レム睡眠のＯＮ／ＯＦＦを司る新規な細胞群に基づくレム睡眠のメカニズムと意義の解明

基于控制快速眼动睡眠ON/OFF的新型细胞群阐明快速眼动睡眠的机制和意义

基本信息

批准号：
17J00738
负责人：
柏木光昭
金额：
$ 1.79万
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：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J00738/
关键词：
マウス睡眠化学遺伝学 Neurotensin DREADD レム睡眠ノンレム睡眠神経科学

项目摘要

ネコを用いた大規模な破壊実験や薬理実験から、脳幹領域が睡眠覚醒に重要な役割を果たすことが示されているものの、その実行を担うニューロンの具体的なサブタイプやメカニズムについては現在でもよく分かっていない。本研究では、脳幹領域の中でも特徴的な発現パターンを示すNeurotensin遺伝子に着目し、それらを発現するニューロン群が睡眠覚醒へ果たす役割を検討した。そのために、ニューロンの活動を直接操作し、睡眠覚醒への影響を直接観察することで、ニューロン集団が睡眠覚醒制御に果たす役割を探索した。具体的には、Neurotensin-Creノックインマウスを導入し、さらに脳幹部位にCre酵素依存的にhM3Dq受容体を発現させるアデノ随伴ウイルスベクターを微量注入した。hM3Dq受容体は、マウスの内在性のリガンドには反応せず、人工リガンドCNO(clozapine-N-oxide)により一過性の神経発火を促す人工受容体である。このような手法を用いて、Neurotensin陽性ニューロンを活性化させたところ、ノンレム睡眠が誘導された。続いてこれらのニューロンの投射先を調べた。興味深いことに、投射元に発現するNeurotensin遺伝子がその投射先にも選択的に強く発現していた。投射先のNeurotensin陽性ニューロンを上述の化学遺伝学を用いて活性化したところ、投射元を活性化した時と同様に、ノンレム睡眠が誘導された。また、ニューロテンシンペプチドの脳室内投与により、ノンレム睡眠様状態が惹起された一方で、Neurotensinノックアウトマウスではレム睡眠量が増加していた。以上の結果を踏まえると、脳幹内に散在するNeurotensin陽性ニューロン群がノンレム睡眠を制御する広範な神経回路を構築し、その神経ペプチドであるニューロテンシンを通じて睡眠を制御している可能性が新たに示唆された（柏木ら、2020）。

使用猫进行的大规模破坏性实验和药理学实验表明，脑干区域在睡眠/觉醒中发挥着重要作用，但对此负责的神经元的具体亚型和机制仍然未知。在这项研究中，我们重点关注神经降压素基因，该基因即使在脑干区域也显示出独特的表达模式，并研究了表达这些基因的神经元群在睡眠/觉醒中发挥的作用。为此，我们通过直接操纵神经元活动并直接观察对睡眠-觉醒的影响，探索神经元群在睡眠-觉醒控制中的作用。具体来说，引入神经降压素-Cre敲入小鼠，并将以Cre酶依赖性方式表达hM3Dq受体的腺相关病毒载体显微注射到脑干区域。 hM3Dq 受体是一种人工受体，不会对内源性小鼠配体产生反应，而是使用人工配体 CNO（氯氮平-N-氧化物）刺激瞬时神经元放电。当使用这种方法激活神经降压素阳性神经元时，就会诱导非快速眼动睡眠。接下来，我们研究了这些神经元的目的地。有趣的是，在投射源表达的神经降压素基因在投射目的地选择性地强烈表达。当使用上述化学遗传学激活投射目的地的神经降压素阳性神经元时，以与激活投射源时相同的方式诱导非快速眼动睡眠。此外，脑室内注射神经降压素肽可诱导非快速眼动睡眠样状态，而神经降压素敲除小鼠的快速眼动睡眠时间增加。基于上述结果，新提出分散在脑干内的神经降压素阳性神经元群可能构建了控制NREM睡眠的广泛神经回路，并可能通过其神经肽神经降压素来控制睡眠（Kashiwagi et al., 2020）。

项目成果

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专利数量（0）

Life Without Dreams: Muscarinic Receptors Are Required to Regulate REM Sleep in Mice

没有梦想的生活：调节小鼠快速眼动睡眠需要毒蕈碱受体

DOI：
10.1016/j.celrep.2018.08.044
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
8.8
作者：
Kashiwagi Mitsuaki;Hayashi Yu
通讯作者：
Hayashi Yu

Acting out Nightmares: the molecular and neural mechanisms of REM sleep behavior disorder

表演噩梦：快速眼动睡眠行为障碍的分子和神经机制

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
Marina Takagi; Mitsuaki Kashiwagi; Mika Kanuka; Masashi Yanagisawa;Yu Hayashi
通讯作者：
Yu Hayashi

レム睡眠の役割の解析―精神疾患モデルマウスに注目して―(Analyses of the roles of REM sleep with focus on mouse models of psychiatric disease)

分析快速眼动睡眠的作用，重点关注精神疾病小鼠模型

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
安垣進之助（Shinnosuke Yasugaki;劉至堯（Chih;柏木光昭（Mitsuaki　Kashiwagi）;鹿糠実香（Mika Kanuka）;本多隆利（Takato Honda）;宮田信吾（Shingo Miyata）;柳沢正史（Masashi Yanagisawa）;林悠（Yu Hayashi）
通讯作者：
林悠（Yu Hayashi）

Widely Distributed Neurotensinergic Neurons in the Brainstem Regulate NREM Sleep in Mice.

脑干中广泛分布的神经降压神经元调节小鼠的 NREM 睡眠。

DOI：
10.1016/j.cub.2020.01.047
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kashiwagi M; Kanuka M; Tatsuzawa C; Suzuki H; Morita M; Tanaka K; Kawano T; Shin JW; Suzuki H; Itohara S; Yanagisawa M; Hayashi Y.
通讯作者：
Hayashi Y.

シヌクレイノパチーに伴うレム睡眠関連症状の出現機構のマウスを用いた解析

使用小鼠分析与突触核蛋白病相关的快速眼动睡眠相关症状的机制