老化細胞が引き起こす概日時計の時空間ダイナミクスの解明

阐明衰老细胞诱导的生物钟的时空动态

基本信息

批准号：
22KJ0377
负责人：
増田亘作
金额：
$ 2.83万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0377/
关键词：
概日時計老化位相応答時空間パターン

项目摘要

本年度においては、まず、老化細胞の概日リズムの基礎パラメータ（周期、振幅、位相応答など）を定量的に評価するため、マウス胎児線維芽細胞の初代培養と細胞老化を除去する効果が知られるGlutaminase 1阻害剤（BPTES）を用いて、ルシフェラーゼアッセイにより時計遺伝子Per2の発現パターンの解析を行った。結果、BPTES投与下では大きくリズムの位相や振幅が変化しない一方で、デキサメタゾンに対する応答が増大する傾向がみられた。また、細胞老化関連因子として、細胞老化を誘導する過酸化水素、Doxorubicinや細胞老化関連分泌形質（SASP）の原因物質として知られるサイトカイン（IL6等）やケモカイン（IL8）などを投与し、概日リズムの位相応答を計測した。その結果、細胞老化誘導因子の多くが概日リズムの位相リセットを引き起こす一方で、SASP因子については明確な応答が見られなかった。このことから、細胞老化が概日リズムに及ぼす影響以上に、老化と概日リズムの乱れが共通した原因によって引き起こされている可能性が示唆された。さらに、組織・個体レベルでの老化に伴う概日リズムの変調を評価するため、RNA-seqデータや脳波（EEG）を用いて、機械学習により老化マウスの概日リズムの位相を評価した。マウスの各組織のRNA-seqデータを用いた解析の結果、肝臓では老化に伴い昼間の位相がやや遅れる一方での夜間の位相がやや前進する傾向がみられた。また、EEGを用いてマウスの個体レベルでの概日リズムの位相を評価したところ、老化マウスでは昼間では概日リズムに大きな変化がない一方で、夜間において大きな位相の遅れが観察された。以上の結果は、老化がマウスの様々な階層で概日リズムの変調を引き起こすとともに、その影響が時間・空間的に異なることを示唆している。

今年，为了定量评估衰老细胞昼夜节律的基本参数（周期、幅度、相位响应等），我们将首先培养原代小鼠胎儿成纤维细胞，并研究消除细胞衰老的表达模式。使用谷氨酰胺酶 1 抑制剂 (BPTES) 通过荧光素酶测定来分析时钟基因 Per2 的变化。结果，虽然在 BPTES 给药下节律的相位和幅度没有显着变化，但对地塞米松的反应有增加的趋势。此外，我们还施用了诱导细胞衰老的过氧化氢和阿霉素，以及已知是细胞衰老相关分泌蛋白（SASP）的致病因子的细胞因子（IL6等）和趋化因子（IL8），测量与细胞衰老相关的因素。结果，虽然许多衰老诱导因素导致昼夜节律的相位重置，但没有观察到 SASP 因素的明确反应。这表明衰老和昼夜节律紊乱可能是由一个共同原因引起的，该原因超出了细胞衰老对昼夜节律的影响。此外，为了评估组织和个体水平上与衰老相关的昼夜节律的调节，我们使用RNA-seq数据和脑电图（EEG）通过机器学习来评估衰老小鼠的昼夜节律阶段。使用小鼠各种组织的RNA-seq数据进行分析的结果发现，在肝脏中，随着年龄的增长，昼相往往会稍微延迟，而夜间时相往往会稍微提前。此外，当我们使用脑电图评估小鼠个体水平的昼夜节律相位时，我们发现，虽然衰老小鼠的昼夜节律在白天没有重大变化，但在夜间观察到较大的相位延迟。这些结果表明，衰老会导致小鼠不同阶层的昼夜节律发生调节，并且其影响在时间和空间上有所不同。