時計遺伝子発現による体内時計生理機構の解明

通过时钟基因表达阐明生物钟的生理机制

• 批准号: 11233207
• 负责人: 柴田 重信
• 金额: $ 35.97万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11233207/
• 关键词: 体内時計; 交感神経系; 末梢時計; 時計遺伝子; 自律神経失調症; 概日リズム; 光同調; ペプチド; GRP; PACAP; サーカディアンリズム; 同調; NMDA; カルシウム; カルモジュリン; グルタミン酸; 8-OH DPAT; メラトニン; ストレス; 視交叉上核

本年度は(1)視交叉上核から末梢時計へ時の情報がどのように伝わるかについて調べた。視交叉上核を破壊すると肝臓の時計遺伝子発現リズムが消失するのみならず、その下流遺伝子であるコレステロール合成や分解にかかわる酵素の遺伝子発現リズムも消失する。したがって、視交叉上核からの信号が末梢時計のリズムリセットに深くかかわっているといえる。交感神経活動がその信号を担っている可能性について調べた。アドレナリンやノルアドレナリンの腹腔内投与により肝臓の時計遺伝子mPer1の発現が増大した。この作用は肝臓のスライス標本でも見い出せたことから、交感神経作動薬は肝臓細胞に直接作用することが明らかとなった。また、mPer1-lucife raseトランスゼニックマウスにアドレナリンを投与したり、交感神経終末を刺激すると、バイオルミネッセンスが増大することから、アドレナ-ジック刺激はmPer1のプロモター領域に直接作用できることが判明した。(2)6-OHDA投与による交感神経系の破壊は肝臓のPer1やPer2遺伝子発現リズムを消失させた。このことから、交感神経系の緊張が末梢時計のリズム形成にかかわっている可能性が考えられた。(3)視交叉上核を破壊すると、肝臓でのノルアドレナリン量のリズム変動が消失するとともに、mPer1やmPer2遺伝子発現リズムも減弱した。視交叉上核のリズム性の出力は交感神経活動のリズム形成に役立っている可能性が示唆された。(4)視交叉上核破壊マウスに毎日一定時刻にアドレナリンを末梢から投与すると、新しいリズムが形成され、そのリズムのピークは薬物投与時刻に依存することが明らかとなった。以上の結果は視交叉上核からの交感神経の活動性が末梢時計のリセットに深くかかわっていることを示唆した。

今年，我们调查了（1）如何将时间信息从上部核传输到外围时钟。上核上核的破坏不仅会破坏肝脏中的时钟基因表达节奏，而且会破坏参与胆固醇合成和降解的酶的基因表达节奏，这些酶是下游基因的，也消失了。因此，可以说，来自上核的信号与外围时钟的节奏重置深远有关。我们调查了交感神经活动发挥信号的可能性。腹膜内肾上腺素和去甲肾上腺素的给药增加了肝时钟基因MPER1的表达。在切成薄片的肝样品中也发现了这种作用，并且发现交感神经直接作用于肝细胞。此外，当将肾上腺素用于MPER1-柠檬酸Rase转嗪小鼠或刺激交感神经终末时，会增加生物发光，发现肾上腺素能刺激可以直接作用于MPER1的启动子区域。 （2）由6-OHDA给药引起的交感神经系统的破坏导致肝脏中PER1和PER2基因表达节律的丧失。这表明交感神经系统张力可能与外围钟的节奏形成有关。 （3）上核上核的破坏导致肝脏去甲肾上腺素水平的节奏波动丧失，并且也降低了MPER1和MPER2基因表达的节奏。有人提出，超平子核的节奏输出可能有助于形成有节奏的交感神经活性。 （4）当肾上腺素在每天一定时间内肾上腺素施用时核核破坏时，会形成新的节奏，并且已经表明峰值节奏取决于药物给药的时间。以上结果表明，来自上核的交感神经活性与外围钟的重置深深相关。

项目成果

Nikaido, T.: "Sensitization of methamphetamine-induced disorganization of daily locomtor activity shythn in made rats"Brain Res.. 845. 112-116 (1999)

Nikaido, T.：“甲基苯丙胺诱导的大鼠日常运动活动紊乱的敏化”Brain Res.. 845. 112-116 (1999)

Nisikawa Y, Shimazoe T, Shibata S, Watanabe S.: "Time-dependent effect of glutamate on long-term potentiation in the suprachiasmatic nucleus of rats"J Pharmacol.. Oct;90(2). 201-204 (2002)

Nisikawa Y、Shimazoe T、Shibata S、Watanabe S.：“谷氨酸对大鼠视交叉上核长期增强的时间依赖性效应”J Pharmacol.. Oct；90(2)。

Horikawa, K.: "Non-photic entrainment by 5-HTIA/7 receptor agonists accompanying with reduction of Per1 and Per2 expression"J. Neuioscience. (in press). (2000)

Horikawa, K.：“5-HTIA/7 受体激动剂的非光夹带伴随着 Per1 和 Per2 表达的减少”J。

Hamada, T. ら: "Diurnal regulation of a DNA binding protein to the periocl repeat seguence in the SCN nuclear extract of rat Brain"Mol. Brain Res.. 65. 211-215 (1999)

Hamada，T.等人：“大鼠大脑SCN核提取物中DNA结合蛋白对周期重复序列的昼夜调节”Mol Brain Res. 65. 211-215 (1999)

Minami Y.Horikawa K, Akiyama M, Shibata S.: "Restricted feeding induces daily expression of clock genes and Pai-1 mRNA in the heart of Clock mutant mice"FEBS Lett.. Aug 28;526(1-3). 115-118 (2002)

Minami Y.Horikawa K、Akiyama M、Shibata S.：“限制喂养会诱导时钟突变小鼠心脏中时钟基因和 Pai-1 mRNA 的日常表达”FEBS Lett.. Aug 28；526(1-3)。