北海道大学(北大)は5月9日、時間隔離実験室とよばれる外部からの時刻情報を完全に取り除いた恒常環境下で自由に生活させた際、1日1回決められた時刻に食事を取ると睡眠覚醒リズムが食事スケジュールに同調するが、概日振動体に制御される深部体温、メラトニン、コルチゾルのリズムは食事スケジュールに同調しないことを発見したと発表した。

同成果は、北大大学院 教育学研究院の山仲勇二郎准教授、同・本間研一北海道大学名誉教授らの研究チームによるもの。詳細は、生物学的組織の全レベルでの生理学的メカニズムに関する学問全般を扱う学術誌「American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology」に掲載された。

ヒトを含め多くの動植物が有する生物時計は独自のリズム周期を持ち、朝方の太陽光により24時間周期の昼夜変化に同調している。しかし、光をまったく感受することができない視覚障害者のおよそ半数が正常な24時間リズムを示すことから、光以外の社会的因子が生物時計を調節していると推測されているが、その全貌は明らかになっていない。

ヒトの生物時計の構造と機能を解析するためには、時間隔離実験室において、外界の昼夜変化、温度、騒音といった時刻情報を取り除いた恒常環境下で行動(睡眠覚醒)と生物時計が発振する深部体温、メラトニン、コルチゾルといったホルモンのリズムを計測することが必要とされており、そうした恒常環境で長期間生活すると、睡眠覚醒リズムと概日リズムが異なる周期を示す現象が観察される(内的脱同調)が、この現象は睡眠覚醒リズムと概日リズムが異なる振動体により駆動されていることを示唆するという。

研究チームはこれまでの時間隔離実験室を用いた実験から、厳密な生活スケジュールや運動スケジュールは睡眠覚醒リズムを同調させる一方、概日リズムは同調させないことを報告しており、ヒトの生物時計は、睡眠覚醒リズムと概日リズムを発振する振動体の局在は異なることだけでなく、2つの振動体は光と社会的因子に対して異なる反応性を示すことを示してきたという。

しかし、規則正しい食事スケジュールが生物時計に与える影響についてはマウスやラットなどの夜行性げっ歯類の研究から、食事スケジュールは概日リズムへの同調作用は弱く、1日1食の制限給餌スケジュール下では食事時刻の数時間前から活動量、体温、副腎皮質ホルモン濃度が上昇する予知行動が形成され、その発振中枢は生物時計中枢視交叉上核以外の脳部位に存在することが想定されているものの、ヒトでの研究報告ではないため、ヒトの生物時計に対する食事スケジュールの影響は良く分かっていなかったという。