短周期の体内時計「ウルトラディアンリズム」を生む脳領域

最終更新日:2018年11月13日

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看護師コラム

短周期の体内時計「ウルトラディアンリズム」を生む脳領域

2018.11.07

北海道大学は9月19日、榎木亮介氏(同大電子科学研究所准教授)らの研究グループによって、30分~4時間周期の体内時計である「ウルトラディアンリズム」を生み出す脳領域を特定したことを発表した。

同研究成果は、「米国科学アカデミー紀要」(電子速報版)で公開されている。

生活習慣病・うつ病の発症率を上げる「概日リズム」の乱れ

哺乳類の約24時間の「概日リズム」。その中枢は、視交叉上核(深部の視床下部)に存在する。

網膜を介して、光情報を受けると、固有の周期を24時間に調節し、全身の細胞や臓器に「統一のとれたリズム情報」を伝達するメカニズムが明らかになっている。

さらに近年の研究により、「概日リズム」を生み出す分子や、細胞レベルでのメカニズムも次第に明らかとなってきた。

また、この「概日リズム」の乱れは、高血糖、高脂血症、高血圧などのリスクファクターとなり、心身の様々な変調を引き起こして、生活習慣病・うつ病の発症率を上げることも知られている。

30分~4時間周期の体内時計「ウルトラディアンリズム」

哺乳類の生体内では、「レム-ノンレム睡眠」のサイクルやホルモン分泌など、様々な生理機能に数十分~数時間の短周期の「ウルトラディアンリズム」が観察されている。

一方で、概日リズム中枢の視交叉上核を切除した動物では、行動や食事リズムなどにウルトラディアンリズムのみが観察されることも明らかになっている。

このことから、概日リズム中枢とは別の領域に、ウルトラディアンリズムを生み出す領域があると推察されていたが、これまでウルトラディアンリズムを長期的・高精細に計測するのに適した方法はなく、その脳領域がどこにあるのか特定することはできなかった。

『室傍核』と『傍室傍核』領域に存在

これまで同研究グループは、独自開発した神経活動の長時間計測法によって、視床下部にある概日リズム中枢の神経細胞の働きを調査。(細胞内カルシウムの変化を指標とした)

今回、概日リズム中枢のすぐ近くにある『室傍核』と『傍室傍核領域』で細胞内カルシウムの「ウルトラディアンリズム」を発見。「ウルトラディアンリズム」の生成には、この領域の神経細胞ネットワークの同期活動が重要であることも解明した。

『室傍核』と『傍室傍核』の領域には、様々なホルモン産生を行う神経細胞が局在し、他の脳領域にリズム情報を伝達することで、体温・睡眠サイクルを調節すると推察されるという。

生体リズムや睡眠障害の新治療法・予防法の開発に期待

今回の研究成果から、「ウルトラディアンリズム」は、生体内の様々な生理機能のリズムを制御していると考えられる。

近年では、「極端な夜型生活」、「慢性的な睡眠不足」、「交代勤務」などが原因となる生物リズムの乱れは、生活習慣病の誘因となることがわかってきている。

また、このような生物リズムの基礎的研究の重要性は、ますます増している。

同研究グループは、新たな「ウルトラディアンリズム」の知見に、これまでの概日リズムの知見も統合して、生体リズム・睡眠障害の新たな治療法・予防法の開発にもつながることが期待され、健康増進に寄与するとしている。

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