【研究報告】（自然科学部門）

概日リズムの攪乱を改善する栄養素の解析―慢性的時差ぼけモデルを用いたアプローチ―

安尾

九州大学大学院農学研究院
緒

言しのぶ
准教授

慢性的時差ぼけ処理（CJL）は先行研究に従い、10 日近年、24 時間営業や夜更かし習慣、昼夜交替制勤務

間にわたり明暗周期を 2 日ごとに 8 時間前進させる処理などが増加し、人々をとりまく明暗周期が不規則になっとした 3）。CBA/N マウス雄を 12 時間明期 12 時間暗期ている。人を含む生物には、約 24 時間周期で刻まれる（12L12D）で 1 週間馴化させた後、4 群に分けた（アミ概日時計が備わっているが、不規則な明暗サイクルは概ノ酸投与・12L12D 群、蒸留水投与・12L12D 群、アミノ日時計を乱し、睡眠障害や肥満、高血圧、糖尿病、がん酸投与・CJL 群、蒸留水投与・CJL 群）。飲水をアミノなどのリスクを高めることが明らかになりつつある

1, 2）

。

酸溶液あるいは蒸留水に変更して 1 週間飼育した後、2007 年には国際がん研究機関により、「概日時計の乱れCJL を行った。その後、光による急性的な効果を排除すを含む交替制勤務」が発がん性の可能性が高い因子るため恒暗条件に移し、2 日目の 4 時点における肝臓の（group 2A）に分類され、概日時計の乱れに対する対処

時計遺伝子および細胞周期関連遺伝子の発現を real-策の同定が強く望まれる。

time PCR にて解析した。各データはの発現量で補正した。

概日時計の中枢は脳の視交叉上核に存在しており、蒸留水を投与した群では、解析を行った時計遺伝子時計遺伝子の転写・翻訳からなるフィードバックループにより約 24 時間の概日リズムが刻まれる。時計遺伝子のうちの発現リズムが CJL で弱まり、有意な発現は末梢臓器の細胞にも発現しており、末梢時計として代量の低下が確認された（図 1A）。一方、アミノ酸 A を投謝や細胞周期などを制御している。概日時計は環境の光与した群では、によってリセットされるほか、食事のタイミングにも強おり、全体的な発現量の亢進が見られた（図 1B）。

い影響を受ける。我々はこれまで、様々な機能性をもつ細胞周期関連遺伝子として、癌原遺伝子であるの発現リズムは正常に保持されてことが知られるアミノ酸栄養に着目し、マウスの活動リおよび癌抑制遺伝子であるの発現を解析した。蒸留ズムや時計遺伝子の発現を調節できるアミノ酸をスク

水群では、リーニングしてきた。また、明暗周期を人為的に乱すこが、とにより、肝臓の時計遺伝子発現や細胞周期関連遺伝子

アミノ酸 A の投与により、CJL によるの発現異常を示す慢性的時差ぼけマウスを解析してき阻止された（図 1D）。の発現に有意な変化は見られなかったの発現が CJL により有意に低下した（図 1C）。の発現低下が3）た 。本研究では、慢性的時差ぼけマウスを用いて、概2.

日時計調節アミノ酸による改善効果を解析した。

肝臓の時計遺伝子調節アミノ酸による慢性的時差ぼけ改善効果

結1.

果

我々の先行研究により、単回強制経口投与で肝臓にアミノ酸 A による慢性的時差ぼけ改善効果

おける複数の時計遺伝子の発現を変化させるアミノ酸と我々はこれまでの研究により、マウスにアミノ酸 Aして、トリプトファン（Trp）、リジン（Lys）、ロイシを単回強制経口投与すると、活動リズムの環境応答性やン（Leu）、アルギニン（Arg）を見出している。これら

肝臓の時計遺伝子発現が調節されることを見出していのアミノ酸を CJL とともに強制経口投与することで、る。本研究では、アミノ酸 A の飲水投与が慢性的時差CJL の影響を緩和できるか試みた。
CJL 処理は上記同様に行った。10 日間の CJL 期間中、ぼけマウスの肝臓における時計遺伝子や細胞周期関連遺明期開始後 3 時間目に毎日各アミノ酸（5 mmol/kg）あ伝子の発現に及ぼす影響を解析した。
1

安図1

尾しのぶ

アミノ酸 A の飲水投与が慢性的時差ぼけマウスに及ぼす影響

蒸留水（A、C）あるいはアミノ酸 A（B、D）を飲水で与えたマウスに慢性的時差ぼけ処理（CJL）を与え、肝臓における（A、B）と（C、D）の発現を解析した。各グラフの左上の * は、CJL による有意差を示す（two-way ANOVA, main eﬀect of lightingcondition, ＜0.05）。

るいは蒸留水を強制経口投与した。別途、12L12D の条件で明期開始後 3 時間目に蒸留水を強制経口投与する対照群も設けた。CJL 終了後、恒暗条件に移して 3 日目の3 時点における肝臓の時計遺伝子や、の発現を解析した。
興味深いことに、CJL とともに蒸留水を毎日経口投与したマウスでは、の発現リズムが保持されていた（図 2）。Trp を投与したマウスでは、リズムの変化が若干見られるのみであったが、Lys、Leu、Arg を投与したマウスではの 発 現 量 が 低 下 し て い た（図 2）。の発現についても同様に、CJL 下の蒸留水投与で発現の低下が阻止されており、アミノ酸の投与による発現変化は見られなかった。一方、の発現には CJL 下の蒸留水投与で有意な上昇が見られ、その上昇は Trp の投与により抑制された（図 2）。
考察

図2

本研究では、アミノ酸 A の飲水投与により、CJL 下の肝臓におけるの発現低下が改善された。

12 時間明期 12 時間暗期（12L12D）あるいは慢性的時差ぼけ（CJL）条件において、10 日間にわたり、明期開始後 3 時間目に蒸留水あるいはアミノ酸（Trp、Lys、Leu、Arg）を強制経口投与した。* は 12L12D における蒸留水投与群と各処理群との有意差を示す（two-way ANOVA, main eﬀect of treatment,＜0.05）。の突然変異マウスは肥満の表現型を示すことや 4）、弱い放射線照射下における老化を早めることから 5）、アミノ酸および蒸留水の強制経口投与が慢性的時差ぼけマウスに及ぼす影響

はエネルギー代謝や老化に重要な役割を担うことが示唆さ
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概日リズムの攪乱を改善する栄養素の解析―慢性的時差ぼけモデルを用いたアプローチ―

要れている。本研究の結果から、明暗周期の乱れは約の発現異常に関連して代謝等の生体機能を攪乱するこ

明暗周期を乱して作製した慢性的時差ぼけマウスモと、またアミノ酸 A の摂取によりその異常を予防できデルの肝臓における時計遺伝子や細胞周期関連遺伝子のることが示唆された。さらに、CJL 下における癌抑制遺発現異常について、アミノ酸栄養により予防改善できる伝子の発現低下がアミノ酸 A の飲水投与で阻止されことが明らかとなった。現代社会は 24 時間型社会と呼た。この結果から、明暗周期の乱れによるがん発症リスばれ、交替制勤務や 24 時間営業、時差のある地域へのクの上昇をアミノ酸 A により軽減できる可能性が示唆

長距離フライト、パソコンやテレビなど光を発する機器された。の夜間利用など、昼夜を問わず活動する生活形態が広がりつつある。本研究の成果により、栄養学的に概日時計

本 研 究 で は さ ら に、CJL と と も に Trp、Lys、Leu、の乱れを予防改善できる道が開かれた。

Arg、あるいは蒸留水を毎日強制経口投与したところ、蒸留水の経口投与により CJL のに対する影響が打謝ち消された。これは予想外の結果であるが、明暗周期が辞乱れた状況においても、強制経口投与など何らかの刺激

本研究を遂行するにあたり、研究助成を賜りましたが定時刻に与えられれば概日時計の乱れが改善されるこ

公益財団法人三島海雲記念財団ならびに関係者の皆様にとを示唆しており、大変興味深い。一方、癌原遺伝子で感謝申し上げます。本研究は、九州大学大学院農学研究ある院、代謝・行動制御学のメンバーにご協力頂きました。の発現については、CJL 下の蒸留水投与群で有意に上昇したが、Trp の経口投与によりこの上昇を抑文えることができた。Trp は神経伝達物質であるセロトニンや、睡眠に関わると知られるメラトニンの前駆体であ

献1） E. S. Schernhammer, et al.:93,1563–1568, 2001.
2） T. Kubo, et al.:164, 206–211, 2006.
3） A. Iwamoto, et al.:31, 189–198, 2014.
4） F. W. Turek, et al.:
, 308, 1043–1045, 2005.
5） M. P. Antoch, et al.:
, 7, 1197–1204, 2008.

り、概日時計との密接な関与が考えられる。現在、経口投与刺激の影響を排除するため、アミノ酸の飲水投与による予防改善効果を解析中である。

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