することが報告されている。しかし、恒常暗下での運動スケジュールに行動リズムが同調した際のSCN内の時計遺伝子発現リズムおよび行動リズム、SCN、末梢時計における時計遺伝子発現リズム間の時刻関係については不明であった。本研究課題では、運動が生物時計の階層構造に与える影響を行動および遺伝子レベルで明らかにすることに挑戦した。本研究では、時計遺伝子発現リズムを生物発光でモニター可能なPer1-lucマウスを使用し、明暗サイクルに同調、恒常暗下でフリーラン、恒常暗下で輪回し運動に同調した際にPer1-lucマウスから組織採取を行い、時計遺伝子発現リズムを解析した。その結果、恒常暗下で運動スケジュールに非光同調した際のSCN、肝臓、骨格筋のPer1-lucリズムと行動リズムの位相関係は、明暗サイクルに同調した際のリズムと同様の位相関係を維持していることが明らかとなった。さらに、弓状核のPer1-lucリズムは明暗サイクル同調時ではマウスの活動期にピークがみられたが、運動スケジュール同調時にはマウスの休息期にピークが前進していた。本研究の成果は、ヒトにおける全盲患者や十分な光が得られない宇宙ステーションのような閉鎖環境下で生体リズムを調整する際に運動が有効であることの科学的根拠を提供するものであった。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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