筑波大学など、体内時計を調節するペースメーカー細胞の存在を証明

 

筑波大学は3月5日、マウスの脳内に体内時計を調節するペースメーカー細胞が存在することを証明したと発表した。

同成果は筑波大学 国際統合睡眠医科学研究機構の柳沢正史 機構長、米テキサス大学サウスウェスタン医学センターのJoseph S. Takahashi 教授らの共同研究によるもので、3月4日付け(現地時間)の米科学誌「Neuron」に掲載された。

体内時計は脳の視床下部の視交叉上核にある神経細胞によって調節されていることが知られているが、具体的にどの細胞群が中心的な役割を担っているかはわかっていなかった。

約24時間(概日周期)を刻む体内時計は身体中のほぼ全ての細胞に存在するが、全身の時計を統合するマスタークロックは視交叉上核にある。網膜には周囲の明るさを感知する神経細胞があり、この細胞からのシグナルが視交叉上核に送られることによって体内時計が毎日リセットされ、地球の自転と同期している。

研究グループは、視交叉上核のみで作られるニューロメジンS(NMS)という神経ペプチドに注目。マウスを用いた最新の分子遺伝学的手法を組み合わせることで、NMSを産生する神経細胞群の体内時計を任意のタイミングで操作し、行動リズムをリモートコントロールでオン・オフできるシステムを構築した。

同システムを用いた研究の結果、NMS細胞群のクロック分子の振動を止めると、視交叉上核全体の行動のリズムもなくなることがわかった。また、NMS細胞群のリズム周期を遅くすると、視交叉上核全体および行動のリズムも遅くなった。さらに、NMS細胞群からの神経伝達を阻害すると、視交叉上核全体および行動のリズムがなくなった。

これらの結果から、視交叉上核にある神経細胞の約40%を占めるNMS細胞群が、マスタークロックとして機能していることが示された。ただし、NMSそのものをノックアウトしても何も起きなかったことから、このプロセスにおいて重要な神経伝達物質の正体はわからなかった。

今後、NMS細胞群が使っている神経伝達物質の実態をさらに追求していくことで、体内時計の同調現象の全容解明につながる可能性がある。また、この神経細胞群をターゲットとして、概日リズム障害に関連した睡眠障害などの疾患の診断・治療が可能になることも期待される。



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