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論文 |
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三枝, 理博 ; Mieda, Michihiro
概要:
金沢大学医薬保健研究域医学系<br />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
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異的にVgatを欠損したマウスについて、概日行動リズムの解析を終了した。AAVベクターによってVgatの発現を当該マウスのSCN・AVPニューロンにレスキューすることで、概日行動リズムが正常になることも確認した。当該マウスのSCNスライスにおいて、PER2-LUCの発現リズムの発光イメージングを行い、概日行動リズムの異常に反し、時計遺伝子発現リズムには大きな異常が見られないことが分かった。SCNスライスの電気生理学的解析で、AVPニューロンにおけるIPSCの振幅に日内変動があること、この変動がAVPニューロン特異的Vgat欠損マウスで消失することが明らかになった。さらに２，３の実験を追加して、AVPニューロン特異的Vgat欠損マウスについて論文発表する予定である。GABAに対する応答性を変化させるために、細胞内Cl-濃度を操作したマウスも作成した。AVPニューロン特異的NKCC1欠損マウス、VIPニューロン特異的NKCC1欠損マウスは共に、概日行動リズムに大きな異常は示さなかった。また、KCC2のドミナントポジティブ、ドミナントネガティブ型をAAVベクターによりSCNのAVPニューロン、VIPニューロンに特異的に発現させる実験も遂行中である。<br />研究課題/領域番号:16H01608, 研究期間(年度):2016-04-01 – 2018-03-31
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三枝, 理博 ; Mieda, Michihiro
概要:
本研究では概日リズム制御中枢・視交叉上核(SCN)神経ネットワークが強固で安定した概日リズムを発振するメカニズムについて、研究代表者らがこれまでに開発した遺伝子改変マウスリソースを活用し、その解明を目指した。SCNの主要なニューロンタイプの
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一つ、バソプレシン産生ニューロンが、SCN神経ネットワークによる概日リズム発振やその周期決定に極めて重要であることを明らかにした。また、バソプレシンニューロンや他のタイプのニューロンについて、電気生理学的な性質を明らかにした。これまでバソプレシンニューロンはリズム発振自体には関与しないと考えられており、本研究成果は従来の見解を覆した重要な知見である。<br />In this study, we aimed to understand the neural mechanisms underlying the generation of robust and stable circadian rhythms by the central circadian pacemaker of the suprachiasmatic nucleus (SCN), utilizing genetically-modified mice which we have developed.We found that vasopressin-producing neurons, one of major neuron types in the SCN, play a critical role in the generation of circadian rhythms and the determination of circadian period by the SCN neural network. In addition, we analyzed the electrophysiological characteristics of vasopressin neurons and other types of neurons in the SCN. Before this study, vasopressin neurons had been considered to be dispensable for the generation per se of circadian rhythms by the SCN network. Thus, our findings reversed the conventional views about the role of vasopressin neurons in the central circadian pacemaker.<br />研究課題/領域番号:16H05120, 研究期間(年度):2016-04-01 - 2019-03-31<br />出典：「ニューロンタイプ特異的遺伝子操作による中枢概日ペースメーカーの動作原理の解明」研究成果報告書 課題番号16H05120（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/report/KAKENHI-PROJECT-16H05120/16H05120seika/）を加工して作成
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三枝, 理博 ; Mieda, Michihiro
概要:
金沢大学医薬保健研究域医学系<br />概日（サーカディアン）リズムを制御する中枢概日時計・視交叉上核の神経ネットワークを題材にし、複雑な局所神経ネットワークにおいて、近接する2種類の神経細胞に異なる遺伝子操作・神経活動操作を加え、両者間の
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コミュニケーションを様々な角度から記録・解析できるシステムを構築することを目的とした。具体的には、一方を刺激した時の他方の応答、両者の神経活動の同時測定、上流・下流関係の解析等である。この目的のために、複数の新たな遺伝子改変マウスや各種の組換えアデノ随伴ウイルスベクターを作成し、また生体内で特定の種類の神経活動を計測する技術も立ち上げ、上述のようなシステムの構築に成功した。<br />Using the neural network of the central circadian clock of the suprachiasmatic nucleus (SCN) as a model, we aimed to construct a strategy for analyzing intercellular communications between different two types of neurons within a complex local circuit, by differential genetic and optogenetic manipulations on those different neuronal types. Its specific purposes include recording responses of one neuron type to the stimulation of another neuron type, recording activities of two types of neurons simultaneously, and uncovering upstream/downstream relationships between two types of neurons. To do this, we generated novel genetically-modified mouse lines and recombinant adeno-associated viral vectors. We also set up a system to record the neuronal activity of a particular type of neurons in vivo. Thus, we have successfully constructed such a strategy.<br />研究課題/領域番号:18K19421, 研究期間(年度):2018-06-29 - 2020-03-31<br />出典：「中枢概日時計の局所神経回路で２種類の細胞を遺伝子操作・活動操作し分ける方法の開発」研究成果報告書 課題番号18K19421（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所））（https://kaken.nii.ac.jp/report/KAKENHI-PROJECT-18K19421/18K19421seika/)を加工して作成
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三枝, 理博 ; Mieda, Michihiro
概要:
金沢大学医薬保健研究域医学系<br />哺乳類における概日リズム中枢は視交叉上核(SCN)である。SCNは約２万の、多様な種類のニューロンから構成される。本研究では、SCNの主要な二つのニューロンタイプ、AVPニューロンとVIPニューロンの
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みで概日時計の分子機構が機能すれば、SCN全体や行動の概日リズム発振に十分であるとの可能性を検討したが、否定的な結果が得られた。その他、AVPニューロンやVIPニューロンの電気生理学的性質の日内変動を見出すなどの成果を得た。<br />The suprachiasmatic nucleus (SCN), the primary circadian pacemaker in mammals, is a network structure composed of multiple types of neurons. Here, we examined the possibility that functional molecular machinery of the circadian clocks only in AVP neurons and VIP neurons, two major neuron types of the SCN, is sufficient for the generation of circadian rhythms of the SCN and behavior, which was not supported by the experimental results. We also obtained several other results, including the observation of diurnal rhythms in the activity of AVP neurons and VIP neurons in SCN slices.<br />研究課題/領域番号:15K15039, 研究期間(年度):2015-04-01 - 2017-03-31
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三枝, 理博 ; Mieda, Michihiro
概要:
金沢大学医薬保健研究域医学系<br />研究成果の概要（和文）：哺乳類の中枢概日ペースメーカー・視交叉上核（SCN）は多種・多数のニューロンから成る神経ネットワークである。しかし、SCNが強固で安定した概日振動を発振するために必要な神経ネッ
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トワークの動作原理は明らかでない。本研究では、ニューロンタイプ特異的遺伝子操作、概日行動リズム解析、SCNにおけるin vivo, ex vivoでの遺伝子発現解析などを行い、SCNのAVP産生ニューロンが安定した概日リズムの発振、周期の決定に極めて重要な役割を果たすことを明らかにした。<br />The suprachiasmatic nucleus (SCN), the primary circadian pacemaker in mammals, is a network structure composed of multiple types of neurons. However, the neural mechanisms underlying the generation of robust and stable circadian oscillation by the SCN network remains unknown. We generated mice with neuron type-specific genetic manipulations and performed analyses of their behavior, gene expression in vivo and ex vivo, and so on. We found that AVP producing neurons in the SCN play a critical role in the generation of stable circadian behavioral rhythms and the determination of the circadian period.<br />研究課題/領域番号:24390052, 研究期間(年度):2012-04-01 - 2016-03-31
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三枝, 理博 ; Mieda, Michihiro
概要:
金沢大学医薬保健研究域医学系<br />視交叉上核(SCN)の中枢概日時計は、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。異なる性質・役割を持つ複数のニューロンタイプから成る神経ネットワークであり、極めて安定した概日リズム
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を発振する。本研究課題では、我々がこれまでに開発した、SCN神経ネットワークの概日振動をニューロ ンタイプ特異的に計測・操作するためのツールを最大限活用し、SCNによる概日リズム発振の原理解明を目指す。これまでに、SCN神経ネットワークによる概日リズム発振において、AVP産生ニューロンが重要であることを明らかにした。AVPニューロンはGABA を含有するので、その役割を明らかにするために、AVPニューロン特異的Vgat欠損マウスの概日行動リズムを調べたところ、活動期の開始と終了の間隔が大幅に延長し、リズム分割様のフェノタイプを示していた。本年度は、昨年度に行ったSCNスライスでの電気生理学的な解析や、Per2::Lucレポーターマウスを用いた時計遺伝子発現の発光イメージング解析を完了した。さらにファイバーフォトメトリーを用いてin vivoでSCN AVPニューロンの細胞内Ca2+の長期測定を行った。その結果、AVPニューロン特異的Vgat欠損マウスではAVPニューロンの細胞内Ca2+リズムと行動リズムの位相関係が異常になっていることが明らかになった。これまでのデータを総合し、AVPニューロンによるGABA作動性神経伝達は、SCN中枢概日時計から行動への出力のタイミングを制御し、マウスがいつ起きて動き回るかを調節すると結論した。現在、論文を投稿中である。この他にも、KCC2変異によりGABA応答性が変化しているマウスや、リークNa+チャネルの欠損マウスなどの概日リズムの解析を進行中で、興味深いフェノタイプを見出している。<br />研究課題/領域番号:18H04941, 研究期間(年度):2018-04-01 – 2020-03-31<br />出典：研究課題「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」課題番号18H04941（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PUBLICLY-18H04941/）を加工して作成
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三枝, 理博 ; Mieda, Michihiro
概要:
金沢大学医薬保健研究域医学系<br />概日リズム周期の操作は地球外生活に有用な技術となる。概日リズム中枢・視交叉上核(SCN)は、多種ニューロンから成るネットワークである。本研究では、SCN神経ネットワークの概日周期決定機構を理解し、さら
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に周期操作方法の開発を目指す。以前、AVPニューロンのみで細胞時計周期を長くする(casein kinase 1d: CK1dを欠損する)と、概日行動リズムの周期も延長することから、AVPニューロンが概日周期を決定するペースメーカー細胞の少なくとも一部であることを見出した。昨年度はCK1dをSCN全体、AVPニューロンのみ、VIPニューロンのみで欠損したマウスの行動周期を比較し、AVPニューロンがSCN全体が発振する概日周期の主要な決定要因と結論した。本年度は各マウス系統のSCNスライスの概日リズムを、Per2::Lucレポーターマウスを用いた発光イメージングで解析した。AVPニューロン特異的欠損マウスは行動リズム周期延長にもかかわらず、SCNスライスのPER2::LUCリズムに一貫した周期延長が再現されない。in vivoではSCN背側部（AVPニューロンが主）と腹側部が相互作用し単一の長周期をSCNが発振するが、スライスでは神経連絡や細胞外環境が保たれず、腹側部が優位になり背側部の周期までを制御すると考えられた。SCN全体欠損マウスではスライスでも比較的長期間周期延長が観察されたが、振動は明らかに減衰した。腹側部－背側部相互作用の分子実体を明らかにすべく、AVPニューロン特異的欠損マウスのSCNスライスで周期延長を再現できる薬理学的処理を検索中で、手がかりを得つつある。またファイバーフォトメトリーを用い、当該マウスの生体内でのSCN活動リズムを測定中である。概日リズム操作も行い、化学遺伝学でVIPニューロンを刺激すると、行動リズムが時刻依存的にシフトすることを見いだした。<br />研究課題/領域番号:18H04972, 研究期間(年度):2018-04-01 – 2020-03-31<br />出典：研究課題「概日リズム周期の決定機構解明と操作」課題番号18H04972（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PUBLICLY-18H04972/）を加工して作成
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