加齢に伴う睡眠-覚醒リズムなどの体内時計機能低下の原因を突き止めた。
齢をとると脳内の概日リズムを生み出す約2万個の神経細胞がバラバラに時を刻むようになることを発見。
昼と夜でメリハリのついた光環境が体内時計機能の加齢変化を細胞レベルで抑えることがわかった。
概要
明治大学農学部生命科学科動物生理学研究室の中村孝博専任講師らの研究グループが、体内時計老化の正体を発見しました。
睡眠-覚醒リズムなどに代表される概日リズム※１は、他の生理機能と同様に加齢の影響を受けることが知られています。例えば、ヒトが齢を取ると早起きになったり、眠れなかったりするのはそのせいです。このような加齢変化※２は、概日リズムを生み出す体内時計※３の老化によって引き起こされると考えられています。しかしこれまで、体内時計の老化が引き起こされる主要因は明らかではありませんでした。
中村専任講師らのグループは、高感度電子増倍型冷却CCDカメラを用い、微弱な化学発光を高解像で長期間記録するシステムを構築しました。そのシステムを用い、ほ乳類における体内時計中枢である脳・視床下部・視交叉上核（suprachiasmatic nucleus: SCN）※４における時計遺伝子※５の発現リズムを一細胞レベルで観察しました。その結果、齢をとったマウス（20～24ヶ月齢）のSCN細胞のリズムにおいて、細胞一つ一つのリズムは若いマウス（3～5ヶ月齢）のものとほとんど変わらないが、SCN内でそのリズムはバラバラ（解離している）になっていることを発見しました（図1）。この結果は、SCN細胞同士の神経連絡が低下していることを示しています。さらに、これらの加齢変化はマウスの飼育箱の光条件を12時間明期：12時間暗期という通常の飼育環境で飼育したマウスでは小さく、一日中真っ暗な状態（恒常暗）で飼育したマウスでは、より大きな変化として観察されました（図2）。これらのことは、メリハリのない光環境が体内時計の加齢をより加速させ、適切な光環境が体内時計機能の加齢変化を抑えることを細胞レベルで示しています。
加齢が体内時計に与える影響の作用点がわかったことで、これらの結果は、今後の老化及び体内時計研究の発展に貢献するとともに、適切な光環境が睡眠-覚醒リズムなどに代表されるヒトの概日リズムの加齢の防止に有効であることを示しました。
本研究成果は、日本学術振興会科学研究費補助金の助成によって得られたもので、北米神経科学会（Society for Neuroscience）オンラインジャーナル『eNeuro』（オンライン版8月27日付け：日本時間8月28日）に掲載されました。
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