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鯉沼　聡 （コイヌマ　サトシ）

  • 医学科　講師
Last Updated :2024/04/19

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  • コメント

    哺乳類の体内時計のしくみについて、生体組織や培養細胞を用いて研究をしています。

研究者情報

学位

  • 博士（理学）（姫路工業大学）

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J-Global ID

現在の研究分野（キーワード）

    哺乳類の体内時計のしくみについて、生体組織や培養細胞を用いて研究をしています。

研究分野

  • ライフサイエンス / 解剖学

経歴

  • 2013年04月 - 現在  近畿大学医学部講師
  • 2007年04月 - 2013年03月  近畿大学医学部助教
  • 2001年04月 - 2007年03月  近畿大学医学部助手

学歴

  •         - 2001年   姫路工業大学   理学研究科   生命科学
  •         - 2001年   姫路工業大学   Graduate School, Division of Natural Science
  •         - 1997年   姫路工業大学   理学部   生命科
  •         - 1997年   姫路工業大学   Faculty of Science

所属学協会

  • 日本先天異常学会   日本解剖学会   日本発生生物学会   

研究活動情報

論文

  • Yuji Kanazawa; Yuri Ikeda-Matsuo; Hiaki Sato; Mamoru Nagano; Satoshi Koinuma; Tatsuo Takahashi; Hirokazu Suzuki; Ryo Miyachi; Yasufumi Shigeyoshi
    International Journal of Molecular Sciences 24 11 9209 - 9209 2023年05月 
    Obesity and aging are known to affect the skeletal muscles. Obesity in old age may result in a poor basement membrane (BM) construction response, which serves to protect the skeletal muscle, thus making the skeletal muscle more vulnerable. In this study, older and young male C57BL/6J mice were divided into two groups, each fed a high-fat or regular diet for eight weeks. A high-fat diet decreased the relative gastrocnemius muscle weight in both age groups, and obesity and aging individually result in a decline in muscle function. Immunoreactivity of collagen IV, the main component of BM, BM width, and BM-synthetic factor expression in young mice on a high-fat diet were higher than that in young mice on a regular diet, whereas such changes were minimal in obese older mice. Furthermore, the number of central nuclei fibers in obese older mice was higher than in old mice fed a regular diet and young mice fed a high-fat diet. These results suggest that obesity at a young age promotes skeletal muscle BM formation in response to weight gain. In contrast, this response is less pronounced in old age, suggesting that obesity in old age may lead to muscle fragility.
  • Atsuko Fujioka; Mamoru Nagano; Keisuke Ikegami; Koh-Hei Masumoto; Tomoko Yoshikawa; Satoshi Koinuma; Ken-Ichi Nakahama; Yasufumi Shigeyoshi
    Brain research 1798 148129 - 148129 2022年11月 
    The localization and function of synaptotagmin (syt)17 in the suprachiasmatic nucleus (SCN) of the brain, which is the master circadian oscillator, were investigated. The Syt17 mRNA-containing neurons were mainly situated in the shell region while SYT17 immunoreactive cell bodies and neural fibers were detected in the core and shell of the SCN and the subparaventricular zone (SPZ). Further, electron microscopy analysis revealed SYT17 in the rough endoplasmic reticulum (rER), Golgi apparatus (G), and large and small vesicles of neurons. Syt17 mRNA expression in the SCN showed a circadian rhythm, and light exposure at night suppressed its expression. In addition, the free running period of locomotor activity rhythm was shortened in Syt17-deletion mutant mice. These findings suggest that SYT17 is involved in the regulation of circadian rhythms.
  • Yuji Kanazawa; Tatsuo Takahashi; Takashi Higuchi; Ryo Miyachi; Mamoru Nagano; Satoshi Koinuma; Yasufumi Shigeyoshi
    Medical Molecular Morphology 2022年09月
  • 継続的なストレッチングがヒラメ筋の基底板に与える影響
    金澤 佑治; 樋口 隆志; 宮地 諒; 長野 護; 鯉沼 聡; 重吉 康史
    日本筋学会学術集会プログラム・抄録集 8回 136 - 136 (一社)日本筋学会 2022年08月
  • Yuji Kanazawa; Mamoru Nagano; Satoshi Koinuma; Shinichi Sugiyo; Yasufumi Shigeyoshi
    Microscopy (Oxford, England) 71 4 245 - 248 2022年03月 
    We investigated the effect of aging on the basement membrane during post-injury muscle recovery. Using a rat model, we found that aging delayed muscle fiber and basement membrane recovery. In addition, expression of basement membrane-related factors peaked 7 days after muscle injury among both young and older rats. Peak expression of collagen IV synthetic factors decreased with age, whereas expression of the degradative factor was unaffected by age. These results suggest that age-related delays in post-injury muscle fiber and basement membrane recovery may be related to suppression of collagen IV synthetic factors.
  • Yuji Kanazawa; Mamoru Nagano; Satoshi Koinuma; Shinichi Sugiyo; Yasufumi Shigeyoshi
    Acta histochemica et cytochemica 54 5 167 - 175 2021年10月 
    The basement membrane (BM)-related factors, including collagen IV, are important for the maintenance and recovery of skeletal muscles. Aging impairs the expression of BM-related factors during recovery after disuse atrophy. Muscle activity facilitates collagen synthesis that constitutes the BM. However, the effect of endurance exercise on the BM of aged muscles is unclear. Thus, to understand the effect of endurance exercise on the BM of the skeletal muscle in aged rats, we prescribed treadmill running in aged rats and compared the differences in the expression of BM-related factors between the aged rats with and without exercise habits. Aged rats were subjected to endurance exercise via treadmill running. Exercise increased the mRNA expression levels of the BM-related factors, the area and intensity of collagen IV-immunoreactivity and the width of lamina densa in the soleus muscle of aged rats. These finding suggests that endurance exercise promotes BM construction in aged rats.
  • Mitsugu Sujino; Satoshi Koinuma; Yoichi Minami; Yasufumi Shigeyoshi
    Journal of biological rhythms 36 4 410 - 418 2021年08月 
    Heavy water lengthens the periods of circadian rhythms in various plant and animal species. Many studies have reported that drinking heavy water lengthens the periods of circadian activity rhythms of rodents by slowing the clock mechanism in the suprachiasmatic nucleus (SCN), the mammalian circadian center. The SCN clock is stable and robust against disturbance, due to its intercellular network. It is unclear whether this robustness provides resistance to the effects of heavy water. Here, we report that heavy water lengthened the rhythm period of clock gene expression of the SCN and peripheral tissues in vitro using a PERIOD2::LUCIFERASE bioluminescence reporter. Our results show that the period-elongation rate of the SCN is similar to those of other tissues. Therefore, the intercellular network of the SCN is not resistant to the period-elongation effect of heavy water.
  • Yoichi Minami; Tomoko Yoshikawa; Mamoru Nagano; Satoshi Koinuma; Tadamitsu Morimoto; Atsuko Fujioka; Keiichi Furukawa; Keisuke Ikegami; Atsuhiro Tatemizo; Kentaro Egawa; Teruya Tamaru; Taizo Taniguchi; Yasufumi Shigeyoshi
    The European journal of neuroscience 53 6 1783 - 1793 2021年03月 
    The circadian rhythms are endogenous rhythms of about 24 h, and are driven by the circadian clock. The clock centre locates in the suprachiasmatic nucleus. Light signals from the retina shift the circadian rhythm in the suprachiasmatic nucleus, but there is a robust part of the suprachiasmatic nucleus that causes jet lag after an abrupt shift of the environmental lighting condition. To examine the effect of attenuated circadian rhythm on the duration of jet lag, we established a transgenic rat expressing BMAL1 dominant negative form under control by mouse Prnp-based transcriptional regulation cassette [BMAL1 DN (+)]. The transgenic rats became active earlier than controls, just after light offset. Compared to control rats, BMAL1 DN (+) rats showed smaller circadian rhythm amplitudes in both behavioural and Per2 promoter driven luciferase activity rhythms. A light pulse during the night resulted in a larger phase shift of behavioural rhythm. Furthermore, at an abrupt shift of the light-dark cycle, BMAL1 DN (+) rat showed faster entrainment to the new light-dark cycle compared to controls. The circadian rhythm has been regarded as a limit cycle phenomenon, and our results support the hypothesis that modification of the amplitude of the circadian limit cycle leads to alteration in the length of the phase shift.
  • Yuji Kanazawa; Mamoru Nagano; Satoshi Koinuma; Shinichi Sugiyo; Yasufumi Shigeyoshi
    Biomedical research (Tokyo, Japan) 42 3 115 - 119 2021年 
    The basement membrane (BM), with collagen IV as a major component, plays an important role in the maintenance of muscle structure and its robustness. To investigate the effects of aging on factors related to BM construction, we compared the expression status of these factors in 3- and 20-month-old male Wistar rats. The expression levels of Col4a1 and Col4a2 (encoding collagen IV), Sparc (involved in collagen IV functionalization), and Mmp14 (a collagen IV degradation factor) were decreased. These results suggest that aging suppresses collagen IV synthetic and degradative factors and affects BM-related factors in the steady state.
  • 筋損傷後の基底板再構築における加齢の影響
    金澤 佑治; 長野 護; 鯉沼 聡; 筋野 貢; 南 陽一; 杉生 真一; 武田 功; 重吉 康史
    日本筋学会学術集会プログラム・抄録集 6回 75 - 75 日本筋学会 2020年12月
  • Yuji Kanazawa; Mamoru Nagano; Satoshi Koinuma; Mitsugu Sujino; Yoichi Minami; Shinichi Sugiyo; Isao Takeda; Yasufumi Shigeyoshi
    Connective tissue research 62 5 1 - 12 2020年07月 [査読有り]
     
    PURPOSE: Collagen IV is a component of the basement membrane (BM) that provides mechanical support for muscle fibers. In addition, transcription factor 4 (TCF4) is highly expressed in muscle connective tissue fibroblasts and regulates muscle regeneration. However, the expression of collagen IV and TCF4 (+) cells in response to exercise-induced muscle injury is not well-known. Here, we investigated the expression and localization of collagen IV and TCF4 (+) cells during the recovery process after muscle injury induced by different exercise loads. MATERIALS AND METHODS: Muscle injury was observed in the soleus muscle of young Wistar rats after 12 or 18 sets - downhill running (DR) on a treadmill. After running, the rats were permitted to recover for a period of 0.5 days, 2 days, or 7 days. RESULTS: Ectopic localization of collagen IV in injured muscle fibers was observed after DR, and the number increased at 0.5 days after 18 sets DR and at 2 days after 12 or 18 sets - DR as compared to the number observed at baseline. BM disruption was observed after DR. TCF4 (+) cells appeared in the inside and around injured muscle fibers at 0.5 day of recovery. After 18 sets DR, TCF4 (+) cells were more abundant for a longer period than that observed after 12 sets DR. CONCLUSIONS: DR induces BM disruption accompanied by muscle fiber damage. It is possible that BM destruction may be accompanied by muscle damage and that TCF4 (+) cells contribute to muscle fiber and BM recovery.
  • 筋損傷後に生じる骨格筋内の線維芽細胞による基底板構築
    金澤 佑治; 長野 護; 鯉沼 聡; 筋野 貢; 南 陽一; 杉生 真一; 武田 功; 重吉 康史
    日本筋学会学術集会プログラム・抄録集 5回 124 - 124 日本筋学会 2019年08月
  • Mamoru Nagano; Keisuke Ikegami; Yoichi Minami; Yuji Kanazawa; Satoshi Koinuma; Mitsugu Sujino; Yasufumi Shigeyoshi
    Brain research 1714 73 - 80 2019年07月 [査読有り]
     
    The suprachiasmatic nucleus (SCN) is the center of the mammalian circadian system. Environmental photic signals shifts the phase of the circadian rhythm in the SCN except during the dead zone, when the photic signal is gated somewhere on the way from the retina to the neurons in the SCN. Here we examined the phase of the dead zone after an abrupt delay of the LD cycles for several days by observing the mc-Fos induction in the SCN by light pulses. After an abrupt shift of the LD cycles, the dead zone showed a slow phase shift, about two hours per day, which was well corresponded with the slow phase shift of the rest-activity cycles. In our previous study we demonstrated that, after an abrupt shift of the LD cycles, the SCN showed transient endogenous desynchronization between shell and core regions that showed a slow and a rapid shift of the circadian rhythms, respectively. Therefore, the present findings on the phase shift of the dead zone after the LD cycles shift suggest that the phase of the dead zone is under the control of the timing signals from the shell region of the SCN.
  • Sujino M; Asakawa T; Nagano M; Koinuma S; Masumoto KH; Shigeyoshi Y
    Scientific reports 8 1 854 - 854 2018年01月 [査読有り]
     
    In mammals, the principal circadian oscillator exists in the hypothalamic suprachiasmatic nucleus (SCN). In the SCN, CLOCK works as an essential component of molecular circadian oscillation, and ClockΔ19 mutant mice show unique characteristics of circadian rhythms such as extended free running periods, amplitude attenuation, and high-magnitude phase-resetting responses. Here we investigated what modifications occur in the spatiotemporal organization of clock gene expression in the SCN of ClockΔ19 mutants. The cultured SCN, sampled from neonatal homozygous ClockΔ19 mice on an ICR strain comprising PERIOD2::LUCIFERASE, demonstrated that the Clock gene mutation not only extends the circadian period, but also affects the spatial phase and period distribution of circadian oscillations in the SCN. In addition, disruption of the synchronization among neurons markedly attenuated the amplitude of the circadian rhythm of individual oscillating neurons in the mutant SCN. Further, with numerical simulations based on the present studies, the findings suggested that, in the SCN of the ClockΔ19 mutant mice, stable oscillation was preserved by the interaction among oscillating neurons, and that the orderly phase and period distribution that makes a phase wave are dependent on the functionality of CLOCK.
  • Yuji Kanazawa; Keisuke Ikegami; Mitsugu Sujino; Satoshi Koinuma; Mamoru Nagano; Yuki Oi; Tomoya Onishi; Shinichi Sugiyo; Isao Takeda; Hiroshi Kaji; Yasufumi Shigeyoshi
    EXPERIMENTAL GERONTOLOGY 98 153 - 161 2017年11月 [査読有り]
     
    Aging is known to lead to the impaired recovery of muscle after disuse as well as the increased susceptibility of the muscle to damage. Here, we show that, in the older rats, reloading after disuse atrophy, causes the damage of the muscle fibers and the basement membrane (BM) that structurally support the muscle fibers. Male Wistar rats of 3-(young) and 20-(older) months of age were subjected to hindlimb-unloading for 2 weeks followed by reloading for a week. In the older rats, the soleus muscles showed necrosis and central nuclei fiber indicating the regeneration of muscle fibers. Furthermore, ectopic immunoreactivity of collagen IV, a major component of the BM, remained mostly associated with the necrotic appearance, suggesting that the older rats were impaired with the ability of repairing the damaged BM. Further, after unloading and reloading, the older rats did not show a significant alteration, although the young rats showed clear response of Col4a1 and Col4a2 genes, both coding for collagen IV. In addition, during the recovery phase, the young rats showed increase in the amount of Hsp47 and Sparc mRNA, which are protein folding-related factor genes, while the older rats did not show any significant variation. Taken together, our findings suggest that the atrophic muscle fibers of the older rats induced by unloading were vulnerable to the weight loading, and that attenuated reactivity of the BM-synthesizing fibroblast to gravity contributes to the fragility of muscle fibers in the older animals.
  • Gen Kurosawa; Atsuko Fujioka; Satoshi Koinuma; Atsushi Mochizuki; Yasufumi Shigeyoshi
    PLOS COMPUTATIONAL BIOLOGY 13 6 e1005501  2017年06月 [査読有り]
     
    Most biological processes accelerate with temperature, for example cell division. In contrast, the circadian rhythm period is robust to temperature fluctuation, termed temperature compensation. Temperature compensation is peculiar because a system-level property (i.e., the circadian period) is stable under varying temperature while individual components of the system (i.e., biochemical reactions) are usually temperature-sensitive. To understand the mechanism for period stability, we measured the time series of circadian clock transcripts in cultured C6 glioma cells. The amplitudes of Cry1 and Dbp circadian expression increased significantly with temperature. In contrast, other clock transcripts demonstrated no significant change in amplitude. To understand these experimental results, we analyzed mathematical models with different network topologies. It was found that the geometric mean amplitude of gene expression must increase to maintain a stable period with increasing temperatures and reaction speeds for all models studied. To investigate the generality of this temperature-amplitude coupling mechanism for period stability, we revisited data on the yeast metabolic cycle (YMC) period, which is also stable under temperature variation. We confirmed that the YMC amplitude increased at higher temperatures, suggesting temperature-amplitude coupling as a common mechanism shared by circadian and 4 h-metabolic rhythms.
  • Satoshi Koinuma; Hiroshi Kori; Isao T Tokuda; Kazuhiro Yagita; Yasufumi Shigeyoshi
    PloS one 12 7 e0181223  2017年 [査読有り]
     
    The circadian system has been regarded as a limit cycle oscillator constructed by the integrated interaction of clock genes and proteins. Here, we investigated a mammalian circadian oscillation geometrically before and after a perturbation. We detected the singular point and transition from a type 1 to type 0 phase response curve (PRC) and determined the embedding dimension to show how many variables are needed to describe the limit cycle oscillation and relaxation process after a perturbation. As a perturbation, forskolin (FK) was administered to Rat-1 cells expressing the Per2::luc gene. By broadly and finely changing the phase and strength of the perturbation, we detected the transition of the PRC from type 1 to type 0 and a possible singular transition point, the property of which agreed quite well with our numerical simulation of the noisy Goodwin model, a simple yet canonical model for the transcription-translation feedback loop of the core clock genes. Furthermore, we estimated the embedding dimension of the limit cycle before and after the perturbation. The trajectory of the limit cycle was embedded in two dimensions but with the perturbation of the state point moved out of the trajectory, the relaxation process was generally embedded in higher dimensions. The average number of embedding dimensions at each dose of FK increased as the FK dose increased but most of the relaxation process was generally embedded within four dimensions. These findings support the existence of a circadian limit cycle oscillator in mammalian cells and suggest that a small number of variables determine the relaxation process after a perturbation.
  • Masato Nakajima; Satoshi Koinuma; Yasufumi Shigeyoshi
    BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS 464 1 354 - 359 2015年08月 [査読有り]
     
    In the intracellular environment, the circadian oscillator is exposed to molecular noise. Nevertheless, cellular rhythms are robust and show almost constant period length for several weeks. To find which molecular processes modulate the stability, we examined the effects of a sublethal dose of inhibitors for processes in the molecular clock. Inhibition of PER1/2 phosphorylation by CKI epsilon/delta led to reduced amplitude and enhancement of damping, suggesting that inhibition of this process destabilized oscillation. In contrast, moderate inhibition of translation led to stabilization of the circadian oscillation. Moreover, inhibition of translation also reduced magnitude of phase shift. These results suggest that some specific molecular processes are crucial for stabilizing the circadian rhythm, and that the molecular clock may be stabilized by optimizing parameters of some crucial processes in the primary negative feedback loop. Moreover, our findings also suggested that rhythm stability is closely associated with phase stability against stimuli. (C) 2015 Elsevier Inc. All rights reserved.
  • Yoshihiko Fujita; Satoshi Koinuma; Marco A. De Velasco; Jan Bolz; Yosuke Togashi; Masato Terashima; Hidetoshi Hayashi; Takuya Matsuo; Kazuto Nishio
    PLOS ONE 9 4 e94772  2014年04月 [査読有り]
     
    The tissue distribution and function of hemoglobin or myoglobin are well known; however, a newly found cytoglobin (CYGB), which also belongs to the globin family, remains to be characterized. To assess its expression in human malignancies, we sought to screen a number of cell lines originated from many tissues using northern blotting and real time PCR techniques. Unexpectedly, we found that several, but not all, melanoma cell lines expressed CYGB mRNA and protein at much higher levels than cells of other origins. Melanocytes, the primary origin of melanoma, also expressed CYGB at a high level. To verify these observations, immunostaining and immunoblotting using anti-CYGB antibody were also performed. Bisulfite-modified genomic sequencing revealed that several melanoma cell lines that abrogated CYGB expression were found to be epigenetically regulated by hypermethylation in the promoter region of CYGB gene. The RNA interference-mediated knockdown of the CYGB transcript in CYGB expression-positive melanoma cell lines resulted in increased proliferation in vitro and in vivo. Flow cytometric analysis using 2'-, 7'-dichlorofluorescein diacetate (DCFH-DA), an indicator of reactive oxygen species (ROS), revealed that the cellular ROS level may be involved in the proliferative effect of CYGB. Thus, CYGB appears to play a tumor suppressive role as a ROS regulator, and its epigenetic silencing, as observed in CYGB expression-negative melanoma cell lines, might function as an alternative pathway in the melanocyte-to-melanoma transition.
  • Satoshi Koinuma; Takeshi Asakawa; Mamoru Nagano; Keiichi Furukawa; Mitsugu Sujino; Koh-Hei Masumoto; Yoshihiro Nakajima; Seiichi Hashimoto; Kazuhiro Yagita; Yasufumi Shigeyoshi
    EUROPEAN JOURNAL OF NEUROSCIENCE 38 6 2832 - 2841 2013年09月 [査読有り]
     
    The suprachiasmatic nucleus (SCN) is the mammalian circadian rhythm center. Individual oscillating neurons have different endogenous circadian periods, but they are usually synchronized by an intercellular coupling mechanism. The differences in the period of each oscillating neuron have been extensively studied; however, the clustering of oscillators with similar periods has not been reported. In the present study, we artificially disrupted the intercellular coupling among oscillating neurons in the SCN and observed regional differences in the periods of the oscillating small-latticed regions of the SCN using a transgenic rat carrying a luciferase reporter gene driven by regulatory elements from a per2 clock gene (Per2::dluc rat). The analysis divided the SCN into two regions - a region with periods shorter than 24h (short-period region, SPR) and another with periods longer than 24h (long-period region, LPR). The SPR was located in the smaller medial region of the dorsal SCN, whereas the LPR occupied the remaining larger region. We also found that slices containing the medial region of the SCN generated shorter circadian periods than slices that contained the lateral region of the SCN. Interestingly, the SPR corresponded well with the region where the SCN phase wave is generated. We numerically simulated the relationship between the SPR and a large LPR. A mathematical model of the SCN based on our findings faithfully reproduced the kinetics of the oscillators in the SCN in synchronized conditions, assuming the existence of clustered short-period oscillators.
  • Mitsugu Sujino; Keiichi Furukawa; Satoshi Koinuma; Atsuko Fujioka; Mamoru Nagano; Masayuki Iigo; Yasufumi Shigeyoshi
    ENDOCRINOLOGY 153 5 2277 - 2286 2012年05月 [査読有り]
     
    The suprachiasmatic nucleus is the master circadian clock and resets the peripheral clocks via various pathways. Glucocorticoids and daily feeding are major time cues for entraining most peripheral clocks. However, recent studies have suggested that the dominant timing factor differs among organs and tissues. In our current study, we reveal differences in the entrainment properties of the peripheral clocks in the liver, kidney, and lung through restricted feeding (RF) and antiphasic corticosterone (CORT) injections in adrenalectomized rats. The peripheral clocks in the kidney and lung were found to be entrained by a daily stimulus from CORT administration, irrespective of the meal time. In contrast, the liver clock was observed to be entrained by an RF regimen, even if daily CORT injections were given at antiphase. These results indicate that glucocorticoids are a strong zeitgeber that overcomes other entrainment factors regulating the peripheral oscillators in the kidney and lung and that RF is a dominant mediator of the entrainment ability of the circadian clock in the liver. (Endocrinology 153: 2277-2286, 2012)
  • Kazuhiro Yagita; Kyoji Horie; Satoshi Koinuma; Wataru Nakamura; Iori Yamanaka; Akihiro Urasaki; Yasufumi Shigeyoshi; Koichi Kawakami; Shoichi Shimada; Junji Takeda; Yasuo Uchiyama
    PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA 107 8 3846 - 3851 2010年02月 [査読有り]
     
    The molecular oscillations underlying the generation of circadian rhythmicity in mammals develop gradually during ontogenesis. However, the developmental process of mammalian cellular circadian-oscillator formation remains unknown. In differentiated somatic cells, the transcriptional-translational feedback loops (TTFL) consisting of clock genes elicit the molecular circadian oscillation. Using a bioluminescence imaging system to monitor clock gene expression, we show here that the circadian bioluminescence rhythm is not detected in the mouse embryonic stem (ES) cells, and that the ES cells likely lack TTFL regulation for clock gene expression. The circadian clock oscillation was induced during the differentiation culture of mouse ES cells without maternal factors. In addition, reprogramming of the differentiated cells by expression of Sox2, KIf4, Oct3/4, and c-Myc genes, which were factors to generate induced pluripotent stem (iPS) cells, resulted in the re-disappearance of circadian oscillation. These results demonstrate that an intrinsic program controls the formation of the circadian oscillator during the differentiation process of ES cells in vitro. The cellular differentiation and reprogramming system using cultured ES cells allows us to observe the circadian clock formation process and may help design new strategies to understand the key mechanisms responsible for the organization of the molecular oscillator in mammals.
  • Satoshi Koinuma; Kazuhiro Yagita; Atsuko Fujioka; Naoyuki Takashima; Toru Takumi; Yasufumi Shigeyoshi
    FEBS LETTERS 583 2 413 - 418 2009年01月 
    The circadian rhythm can be reset by a variety of substances. Prostaglandin J(2) (PGJ(2)) is one such substance and resets the circadian rhythm in fibroblasts. In our current study, we examined the phase-dependent phase shift following PGJ(2) treatment using a real-time luciferase luminescence monitoring system. In the phase response curves, we observed 12 h differences in the times of peaks in comparison with the same analysis for forskolin. Quanti. cation of clock gene mRNAs following PGJ(2) administration additionally revealed a rapid decrease in the Per1, Rev-erbA alpha and Dbp levels. Our current findings thus suggest that PGJ(2) resets the peripheral circadian clock via a mechanism that is distinct from that used by forskolin (FK). (C) 2008 Federation of European Biochemical Societies. Published by Elsevier B. V. All rights reserved.
  • Kazuhiro Yagita; Iori Yamanaka; Satoshi Koinuma; Yasufumi Shigeyoshi; Yasuo Uchiyama
    ACTA HISTOCHEMICA ET CYTOCHEMICA 42 3 89 - 93 2009年 [査読有り]
     
    The Japan Society of Histochemistry and Cytochemistry In mammalian circadian rhythms, the transcriptional-translational feedback loop (TTFL) consisting of a set of clock genes is believed to elicit the circadian clock oscillation. The TTFL model explains that the accumulation and degradation of mPER and mCRY proteins control the period-length ( tau) of the circadian clock. Although recent studies revealed that the Casein Kinase I epsilon delta (CKI epsilon delta) regurates the phosphorylation of mPER proteins and the circadian period-length, other kinases are also likely to contribute the phosphorylation of mPER. Here, we performed small scale screening using 84 chemical compounds known as kinase inhibitors to identify candidates possibly affecting the circadian period-length in mammalian cells. Screening by this high-throughput real-time bioluminescence monitoring system revealed that the several chemical compounds apparently lengthened the cellular circadian clock oscillation. These compounds are known as inhibitors against kinases such as Casein Kinase II (CKII), PI3-kinase (PI3K) and c-Jun N-terminal Kinase (JNK) in addition to CKIed. Although these kinase inhibitors may have some non-specific effects on other factors, our mini screening identified new candidates contributing to period-length control in mammalian cells.
  • Megumi Yasuda; Junko Matsubara; Harufumi Yamasaki; Yoshihiko Fujita; Hiroyoshi Konishi; Satoshi Koinuma; Shigeru Taketani; Yoshitaka Horiuchi; Hiroshi Utsumi; Yoshiko Yasuda
    International Journal of Clinical Oncology 12 6 455 - 462 2007年12月 [査読有り]
     
    Background. Erythropoietin supports the survival of erythroblasts. We previously demonstrated that 24 malignant human cell lines expressed erythropoietin and its receptor and that erythropoietin secretion was enhanced under anoxia. In this study, we examined the viability of 22 of these cell lines excluding two leukemia cell lines under anoxia. Methods. Twenty-two cancer cell lines of various origins were cultured under anoxia or normoxia for 4 days, and their viability was examined at 1-day intervals. The levels of lactate and ATP were measured. The expressions of hypoxia-inducible transcription factor 1α (HIF-1α) and Bcl-2 family proteins were examined by western blotting analysis. The cellular and mitochondrial features were examined by microscopy. Results. Eleven of the 22 cancer cell lines examined showed 80% to 100% cell viability after 4 days under anoxia 2 cell lines showed similar viability for 3 days, 3 cell lines showed similar viability for 2 days, and 6 cell lines showed similar viability for 1 day or less. These 11 death-resistant cell lines, which secrete various amounts of erythropoietin under anoxia, produced significantly more lactate during 2 days under anoxia than under normoxia, with ATP levels about 60% of those before anoxia. ATP returned to the normal level when normoxia was restored after 4 days of anoxia. However, the nonresistant cell lines responded to anoxia by yielding significantly more lactate without a reduction of the ATP level. The expression patterns of Bcl-2 family proteins revealed that apoptosis-inhibiting signals predominated over proapoptotic signals in the death-resistant cells under anoxia. Conclusion. The majority of the cancer cell lines examined survived under anoxia in vitro, through the Pasteur effect, in a dormant state without direct support of erythropoietin. © 2007 The Japan Society of Clinical Oncology.
  • Iori Yamanaka; Satoshi Koinuma; Yasufumi Shigeyoshi; Yasuo Uchiyama; Kazuhiro Yagita
    FEBS LETTERS 581 21 4098 - 4102 2007年08月 
    In mammals, mCRY proteins are essential and are major negative elements in circadian feedback loops. In this study, robust circadian clock oscillation was present even under conditions with constitutive over-expression of mCry1 in rat-1 cells. Rat-1 cells were produced to stably express mPer2 promoter-driven luciferase reporter, in which mCry1 was overexpressed under a tetracycline-dependent gene expression (Tet-On) system. Using these cells, we show that circadian clock oscillations in rat-1 fibroblasts persist when the mCRY1 protein constitutively accumulates in the nuclei. (c) 2007 Federation of European Biochemical Societies. Published by Elsevier B.V. All rights reserved.
  • 安田 佳子; 藤田 至彦; 松尾 拓哉; 鯉沼 聡; 小野崎 美絵; 原 聡; 塩崎 均; 中村 幸雄; 武者 晃永; 田崎 啓; 内海 博司; 橋本 光正; 小川 和宏; 藤田 博美
    Carcinogenesis 24 6 1021 - 1029 Irl Press At Oxford University Press 2003年06月 
    エリスロポエチンが24種のヒト癌細胞株においてその受容体と共にmRNAを発現し、この情報伝達が腫瘍における成長と血管新生に関与していることをヌードマウスにおける移植腫瘍で明らかにした。(英文)
  • S Koinuma; Y Umesono; K Watanabe; K Agata
    GENE EXPRESSION PATTERNS 3 1 21 - 27 2003年03月 
    Recent accumulating evidence revealed that planarian central nervous system (CNS) has numerous functional domains distinguished by a large number of neural markers, suggesting that primitive animals which developed CNS already had the framework of the brain development. It is of interest to investigate genes which have been acquired at an early stage of evolution for brain pattern formation. One such candidate is FoxG1 (BF-1), specifically expressed in the telencephalon and implicated in brain development. We identified a FoxG1 (BF-1) homolog gene in planarians (DjFoxG). We also identified a FoxD class gene, DjFoxD. DjFoxG is expressed in the body and brain, with strong expression in the mesenchyme surrounding the gut. During regeneration, an intense anterior signal is detected, but this is not restricted to the head. DjFoxD is expressed in the mid-apex of the head, between the two lobes of the brain. Strong expression was detected in the mid-anterior blastema. Thus, FoxG and FoxD homologs do exist in planarians, but are regulated differently than those in vertebrates. (C) 2003 Elsevier Science B.V. All rights reserved.
  • Y Saito; S Koinuma; K Watanabe; K Agata
    DEVELOPMENTAL DYNAMICS 226 2 334 - 340 2003年02月 
    We investigated how planarians organize their left-right axis by using ectopic grafting. Planarians have three body axes: anteroposterior (A-P), dorsoventral (134), and left-right (L-R). When a small piece is implanted into an ectopic region along the A-P and D-V axes, intercalary structures are always formed to compensate for positional gaps. There are two hypotheses regarding L-R axis formation in this organism: first, that the left and right sides of the animal may be recognized as different parts, and L-R intercalation can induce midline structures (asymmetry hypothesis); second, that both sides may have symmetrical positional values, and mediolateral (M-L) intercalation creates positional values along the L-R axis (symmetry hypothesis). We performed ectopic grafting experiments in the head region of the planarian, Dugesia japonica, to examine these hypotheses. A left lateral fragment containing a left auricle was implanted into the medial region of the host. Ectopic structures were always formed only on the left side of the graft, where lateral tissues abutted onto the medial tissues. However, no morphologic change was induced on the right side of the graft, where left-sided tissues faced onto right-sided tissues. Molecular marker analyses indicated that ectopic structures formed on the left side of the graft were induced by M-L intercalation, supporting the "symmetry hypothesis." When the midline tissues were implanted into a lateral region, they induced a complete ectopic head, demonstrating that M-L intercalation may be sufficient to establish the L-R axis in planarians. (C) 2003 Wiley-Liss, Inc.
  • S Koinuma; Y Umesono; K Watanabe; K Agata
    GENE 259 1-2 171 - 176 2000年12月 
    We have isolated a planarian Forkhead box A (FoxA, a new name for a gene group containing HNF3 alpha,beta,gamma)-related gene, DjFoxA, and examined its spatial and temporal distribution in both intact and regenerating planarians by in situ hybridization. In intact worms, DjFoxA is specifically expressed in the cells participating in pharynx development in the region surrounding the pharynx, which is located in the central portion of the body. During regeneration, DjFoxA-positive cells appear in the pharynx-forming region and migrate to the midline to form a pharynx rudiment. These results suggest that DjFoxA is specifically expressed in the cells participating in pharynx formation and has an evolutionarily conserved function in digestive tract formation. (C) 2000 Elsevier Science B,V. All rights reserved.

書籍

  • 顕微鏡, 時間差を捉える哺乳類体内時計中枢
    重吉 康史; 長野 護; 升本 宏平; 鯉沼 聡 (担当:共著範囲:)社団法人日本顕微鏡学会 2012年 
    視交叉上核（SCN）は，視交叉の直上に存在する一組の神経核であり，哺乳類概日リズムの中枢である．SCN は末梢時計を制御することだけでなく，外界の光環境の変化を認識する機構を備えている．概日リズムはリミットサイクルとよばれる物理現象と考えられており，視交叉上核における概日リズム発振細胞の振る舞いに理論的裏付けを与えている．視交叉上核の時計の位相を大きく変動させる入力は光である．光反応部と非光反応部をそなえる視交叉上核の解剖学的構築が時差ぼけの原因となっている．非光反応部では概日リズムが最大で1 日2 時間程度しかシフトしないため環境の明暗周期に同期するのに日数を要する．これが時差ぼけ（時差症候群）である．また視交叉上核内部には位相波とよばれる現象が現れ，同期を維持しながら日長を振動子間の位相差として視交叉上核内に蓄えるシステムであることが明らかになって来た．

講演・口頭発表等

  • 哺乳類体内時計中枢における領域的周期解析  [通常講演]
    鯉沼 聡; 長野 護; 古河恵一; 重吉 康史
    第87回日本解剖学会近畿支部学術集会 2012年12月 兵庫県西宮市 第87回日本解剖学会近畿支部学術集会
     
    哺乳類概日リズムの中枢である視交叉上核(SCN)は、構成するそれぞれの神経細胞が固有の周期を持って概日リズムを発振している。細胞間の同期シグナルによって等周期の概日リズムを刻んでいる。一方、位相についてはサブ領域間で異なり、背側部の内側から外側に向かって位相波を生じていることを時計遺伝子Per1, Per2の発現解析により明らかになっている。 SCNの細胞間の同期にはcAMPによる位相伝達が必要であることが報告されていることから、今回、このシグナル伝達系を撹乱した際にSCN内の周期や位相がどのような影響を受けるかについて検索した。 （方法）新生児Per2::Lucラットの冠状断SCNスライスを作製し、その発光を冷却CCDカメラで経時的に記録した。cAMPシグナルを受容体非依存的に活性化するForskolinをSCNに継続的に作用させることで同期シグナルを撹乱した。周期と位相の解析には、SCNが外接するような格子状の長方形を設定し、各領域における発光の振動をsineの減衰
  • 視交叉上核における周期分布と位相波形成  [通常講演]
    鯉沼 聡; 長野 護; 古河恵一; 筋野 貢; 升本 宏平; 重吉 康史; 浅川 剛; 八木田和弘
    第19回日本時間生物学会学術大会 2012年09月 札幌市 第19回日本時間生物学会学術大会
     
    哺乳類体内時計の中枢である視交叉上核（SCN）は構成する神経細胞が同期し、概日のリズムを発振する。これらの細胞は個々に解離した状態では様々な周期を示すことが知られているが、それらがSCNでどのように分布しているかは不明であった。我々はラットPer2::lucのSCNスライスにcAMP合成酵素であるアデニル酸シクラーゼを活性化するホルスコリンを継続的に添加した際の周期への影響を測定した。観察したSCNの画像を格子状に分割し、それぞれの区画においてlucの発光が示す振動を解析すると、SCNの同期状態が失われていることを発見した。この時、24h未満の周期を持つ短周期の領域（SPR）はSCNの内側の小領域に限局し、24時間よりも長周期の領域（LPR）は外側に存在するという領域特異性を持っていた。興味深いことに、SPRはSCNでPerの発現が内側から外側へと位相差を持って伝播する位相波の起点領域と一致していた。また、Per1, Per2の発現解析からこの位相差は短日条件から長日条件
  • REGIONAL PERIOD DIFFERENCE THAT GENERATES A PHASE GRADIENT IN THE MAMMALIAN CIRCADIAN CENTER  [通常講演]
    重吉 康史; 鯉沼 聡; 升本 宏平; 長野 護; 古河恵一; 浅川剛; 八木田和弘
    第三回世界時間生物学会（World congress of chronobiology） 2011年05月 メキシコ プエブラ 第三回世界時間生物学会（World congress of chronobiology）
     
    視交叉上核における時差ぼけと視交叉上核背側部の周期の異なる領域について述べた。
  • グルココルチコイド刺激による肝腎末梢時計の位相変化の違い  [通常講演]
    筋野 貢; 古河恵一; 鯉沼 聡; 藤岡 厚子; 長野 護; 重吉 康史; 飯郷雅之
    日本時間生物学会 2010年11月 東京 日本時間生物学会
     
    視交叉上核からの位相情報を末梢時計に伝える主要な因子の１つに、グルココ ルチコイドがある。我々は末梢時計の位相制御におけるグルココルチコイドの関 与を調べるために、以下の実験を行った。 内因性のグルココルチコイドの影響を避けるため、実験にはADXラットを用い た。7日間にわたり、本来の内因性リズムとは逆位相であるZT0.5にコルチコステ ロン3mg/kgまたは27mg/kgを投与し、7日目にサンプリングを行った。肝臓、腎臓 のrPer1, rPer2, rCry1, rBmal1mRNA量を測定したところ、肝臓ではいずれの遺 伝子の発現リズムの位相も対照群と変化が見られなかった。しかし、腎臓では rPer2, rCry1, rBmal1の遺伝子発現リズムが対照群とは逆位相に変化していた。 肝臓の末梢時計は位相の変化が見られなかったことから、他の同調因子によって 位相が固定されていることが示された。我々はこの同調因子を摂食性のものと考 え、次にZT4-7の制限給餌とZT11.5のコルチコステロ
  • A mechanism coupling two major subregions of the mammalian central circadian pacemaker  [通常講演]
    重吉 康史; 鯉沼 聡; 長野 護; 八木田 和弘
    米国神経科学学会 2010年11月 サンディエゴ 米国神経科学学会
     
    視交叉上核の腹外側部と背内側部の同期を保つメカニズムを明らかにするために、micropunchを用いてDMSCNとVLSCNのRNAを採取し、広範囲の遺伝子発現分析を行った。その結果、VIPとVpac2レセプターが抽出された。in situ hybridizationによってVIPとVpac2レセプターmRNAがVLSCNとDMSCNに限定されることが証明された。培養SCNにVIPとVPAC2作用薬を作動させた。すると、DMSCNとVLSCNを分離することによって、DMSCNのみ10時間もの大きなシフトを示した。VIPとVpac2システムがおそらくLDサイクル・シフトの後の視交叉上核再同期のメディエーターであることを示唆する。
  • Mathematical model of suprachiasmatic nucleus to describe the asymmetric resynchronization after an abrupt shift of the light: dark cycle  [通常講演]
    浅川 剛; 重吉 康史; 鯉沼 聡; 升本 宏平; 長野 護
    米国神経学会 2010年11月 サンディエゴ 米国神経学会
     
    時差ぼけの際に体内時計中枢である視交叉上核の腹外側部と背内側部の脱同期が生じる。それが同期状態になるまでに要する期間が前進して同期する場合と、後退して同期する場合で異なることが知られている。この現象について、シミュレーションによって、解析を行った。
  • 視交叉上核組織切片培養における細胞間同期機構の解析  [通常講演]
    鯉沼 聡; 長野 護; 古河 惠一; 重吉 康史; 八木田 和弘; 大橋 陽子; 橋本 誠一
    第17回日本時間生物学会学術大会 2010年11月 東京 第17回日本時間生物学会学術大会
     
    視交叉上核(SCN)は網膜から直接投射する腹外側部(VLSCN)と投射のない背内側部(DMSCN)に分けられ、これらが強固に同期していることが知られている。しかし、SCN組織切片を作製し、長期間培養すると安定した振動の後に、やがて振動の減衰が観察される。このことは薬物添加による再同調では振動が回復することから、細胞間の脱同期の結果と考えられる。 今回、SCN切片作製後に各領域の周期変化を追跡することで、細胞間がどのように脱同期するかを観察した。実験はmPer2::lucラットのSCN組織培養を作製し、細胞レベルの発光をCCDカメラによって経時的に捉えることによって周期を測定した。 この結果、切片作製僅か数日後において周期が大きく異なる細胞が現れた。このときDMSCNの最背側部では24時間よりも短い周期の細胞が、またVLSCNでは24時間よりも長周期の細胞が存在した。さらに新生児SCNにおいて同様の解析を行ったところ、成体とは異なりDM-VL間は切片作製後も長期間同期
  • 視交叉上核における領域間同期機構の探索―ペプチド産生細胞の働きー  [通常講演]
    長野 護; 重吉 康史; 鯉沼 聡; 升本 宏平
    第17回日本時間生物学会学術大会 2010年11月 東京 第17回日本時間生物学会学術大会
     
    視交叉上核(SCN)の個々の神経細胞は細胞間同期が存在しなければ、多様な周期の概日リズムを発振することが明らかになっている。よって、SCNが単一周期を発振するためには細胞間の同期を必要とする。今回、ペプチド受容体の局在を検討することによってSCNにおける領域間同期機構を検討した。SCNは、網膜からの投射がある腹外側部(VLSCN)と投射のない背内側部(DMSCN)に区分され、VLSCNにはVIP、GRP産生細胞が、DMSCNにはAVP産生細胞が局在する。そこで、これらの受容体であるVIP受容体 (VPAC2)、AVP受容体(V1a)、GRP受容体(GRPR)の局在をin situ hybridization 法を用いてラットSCNにおいて検討した。その結果、V1a mRNA発現細胞は主にDMSCNに強く発現した。また、VPAC2 mRNA発現細胞はDMSCNおよびVLSCN内の背側領域、GRPR mRNA発現細胞はVLSCNに密に局在した。これらの結果は、VIP産生細胞がVLSCNからDMSCNへの情報伝達に関与していることを示す。さらにAVPとGRP産生細胞はそれぞれDMSCNおよび、VLSCNにおけるautocrineまたはpara
  • 視交叉上核における領域間カップリング機構-哺乳類体内時計中枢固有の位相情報伝達様式―  [通常講演]
    長野 護; 重吉 康史; 鯉沼 聡
    第115回日本解剖学会全国学術集会 2010年03月 岩手 第115回日本解剖学会全国学術集会
     
    体内時計の中枢である視交叉上核(SCN)は、網膜からの投射がある腹外側部(VLSCN)と投射のない背内側部(DMSCN)に区分される。急激な明暗サイクルのシフトに対してVLSCNの概日リズムは１日で新しい明暗条件に同調するが、DMSCNはより日数を費やして位相変位して再同調に至る。この再同調は、VLSCNの位相にDMSCNが引き込まれる様式になっており、VLSCNから DMSCNへの一方向性の位相情報の伝達様式を示唆する。そこで、VLSCNからDMSCNへ作用する伝達物質を同定するために各領域の包括的遺伝子解析を行い、DMSCNに有意に高く発現している遺伝子を検索した。その結果、VIPの受容体であるVPAC2がDMSCNに強く発現していた。さらに、in situ hybridization法によってVPAC2 mRNA発現細胞はDMSCNのみに密に存在することが確認できた。VLSCNにはVIPが強く発現していることから、VLSCNからDMSCNにVIPがVPAC2受容体を介して位相情報の伝達を行っていることが示唆された。
  • 哺乳類体内時計中枢における領域特異的入力応答  [通常講演]
    鯉沼 聡; 長野 護; 重吉 康史; 八木田 和弘; 橋本 誠一
    日本分子生物学会第32回年会 2009年12月 横浜市 日本分子生物学会第32回年会
     
    【目的】光刺激に対する視交叉上核（SCN）は網膜からの直接の投射が存在する腹外側部（VLSCN）と投射のない背内側部（DMSCN）に分けられる。すでに我々は、この２つの領域の概日リズムが明暗サイクルのシフトによって脱同期すること、それが原因で時差症候群を引き起こしていることを明らかにしている（J. Neurosice. Nagano et al. 2003）。今回、VLSCNとDMSCNとの外部入力に対する応答の差異がどこに起因するのかを検討した。【方法】mPer2 promoterの制御下でluciferase遺伝子を発現するラットSCNの組織スライス培養を作製し、発光を経時的にモニターすることによって、概日リズムを捉えた。組織スライス培養にadenylate cyclaseを賦活化するforskolinを作用させ、概日リズムの変化を微量光測定装置およびCCDカメラを用いて検討した。一方でラット VLSCNとDMSCNの組織を個別にパンチアウトしたのちRNAを採取し、DNAマイクロアレイによって発現解析を行った。得られた結果から領域特異的に発現する受容体
  • 腎臓の末梢時計におけるグルココルチコイドの影響  [通常講演]
    筋野 貢; 古河恵一; 藤岡 厚子; 鯉沼 聡; 長野 護; 重吉 康史; 飯郷雅之
    第16回日本時間生物学会学術大会合同大会 2009年10月 大阪 第16回日本時間生物学会学術大会合同大会
     
    視交叉上核からの位相情報を伝える制御因子には様々なものが報告され ているが、主要な因子の１つとして副腎から分泌されるグルココルチコイドがあ る。我々はグルココルチコイドが末梢臓器の時計機構に与える影響を調べるため に、以下の実験を行った。 副腎を除去(ADX)したラットを作成し、対照群と共に一日を通して4時間おきに6 点でサンプリングを行った。肝臓、腎臓からmRNAを抽出し、定量的PCR法で時計 遺伝子rPer1, rPer2, rCry1, rBmal1のmRNA量の日内変動を測定した。その結 果、いずれの遺伝子とも位相に変化は見られなかったが、ADXラットのrPer1は肝 臓、腎臓ともに日内変動の振幅が大幅に減衰していた。rPer2, rCry1, rBmal1 は、肝臓では大きな変化が見られなかった。しかし、興味深いことに腎臓では日 内変動の振幅が大きく減衰していた。 次に、末梢時計の位相制御におけるグルココルチコイドの関与を調べた。内因性 のグルココルチコイドの影響を
  • ラットにおける中枢時計の入力応答性―視交叉上核組織切片を用いた検討  [通常講演]
    鯉沼 聡; 長野 護; 重吉 康史; 八木田 和弘; 橋本 誠一
    第16回日本時間生物学会学術大会 2009年10月 大阪市 第16回日本時間生物学会学術大会
     
    視交叉上核(SCN)は網膜から直接の投射が終止する腹外側部(VL-SCN)と直接の投射のない背内側部(DM－SCN)の領域に明瞭に区分される。生物の体内時間に対して明暗周期を大きく変動させると、VL-SCNにおける時計遺伝子の発現リズムは新たな明暗周期に短時間で同調するのに対し、DM-SCNにおける同調には長時間を要するため、このことが時差症候群あるいは時差ぼけの原因になることを我々はこれまでに示してきた。しかしながらSCN内における領域的な同調様式の違いがどのように生じるかについてはまだ明らかになっていない。今回我々はmPer2::lucを発現するラットを用い、SCNの組織スライス培養を作成することで刺激に対するSCNの反応性を検索した。まず、cAMPのシグナル経路を賦活化するforskolinをSCNに作用させ、luciferineの概日発光リズムを微量光測定装置によって測定することで位相応答を調べたところ、forskolinへの刺激応答には明確な位相依存性が存在することが明らかになった。次に、mPer
  • Modeling of the generalized photic Perturbation  [通常講演]
    浅川 剛; 重吉 康史; 鯉沼 聡; 長野 護
    IX.Congeress of the European Biological Rhythm for, Chronobiology 2009年08月 Strassbourg, France IX.Congeress of the European Biological Rhythm for, Chronobiology
     
    時差ぼけの際に視交叉上核の腹外側部と背内側部が脱同期し、背内側部の位相の変位が遅延して、時差ぼけ症候を生じることが知られている。これらの時日から２つの振動体を視交叉上核に想定して、数理モデルを作成した。時差ぼけの修復、すなわち視交叉上核の再同期にかかる日数は後退に比較して、前進に日数をより要することが知られている。視交叉上核の遺伝子発現を忠実に再現しようと、非線形性を強める課程で、前進と後退の非対称性が表れた。
  • Distinct oscillation characteristics among subregions of the suprachiasmatic nucleus.  [通常講演]
    重吉 康史; 鯉沼 聡; 橋本誠一
    International Symposium on Biological Rhythm, Sapporo, 2009年08月 札幌 International Symposium on Biological Rhythm, Sapporo,
     
    視交叉上核が日の長さを記憶し、それに伴って動物の行動に変化が生じることが知られている。視交叉上核にはMオシレーターとEオシレーターが存在し、その二つの振動子の位相差が調整されることによって、行動に変化が生じると考えられている。さて、視交叉上核は腹外側部と背内側部に別れる。我々は、背内側部が日長によって、その内側と外側部の位相差が拡大することを発見した。すなわちMオシレーターとEオシレーターがこの位相が乖離した２つの部分で構成されている可能性が高い。さらに、どうして、このような位相差が生まれるかについて、モデルを作成した。
  • Two distinct oscillators in the suprachiasmatic nucleus  [通常講演]
    重吉 康史; 鯉沼 聡; 長野 護; 浅川 剛
    IX. Congress of the European Biological Rhythm for Chronobiology 2009年 Strassbourg, France IX. Congress of the European Biological Rhythm for Chronobiology
     
    視交叉上核が日の長さを記憶し、それに伴って動物の行動に変化が生じることが知られている。視交叉上核にはMオシレーターとEオシレーターが存在し、その二つの振動子の位相差が調整されることによって、行動に変化が生じると考えられている。さて、視交叉上核は腹外側部と背内側部に別れる。我々は、背内側部が日長によって、その内側と外側部の位相差が拡大することを発見した。すなわちMオシレーターとEオシレーターがこの位相が乖離した２つの部分で構成されている可能性が高い。さらに、どうして、このような位相差が生まれるかについて、モデルを作成した。
  • 腎臓の時計遺伝子発現にたいするグルココルチコイドの影響  [通常講演]
    筋野 貢; 古河恵一; 藤岡 厚子; 鯉沼 聡; 長野 護; 重吉 康史; 飯郷雅之
    第１５回日本時間生物学会学術大会 2008年11月 岡山 第１５回日本時間生物学会学術大会
     
    我々はグルココルチコイドの時刻情報伝達因子としての性質に注目し、 その血中濃度の日内リズムが臓器にリズム情報を伝えている可能性を検証した。 グルココルチコイドを産生する副腎を除去（ADX）したラットを作成し、肝臓、 腎臓での遺伝子発現を径時的に調べたところ、肝臓で時計遺伝子rPer1の発現の 減衰が認められた。一方、腎臓ではrPer1, rPer2, rCry1, rBmal1において、発 現リズムの振幅が大きく減衰していた。リズムの位相は肝臓、腎臓とも変化がな かった。ADXラット腹腔内へのコルチコステロン投与により、肝臓、腎臓での rPer1の発現が誘導された。しかし、rPer2の発現は誘導されなかった。この結果 から、rPer1発現リズムの減衰はグルココルチコイドの欠失によるものと考えら れたが、腎臓ではrPer2, rCry1, rBmal1の発現リズムも減衰していたことから、 rPer1の発現リズムがフィードバックループ全体の振幅の維持に関与している、 あるいはADXによって消
  • ラットC6細胞の概日リズムに対するプロスタグランジンJ2(PGJ2)の影響  [通常講演]
    鯉沼 聡; 重吉 康史; 藤岡 厚子
    第15回日本時間生物学会学術大会 2008年11月 岡山 第15回日本時間生物学会学術大会
     
    生理活性脂質であるPGJ2は、抗炎症・抗腫瘍作用を有し、PPARγなどの核内受容体のリガンドとして作用することや、蛋白質中のC残基と共有結合して標的蛋白質の機能を制御すること等が報告されている。我々はPGJ2がラット・グリオーマ細胞株C6において概日リズムをシフトすることを発見した。PGJ2による位相変位は、デキサメタゾン刺激による同調後25hに添加したときに約10hの前進、48hの添加で約10hの後退を示した。対照的に36h後では位相変位はなかった。また、周期への影響はみられなかった。PGJ2による位相反応曲線(PRC)を作製したところ、C6におけるフォルスコリン添加時のPRCと位相が約180度ずれていた。PGJ2添加後の時計遺伝子の発現を経時的に調べた結果、一部の時計遺伝子の発現が添加後2hで抑制されていることを確認した。このことはPGJ2による位相変位は時計遺伝子の一過的な発現量減少によって生じることを示唆した。さらにPGJ2の2種類の代謝産物Δ12-PGJ2と15d-PGJ2をそれぞれ添
  • ラットC6グリオーマ細胞の概日リズムに対するプロスタグランジンJ2 （PGJ2）の影響  [通常講演]
    鯉沼 聡; 藤岡 厚子; 早坂 直人; 重吉 康史; 八木田 和弘; 中畑 泰和; 内匠 透
    2nd World Congress of Chronobiology 2007年11月 東京 2nd World Congress of Chronobiology
     
    プロスタグランジン類(PGs)はアラキドン酸カスケードを経由して生合成される生理活性脂質である。それらの中でプロスタグランジンD2(PGD2)は哺乳類の脳で内在性の睡眠誘導物質として知られている。PGD2はさらに非酵素的に脱水化されプロスタグランジンJ2（PGJ2）を生じる。我々はマウスper2プロモーターの制御下にルシフェラーゼを発現するラット・グリオーマ細胞株C6を用い、発光をモニターすることでリアルタイムで概日リズムを測定できる系を用い、概日リズムに影響を与えるPGsを含む生理活性物質のスクリーニングを行った。その方法としては、まずデキサメタゾン（dex）によりC6細胞におけるper2転写を誘導し、その24～48時間後にPGsを培養液中に添加し、以降のリズムを計測することで変化を誘導する物質を選抜した。この結果、私たちはPGJ2が位相依存的に概日リズムをシフトすることを発見した。PGJ2による刺激は位相の
  • 子宮と卵巣におけるサイトグロビンの発現とその意義  [通常講演]
    藤田 至彦; 鯉沼 聡; 松尾 拓哉; 塩田 充; 安田 佳子; 島岡昌生; 竹谷茂
    日本解剖学会 2005年03月 富山 日本解剖学会
     
    【目的】サイトグロビン（Cygb）はニューログロビン(Ngb)と並んで最近発見された分子量21 kDaのヘム蛋白である。またミオグロビンと相同性を持つことから酸素供給に関与している可能性が考えられるが、機能の詳細については未だ不明である。われわれはCygbの機能を解明することを目的として以下の実験を行った。【材料】近畿大学医学部倫理委員会規約に従い、患者から同意を得た手術後の切除試料を用いた。術後直ちに液体窒素にて凍結した試料と、Zamboni液で固定した試料を使用した。【方法】CygbのcDNA配列を基にプライマー（プローブ）を作製し、ヒトの組織から抽出したmRNAを用いてリアルタイムPCRおよびノーザンブロッティングを行った。【結果】神経など限られた組織に特異的に発現するNgbとは異なり、Cygbは過去に報告されているようにどの組織にも一様に発現が認められた。組織内分布についての過去の文献によると、Cygbは腎臓、大（小）腸、膵臓、肺など多くの組織にお
  • ラット精巣におけるグロビンタンパクの局在とその意義  [通常講演]
    松尾 拓哉; 鯉沼 聡; 藤田 至彦; 安田 佳子
    第１１０回日本解剖学会総会・全国学術集会 2005年03月 富山市 第１１０回日本解剖学会総会・全国学術集会
     
    【目的】エリスロポエチン・エリスロポエチン受容体(EPO・EPOR)情報伝達系は、主に赤芽球の増殖と分化を支配する。最終産物としてヘモグロビン(Hb)含有赤血球を産出する。我々は、精巣の分化が種々の環境因子、特にビスフェノールAによって精巣の分化阻害が誘発されることを報告してきた(1999年-2003年)。本実験では、精巣の分化過程で発現しているEPORがグロビンタンパクの産生に関与しているかどうかを調べた。【方法】Wistar系ラット（Jcl:Wistar、日本クレア社）の生後１、４、８および１２週齢の精巣を摘出し以下の実験に供した。１）免疫組織染色法によるグロビンタンパクおよびEPORの局在：一次抗体は、HbA；rabbit antiserum to human hemoglobin (1:500)、Mb；rabbit antibody to human myoglobin (1:500)、EPOR；rabbit polyclonal IgG (1:500)、二次抗体は、いずれもantirabbit IgG、(1:200）を使用。２）免疫ブロット法によるEPORの検出。【成績】いずれの週齢においてもEPORが発現する部位にHbAが発現していた。【結論】
  • 女性生殖器での異所性ヘモグロビン形成  [通常講演]
    安田 佳子; 藤田 至彦; 松尾 拓哉; 鯉沼 聡; 中村 幸雄; 武者 晃永; 藤田 博美
    第16回国際解剖学会議 2004年08月 京都市 第16回国際解剖学会議
     
    ヒト子宮内膜や卵巣でエリスロポエチンとその受容体の転写が発現していることを見出した(2001)。そこで、これらの器官にヘモグロビンが産生されているのではないかと考え、調べたところ、胎児型および成人型のヘモグロビンが発現していることが判明した。(英文)
  • 胎生期ビスフェノールＡ曝露は、生後ラット精巣における精子形成を抑制する  [通常講演]
    松尾 拓哉; 藤田 至彦; 鯉沼 聡; 安田 佳子
    16th International Congress of the IFAA and 109th Annual Meeting of Japanese Association of Anatomis 2004年08月 京都市 16th International Congress of the IFAA and 109th Annual Meeting of Japanese Association of Anatomis
     
    ビスフェノールＡ(BPA)は、エポキシ樹脂やポリカーボネート樹脂の原料として食器や歯科材料等に広く用いられている。近年これらの樹脂がホルモン様作用を有し、BPAが生体の内分泌機能を撹乱する原因となっていると指摘されている。本研究は、BPA を妊娠ラットの胎生期特に性腺原基形成期に子宮内で曝露し、その末期胎児および出生児精巣の組織学的な検索から生後の精子形成障害の可能性を考察した。 BPAのオリーブ油溶液をWistar系妊娠ラット(Jcl:Wistar,日本クレア)に体重kg当たり0, 1, 10, 100 mgを妊娠6-15日あるいは妊娠13-19日の間1日1回強制経口投与で与えた。対照群はオリーブ油を同様の用量(10 ml/kg)与えた。胎生末期、生後1, 4, 8, 12, 24週齢のラット精巣について免疫組織学的、生化学的検索を行った。 光学微鏡による観察において、BPA投与群は、精細管中央部分に局在する精祖細胞の増加を認めた。精細管中央部分に局在する精祖細胞は数日後には死に至るとの報告がある。
  • 胎生期マウス胚体と脳原基におけるエリスロポエチン量とその意義  [通常講演]
    松尾 拓哉; 鯉沼 聡; 藤田 至彦; 安田 佳子
    第７９回日本解剖学会近畿支部学術集会 2003年11月 吹田市 第７９回日本解剖学会近畿支部学術集会
     
    妊娠各時期の母体血と胚体のエリスロポエチン量とその受容体を測定・同定した。母獣の血漿Epo値は非妊娠時より高値を示し、胚発生および脳の神経芽細胞の増殖に関与していることを示唆している。
  • ヒト肺組織におけるエリスロポエチンの発現と応答細胞の局在  [通常講演]
    鯉沼 聡; 原 聡; 塩﨑 均; 安田 佳子
    第１０８回 日本解剖学会総会・全国学術集会 2003年04月 福岡 第１０８回 日本解剖学会総会・全国学術集会
     
    エリスロポエチン（Epo）は腎および胎児肝で産生され赤芽球前駆細胞に作用して増殖を促し赤血球へと分化誘導するサイトカインである。近年Epoやその受容体EpoRが造血臓器以外の器官においても発現していて血球増殖以外の機能を有していることが報告されている。我々はヒト肺患者の外科的切除材料を用いて肺組織におけるEpo情報発現の存在を検討した。患者には本研究の説明と同意を得た。肺患者２６名の正常および病巣周辺組織片を一部を用いて、液体窒素による凍結、Zamboni液による固定を行い、それぞれ総RNAの抽出、免疫組織標本作製に供した。RT-PCR法によってヒト正常および病巣周辺部組織におけるEpoおよびEpoR mRNAを検出したところ、殆ど全ての組織で両者の発現が認められた。また一部の組織で発現の認められないものもあった。抗EpoR抗体を用いた肺組織の免疫染色標本では、EpoR陽性細胞は組織内マクロファージ、肺胞内マクロファージ、肺胞壁細胞、血管内皮細胞、呼吸
  • 周産期および成ラット精巣におけるエリスロポエチン応答細胞の存在と意義  [通常講演]
    松尾 拓哉; 鯉沼 聡; 藤田 至彦; 安田 佳子
    第７８回日本解剖学会近畿支部学術集会 2002年12月 京都市 第７８回日本解剖学会近畿支部学術集会
     
    精子形成細胞およびライディッヒ細胞は、Epo-R陽性反応を示し、精巣テストステロン値とEpo値の間に正の相関が認められた。従ってEpo値上昇は、テストステロン産生および精子形成能に関与していることが示唆された。
  • ヒト女性生殖器におけるエリスロポエチン情報伝達の発現  [通常講演]
    安田 佳子; 鯉沼 聡; 小野崎 美絵; 武者 晃永; 田中 逸人; 中村 幸雄
    第３回アジア太平洋国際解剖学会(APICA) 2002年03月 浜松市 第３回アジア太平洋国際解剖学会(APICA)
     
    ヒト女性生殖器におけるエリスロポエチンの情報伝達系の存在することを証明した。(英文)
  • マウス卵黄嚢におけるエリスロポエチンの発現とその意義  [通常講演]
    安田 佳子; 松尾 拓哉; 鯉沼 聡
    第77回解剖学会近畿地方会 2001年12月 高槻市 第77回解剖学会近畿地方会
     
    最初の造血器官である卵黄嚢におけるエリスロポエチンの情報を遮断すると卵黄嚢血管と造血が阻害されることを示した。

MISC

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業
    研究期間 : 2020年04月 -2023年03月 
    代表者 : 長野 護; 鯉沼 聡; 筋野 貢
     
    我々は以前にマウス(C57BL/6J)で明暗サイクルを10時間後退させ、詳細に視交叉上核の水平断切片でPer1遺伝子発現パターンを観察し、視交叉上核のコア領域とシェル領域間の脱同期に加えて、シェル領域においてPer1遺伝子発現のピークが吻側部は尾側部より速く後退することを報告した。今回、Per2:: lucノックインマウス(Per2プロモーターの制御下でルシフェラーゼ遺伝子を発現するコンス トラクトを導入したマウス)を用いて、明暗サイクルの10時間後退1日目と2日目において視交叉上核のスライス培養を作成し発光リズムを観察した結果、コア領域とシェル領域間の脱同期を認められたが、シェル領域内において明確な脱同期を確認することはできなかった。そこで、明暗サイクルを後退させた時よりも再同期に期間を要する明暗サイクルを前進させてシェル領域内において脱同期が生じるかを検討した。まず、マウス(C57BL/6J)で明暗サイクルを8時間前進させ、視交叉上核の水平断切片でPer1遺伝子発現をin situ hybridization法を用いて経時的に観察した結果、明暗サイクルを後退させて時よりも明確なシェル領域内における脱同期が観察された。現在、Per2:: lucノックインマウスによる検証を進めている。 概日リズムの減退が時差ぼけの持続時間に及ぼす影響を調べるため、時計遺伝子BMAL1のdominant negative formを発現するトランスジェニックラットを作成して検討した結果、このトランスジェニックラットは、対照群よりも早くlight off直後に活動的になった。また、明暗周期を急激に変化させた時に、このトランスジェニックラットは対照群に比べ、新しい明暗周期への同調が早いことが明らかとなった。
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業
    研究期間 : 2015年04月 -2018年03月 
    代表者 : 鯉沼 聡; 長野 護
     
    哺乳類は安定した約24時間の周期を示す内因性の生物時計をもっている。この機能を支えているのは視床下部にある視交叉上核(SCN)である。我々はこれまでにSCNの背内側領域にこの周期よりも短いリズムを発振する細胞群が存在することを明らかにし、その領域を起点とする位相波(時計遺伝子の発現が内外側方向に伝播する波)に着目してきた。今回、これまでに知られていた内外側方向への位相波の他に吻尾軸方向の位相波の広がりが存在することが、マウスSCNを用いた組織化学的な検索によってわかり、生理学的機能の不明な位相波について基礎的な理解が深まった。
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業
    研究期間 : 2014年04月 -2017年03月 
    代表者 : 重吉 康史; 鯉沼 聡; 池上 啓介; 筋野 貢; 升本 宏平
     
    網膜において、光暴露によってもcFosの誘導が生じない、光入力がゲートされた位相の存在を確認した。さらに網膜神経節細胞のうちメラノプシンを含有する神経細胞（視交叉上核に投射する。）のみを観察し、cFosの発現に位相依存性があることが明らかになった。これは視交叉上核への光情報が網膜レベルで制御されていることを示唆する。また、マウスの明暗の日周変動をシフトさせ時差ぼけ状態を作り出し、ゲーティング位相のシフト様式を明らかにした。ゲートの位相シフト速度は視交叉上核背内側部（DMSCN）の概日リズムの位相シフトとよく一致した。この発見は、DMSCNがゲートの位相を決定することを示唆している。
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業
    研究期間 : 2014年04月 -2017年03月 
    代表者 : 長野 護; 鯉沼 聡; 升本 宏平
     
    哺乳類の視交叉上核における光入力制御に係わるゲート機構を検討した。その結果、ラット視交叉上核において光照射にて遺伝子誘導が生じる腹外側部のゲートの位相が背内側部によって規定されていることが明らかとなった。さらに、ラット網膜の神経節細胞層において昼間に光入力情報を抑制するゲート機構が存在することが示唆された。また、マウス視交叉上核においてもシェル領域により、光照射にて遺伝子誘導が生じるコア領域のゲートの位相が規定されていることが明らかとなった。さらに、マウス網膜においても昼間に光入力情報を抑制するゲート機構が存在することが明らかとなった。
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業
    研究期間 : 2012年04月 -2015年03月 
    代表者 : 鯉沼 聡; 長野 護
     
    我々は、視交叉上核サブ領域間の非同期時に内側部では24時間よりも短い周期が、外側部では24時間よりも長い周期が現れるという領域固有の周期の存在を見出してきた。短周期領域は位相波（内側から外側への時計遺伝子の連続的な発現）の起点であることや、位相波が日長時間の延長に反応することから、本課題ではこの領域の重要性に着目した。期間中に、短周期領域が尾側で拡張した構造をもつこと、他の領域に比して細胞密度が高いこと、さらにトランスクリプトーム解析、組織化学的解析によって短周期領域周辺に限局した分泌性因子を同定するともに、光パルス型の位相反応曲線を得ることで視交叉上核での位相調節機能について明らかにした。
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業
    研究期間 : 2011年 -2013年 
    代表者 : 重吉 康史; 鯉沼 聡; 筋野 貢; 升本 宏平
     
    視交叉上核発振細胞間の同期機構と位相波現象の機序の解明を目指した。視交叉上核の腹側部と背側部にて包括的遺伝子発現解析を行った。その結果、腹側ではVip遺伝子が背内側部ではVpac2遺伝子が最も特異性が高く、またおのおのの局在を形態学的に確認した。これはVIP/VPAC2受容体の視交叉上核内部における同期維持に対する重要性が示唆する。一方でラット視交叉上核のスライス培養を用いForskolinを加えて細胞間同期を破壊することができた。それによって異なる固有周期を持つ２領域を視交叉上核背内側部でつきとめることができた。さらに数値的シミュレーションにてこの領域周期差が位相波を作ることが示唆された。
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業
    研究期間 : 2011年 -2013年 
    代表者 : 長野 護; 鯉沼 聡; 升本 宏平
     
    視交叉上核における入力系および同調機構を検討した。その結果、視交叉上核は周期の異なる２領域、最内側領域に周期の短い領域と外側領域に長い周期を持つ細胞群がそれぞれ存在することが明らかとなった。そして、これらの領域間においてcAMPを同期シグナルとしていることが考えられた。また、視交叉上核への光シグナルの入力制御機構の１つであるゲート機構の位相を規定しているのは視交叉上核の背内側部であることが明らかとなった。
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業
    研究期間 : 2010年 -2011年 
    代表者 : 鯉沼 聡
     
    哺乳類概日リズムの中枢である視交叉上核から組織切片を作製し、視交叉上核サブ領域間の同期シグナルを化学的および物理的な手法を用いて阻害した。その結果、視交叉上核背側の最内側領域に周期の短い細胞集団が、また長い周期をもつ細胞集団が外側領域にそれぞれ存在していることが明らかになった。短周期領域は視交叉上核で観察される位相波の起点領域とオーバーラップしていることから、これまで不明であった位相波の役割の解明につながる成果を得ることができた。
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業
    研究期間 : 2008年 -2010年 
    代表者 : 重吉 康史; 藤岡 厚子; 長野 護; 鯉沼 聡; 筋野 貢
     
    体内時計中枢である視交叉上核における細胞間同期機構を検討した。その結果、背内側部および腹外側側部という機能が異なる2つの領域を同期しているのがVIPとVpac2受容体を用いた細胞間の情報伝達であることが示唆された。また、視交叉上核が周期の異なる2領域に分割できることが明らかになった。これを数値的にシミュレーションしたところ、視交叉上核に見られる位相波現象を再現することができた。
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業
    研究期間 : 2007年 -2008年 
    代表者 : 藤岡 厚子; 重吉 康史; 鯉沼 聡
     
    研究成果の概要:生物時計の組織特異的概日リズム発振機構の分子機構を明らかにするため、C6細胞を末梢時計モデルとして用い、組織特異的概日振動遺伝子および振動タンパクを検出した。Gene chipsにより約300の特異的振動遺伝子を、2D-DIGEにより数十個の振動タンパクを認めた。転写の振動を伴わない、タンパクリン酸化による概日振動を示すものもあった。タンパクリン酸化は細胞機能に関与し、その概日リズムを知ることは、細胞のリズム発振機構解明に意義深い
  • 血管形成に関与する成長因子およびシグナル伝達因子の分子生物学的解析
    研究期間 : 2001年
  • Molecular analysis of growth factor and signal transducer which are involved in angiogenesis
    研究期間 : 2001年

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