JP7105429B2 - 冬眠様状態を誘発する方法およびそのための装置 - Google Patents
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Description
(1)生きている対象の脳において、前腹側脳室周囲核(AVPe)、内側視索前野(MPA)および脳室周囲核(Pe)からなる群から選択される1以上の領域内のピログルタミン化RFアミドペプチド(QRFP)産生ニューロンを刺激する装置であって、
電圧の発生を制御する制御信号を送信する制御部と、
前記制御部からの制御信号を受信して電圧を発生する電圧発生部と、
前記電圧発生部と近位で電気的に接続され、遠位に電気刺激電極を有する刺激プローブであって、脳表面からQRFP産生ニューロンにアクセスするために十分な長さを有し、前記電圧発生部からの電圧により遠位の電気刺激電極において電気刺激を発生させる刺激プローブと、
外気温計と、
深部体温計と、
呼気ガス中の酸素濃度を測定する呼気ガス分析部と、
測定された外気温と、深部体温および酸素濃度からなる群から選択される少なくとも1つの数値とを記録する記録部と、
を含む、装置。
(2)生きている対象の脳において、前腹側脳室周囲核(AVPe)、内側視索前野(MPA)および脳室周囲核(Pe)からなる群から選択される1以上の領域内のピログルタミン化RFアミドペプチド(QRFP)産生ニューロンを刺激する装置であって、
QRFP産生ニューロン刺激性化合物の放出を制御する制御信号を送信する制御部と、
前記化合物の貯蔵部と、
前記制御部からの制御信号を受信して化合物の貯蔵部から前記化合物を貯蔵部から送出する化合物送出部と、
化合物放出口と放出口までの化合物の流路を備え、前記化合物をQRFP産生ニューロンにまで送達するガイドと、
外気温計と、
深部体温計と、
呼気ガス中の酸素濃度を測定する呼気ガス分析部と、
測定された外気温と、深部体温および酸素濃度からなる群から選択される少なくとも1つの数値とを記録する記録部と、
を含む、装置。
(3)前記記録部に記録された外気温と深部体温とから、対象が低体温状態であるかを決定する決定部をさらに含む、上記(1)または(2)に記載の装置。
(4)前記記録部に記録された外気温と、深部体温、および酸素濃度とから対象が低代謝状態であるか否かを決定する決定部をさらに含む、上記(1)~(3)のいずれかに記載の装置。
(5)前記記録部に記録された外気温と、深部体温、および酸素濃度とから、対象が冬眠様状態であるか否かを決定する決定部をさらに含む、上記(1)~(4)のいずれかに記載の装置。
(6)前記制御部が、対象が、低体温状態、低代謝状態、および冬眠様状態からなる群から選択されるいずれか1つの状態であると決定されるまで連続的にまたは間欠的にGRFP産生ニューロンを刺激するための制御信号を送信する、上記(3)~(5)のいずれかに記載の装置。
(7)ほ乳類の対象において体温の理論的設定温度を低下させる方法であって、ピログルタミン化RFアミドペプチド(QRFP)産生ニューロンに興奮性刺激を与えることを含む、方法。
(8)QRFP産生ニューロンが、前腹側脳室周囲核(AVPe)、内側視索前野(MPA)および脳室周囲核(Pe)からなる群から選択される1以上の領域のニューロンである、上記(7)に記載の方法。
(9)興奮性刺激が、化学的刺激、磁気的刺激および電気的刺激からなる群から選択される刺激である、上記(7)または(8)に記載の方法。
(10)前腹側脳室周囲核(AVPe)、内側視索前野(MPA)および脳室周囲核(Pe)の領域内に存在するピログルタミン化RFアミドペプチド(QRFP)産生ニューロンに興奮性刺激を与える物質をスクリーニングする方法であって、
被検化合物と前記QRFP産生ニューロンとを接触させることと、
前記QRFP産生ニューロンの興奮を測定することと、
前記QRFP産生ニューロンに興奮性刺激を与える被検化合物を選択することと、
を含む、方法。
(10a)前腹側脳室周囲核(AVPe)、内側視索前野(MPA)および脳室周囲核(Pe)の領域内に存在するピログルタミン化RFアミドペプチド(QRFP)産生ニューロンに特異的に興奮性刺激を与える物質をスクリーニングする方法であって、
細胞にQRFP産生ニューロンに特異的に発現する受容体を発現させることと、
被検化合物と前記細胞とを接触させることと、
前記QRFP産生ニューロンの興奮を測定することと、
前記QRFP産生ニューロンに興奮性刺激を与える被検化合物を選択することと、
を含む、方法。
(10b)前腹側脳室周囲核(AVPe)、内側視索前野(MPA)および脳室周囲核(Pe)の領域内に存在するピログルタミン化RFアミドペプチド(QRFP)産生ニューロンに特異的に興奮性刺激を与える物質を検査する方法であって、
ピログルタミン化RFアミドペプチド(QRFP)産生ニューロンを提供することと、
被検化合物と前記細胞とを接触させることと、
前記QRFP産生ニューロンの興奮を測定することと、
前記被検化合物との接触前後のQRFP産生ニューロンの興奮を比較することにより、被検化合物が、前記QRFP産生ニューロンに興奮性刺激を与えるかを決定することと
を含む、方法。
(10c)前腹側脳室周囲核(AVPe)、内側視索前野(MPA)および脳室周囲核(Pe)の領域内に存在するピログルタミン化RFアミドペプチド(QRFP)産生ニューロンに特異的に興奮性刺激を与える物質を検査する方法であって、
被検化合物を哺乳動物の前腹側脳室周囲核(AVPe)、内側視索前野(MPA)および脳室周囲核(Pe)の領域に投与することと、
QRFP産生ニューロンの興奮(例えば、電位)を測定することと、
前記被検化合物との接触前後のQRFP産生ニューロンの興奮を比較することにより、被検化合物が、前記QRFP産生ニューロンに興奮性刺激を与えるかを決定することと
を含む、方法。
(10d)冬眠を誘発する被検化合物を検査する方法であって、
被検化合物を哺乳動物(例えば、非ヒト哺乳動物)の前腹側脳室周囲核(AVPe)、内側視索前野(MPA)および脳室周囲核(Pe)の領域に投与することと、
前記哺乳動物が冬眠することを確認することと、
を含む、方法。
(10e)上記(10d)に記載の方法であって、
前記哺乳動物(例えば、非ヒト哺乳動物)の深部体温(例えば、腸内温度)と酸素消費量との相関関係から、酸素消費量が0であるとしたときの深部体温(理論的設定温度)とΔVO2/ΔTB(熱生成のフィードバックゲイン)とを推定することと、
理論的設定温度と熱生成の負のフィードバックゲインの両方が、被検化合物の投与によって投与前よりも低下したことは、前記哺乳動物が冬眠したこと示す、方法。
(10f)ヒトなどの哺乳動物において被検化合物が冬眠を誘発するか否かを試験する方法であって、
被検化合物が前腹側脳室周囲核(AVPe)、内側視索前野(MPA)および脳室周囲核(Pe)の領域に投与されたヒトの理論的設定温度の推定値と熱生成のフィードバックゲインの推定値、および投与される前の当該ヒトの理論的設定温度の推定値と熱生成のフィードバックゲインの推定値を提供することと、
前記被検化合物の投与の前の理論的設定温度の推定値と熱生成のフィードバックゲインの推定値と比較して、投与の後の理論的設定温度の推定値と熱生成のフィードバックゲインの推定値の両方が低下するかを確認することとを含み、
理論的設定温度の推定値と熱生成のフィードバックゲインの推定値が、投与前よりも投与後において低下したことは、前記哺乳動物が冬眠したこと示す、方法。
(10g)ヒトなどの哺乳動物において被検化合物が冬眠を誘発しているか否かを決定(予測、推定、計算科学的に算出)する方法であって、
被検化合物が前腹側脳室周囲核(AVPe)、内側視索前野(MPA)および脳室周囲核(Pe)の領域に投与されたヒトの理論的設定温度の推定値と熱生成のフィードバックゲインの推定値、および投与される前の当該ヒトの理論的設定温度の推定値と熱生成のフィードバックゲインの推定値を提供することと、
前記被検化合物の投与の前の理論的設定温度の推定値と熱生成のフィードバックゲインの推定値と比較して、投与の後の理論的設定温度の推定値と熱生成のフィードバックゲインの推定値の両方が低下するかを確認することとを含み、
理論的設定温度の推定値と熱生成のフィードバックゲインの推定値が、投与前よりも投与後において低下したことは、前記哺乳動物が冬眠したこと示す、方法。
(10h)ヒトなどの哺乳動物において被検化合物が冬眠を誘発しているか否かを決定(予測、推定、計算科学的に算出)する方法であって、
被検化合物が前腹側脳室周囲核(AVPe)、内側視索前野(MPA)および脳室周囲核(Pe)の領域に投与されたヒトなどの哺乳動物において、投与前および投与後のそれぞれにおいて、少なくとも2つの異なる周辺環境温度条件下において酸素消費量および深部体温を記録することと、
投与前および投与後のそれぞれにおいて、酸素消費量と深部体温との相関関係を推定することと、
推定された相関関係から、深部体温が低下したときの酸素消費量の低下の程度が、投与前と比較して投与後において低下するか否かを決定すること、および、酸素消費量が0であると仮定したときの深部体温の推定値が、投与前と比較して投与後において低下するか否かを決定することを含み、
深部体温が低下したときの酸素消費量の低下の程度が、投与前と比較して投与後において低下し、かつ、酸素消費量が0であると仮定したときの深部体温の推定値が、投与前と比較して投与後において低下したことは、前記哺乳動物が冬眠したこと示す、方法。
(11)ヒトなどの哺乳動物において被検化合物が冬眠を誘発しているか否かを決定(検査、予測、推定、計算科学的に算出)する方法であって、
被検化合物が前腹側脳室周囲核(AVPe)、内側視索前野(MPA)および脳室周囲核(Pe)の領域に投与されたヒトなどの哺乳動物において、投与前および投与後のそれぞれにおいてそれぞれ少なくとも2つの異なる周辺環境温度条件下において記録された酸素消費量および深部体温を提供(または記録)することと、
投与前および投与後のそれぞれにおいて、酸素消費量と深部体温との相関関係を推定することと、
推定された相関関係から、深部体温が低下したときの酸素消費量の低下の程度が、投与前と比較して投与後において低下するか否かを決定すること、および、酸素消費量が0であると仮定したときの深部体温の推定値が、投与前と比較して投与後において低下するか否かを決定することを含み、
深部体温が低下したときの酸素消費量の低下の程度が、投与前と比較して投与後において低下し、かつ、酸素消費量が0であると仮定したときの深部体温の推定値が、投与前と比較して投与後において低下したことは、前記哺乳動物が冬眠したこと示す、方法。
(12)冬眠を判定する装置であって、
被検化合物が前腹側脳室周囲核(AVPe)、内側視索前野(MPA)および脳室周囲核(Pe)の領域に投与されたヒトなどの哺乳動物において、投与前および投与後のそれぞれにおいてそれぞれ少なくとも2つの異なる周辺環境温度条件下において記録された酸素消費量および深部体温を記録する記録部と、
投与前および投与後のそれぞれにおいて、酸素消費量と深部体温との相関関係を推定し、推定された相関関係から、深部体温が低下したときの酸素消費量の低下の程度が、投与前と比較して投与後において低下するか否かを決定すること、および、酸素消費量が0であると仮定したときの深部体温の推定値が、投与前と比較して投与後において低下するか否かを決定する演算部とを備え、
深部体温が低下したときの酸素消費量の低下の程度が、投与前と比較して投与後において低下し、かつ、酸素消費量が0であると仮定したときの深部体温の推定値が、投与前と比較して投与後において低下した場合に、前記哺乳動物が冬眠したと判定する判定部と
を備えた装置。
(A1)本発明の装置は、
電圧の発生を制御する制御信号を送信する制御部と、
前記制御部からの制御信号を受信して電圧を発生する電圧発生部と、
前記電圧発生部と近位で電気的に接続され、遠位に電気刺激電極を有する刺激プローブであって、脳表面からQRFP産生ニューロンにアクセスするために十分な長さを有し、前記電圧発生部からの電圧により遠位の電気刺激電極において電気刺激を発生させる刺激プローブと
を含み得る。これにより本発明の装置は、電気的にQRFP産生ニューロンに対して興奮性刺激を与えることができる。あるいは、電気的刺激の代わりに化学的刺激を与える観点で、(A2)本発明の装置は、
QRFP産生ニューロン刺激性化合物の放出を制御する制御信号を送信する制御部と、
前記化合物の貯蔵部と、
前記制御部からの制御信号を受信して化合物の貯蔵部から前記化合物を放出する化合物放出部と
を含み得る。
(B)本発明の装置は、
外気温計と、
深部体温計と、
呼気ガス中の酸素濃度を測定する呼気ガス分析部と、
測定された外気温と、深部体温および酸素濃度からなる群から選択される少なくとも1つの数値とを記録する記録部と、
をさらに含んでいてもよい。本発明の装置の(B)の構成において、上記対象が外気温(TA)の減少に伴って、深部体温(TB)が低下するかいなかを調べることができ、かつ、呼気ガス分析結果から対象の酸素消費量を求め、理論的設定温度(TR)および熱生成の負のフィードバックゲイン(H)を求めることができる。これによって、本発明の装置は、対象が冬眠様状態を誘発したかいなかを決定することができる。
(第一の実施形態)
第一の実施形態では、本発明の装置は、上記(A1)の構成を有する。本発明の装置はこれにより、生きている対象の脳のQRFP産生ニューロンを電気的に刺激することにより、対象に冬眠様状態を誘発させる。以下では、図5および6を参照しながら第一の実施形態を説明する。
電圧の発生を制御する制御信号を送信する制御部10と、
前記制御部からの制御信号を受信して電圧を発生する電圧発生部20と、
前記電圧発生部と近位で電気的に接続され、遠位に電気刺激電極を有する刺激プローブであって、脳表面からQRFP産生ニューロンにアクセスするために十分な長さを有し、前記電圧発生部からの電圧により遠位の電気刺激電極40において電気刺激を発生させる刺激プローブ30と
を有する。
第一の実施形態では、脳深部を電気刺激する装置が開示されたが、第二の実施形態では、脳深部を化学的に刺激する装置に関する。以下では、図7を参照しながら、第二の実施形態を説明する。
QRFP産生ニューロン刺激性化合物の放出を制御する制御信号を送信する制御部110と、
前記化合物の貯蔵部125と、
前記制御部からの制御信号を受信して化合物の貯蔵部125から前記化合物を送出する化合物送出部120と、
化合物放出口140と放出口140までの化合物の流路を備え、前記化合物をQRFP産生ニューロンにまで送達するガイド130と、
を有する。本発明の装置100においては、制御部110は化合物送出部120と配線115を通じて電気的に接続されている。化合物送出部120は、制御部110から制御信号を受信し、その制御信号に応じて貯蔵部125に蓄積された化合物を貯蔵部125から流路126および流路121、およびガイド130を通じて化合物放出口140から脳内へ放出する。化合物は溶媒に溶解した溶液の形態であってよく、化合物送出部120による送液機構によって化合物放出口140へ送液され得る。化合物の貯蔵部125は、外部から化合物を導入する化合物導入口125aを有していてもよい。化合物導入口125aは、化合物を化合物貯蔵庫に供給することができる。化合物貯蔵部125は、体外に露出していてもよい。但し、化合物貯蔵部125が体外に露出する場合には、化合物貯蔵部125は無菌条件下で維持される。制御部110は、化合物送出部120に対して、例えば、1回の化合物送出につき、1μL~100μLの送液を行うように制御信号を送信する。
第一の実施形態の装置1および第二の実施形態の装置100は、(B)の構成:
外気温計50と、
体温計60と、
呼気ガス中の酸素濃度を測定する呼気ガス分析部70と、
測定された外気温と、体温および酸素濃度からなる群から選択される少なくとも1つの数値とを記録する記録部80と
をさらに有し得る{ここで、体温計は、好ましくは、対象の深部体温を測定する深部体温計であり得る}。上記(B)は、例えば図8に示されるように、制御部10または制御部110が備えていてもよい{ここで、図8中では描画が省略されているが、制御部10および110はそれぞれ、第一の実施形態および第2の実施形態において説明したように、有線または無線で電圧発生部20に接続されている}。対象において冬眠様状態を誘発させる際には、外気温(または対象の周囲温度)(TA)を低下させると共に、対象の深部体温(TB)と代謝を低下させる。従って、外気温(または対象の周囲温度)を計測する外気温計と、体温計(好ましくは、深部体温計)を備えることにより、本発明の装置は、対象の体温(好ましくは、深部体温)と外気温との関係をモニターすることが可能となる。
本発明によれば、
冬眠を判定する装置であって、
被検化合物が前腹側脳室周囲核(AVPe)、内側視索前野(MPA)および脳室周囲核(Pe)の領域に投与されたヒトなどの哺乳動物において、投与前および投与後のそれぞれにおいてそれぞれ少なくとも2つの異なる周辺環境温度(TA)条件下において記録された酸素消費量(VO2)および深部体温(TB)を記録する記録部と、
投与前および投与後のそれぞれにおいて、酸素消費量と深部体温との相関関係を推定し、推定された相関関係から、深部体温が低下したときの酸素消費量の低下の程度が、投与前と比較して投与後において低下するか否かを決定し、および、酸素消費量が0であると仮定したときの深部体温の推定値が、投与前と比較して投与後において低下するか否かを決定する演算部とを備え、
深部体温が低下したときの酸素消費量の低下の程度が、投与前と比較して投与後において低下し、かつ、酸素消費量が0であると仮定したときの深部体温の推定値が、投与前と比較して投与後において低下した場合に、前記哺乳動物が冬眠したと判定する判定部と
を備えた装置
が提供される。
本発明によれば、対象において、体温の理論的設定温度および/または熱生成のフィードバックゲインを低下させる方法が提供される。本発明によれば、対象に冬眠様状態を誘発させる方法が提供される。
本発明の方法によれば、ピログルタミン化RFアミドペプチド(QRFP)産生ニューロンに興奮性刺激を与えることを含む。本発明によればまた、対象において、熱生成のフィードバックゲインを低下させる方法であって、ピログルタミン化RFアミドペプチド(QRFP)産生ニューロンに興奮性刺激を与えることを含む、方法が提供される。本発明によればまた、対象において、体温の理論的設定温度および熱生成のフィードバックゲインを低下させる方法であって、ピログルタミン化RFアミドペプチド(QRFP)産生ニューロンに興奮性刺激を与えることを含む、方法が提供される。本発明によればまた、対象において冬眠様状態を誘発させる方法であって、薬物などを用いてピログルタミン化RFアミドペプチド(QRFP)産生ニューロンに興奮性刺激を与えることを含む、方法が提供される。
投与前および投与後のそれぞれにおいて、酸素消費量と深部体温との相関関係を推定することと、
推定された相関関係から、深部体温が低下したときの酸素消費量の低下の程度が、投与前と比較して投与後において低下するか否かを決定すること、および、酸素消費量が0であると仮定したときの深部体温の推定値が、投与前と比較して投与後において低下するか否かを決定することを含み、
深部体温が低下したときの酸素消費量の低下の程度が、投与前と比較して投与後において低下し、かつ、酸素消費量が0であると仮定したときの深部体温の推定値が、投与前と比較して投与後において低下したことは、前記哺乳動物が冬眠したこと示す、方法であり得る。
この態様において、本発明の方法は、対象の体温の理論的設定温度(TR)を推定することをさらに含み得る。理論的設定温度(TR)は、外気温(または対象の周囲温度)(TA)を変化(例えば低下)させながら、深部体温(TB)と酸素消費量(VO2)との関係を求め、酸素消費量(VO2)が0であるときの深部体温(TB)の推定値として求められる。深部体温(TB)と酸素消費量(VO2)との関係は、例えば、線形回帰により求め得る。
冬眠様状態は、生体の代謝を低下させることにより、生命保護機能を向上させる点で有益であり得る。
本発明によれば、前腹側脳室周囲核(AVPe)、内側視索前野(MPA)および脳室周囲核(Pe)の領域内に存在するピログルタミン化RFアミドペプチド(QRFP)産生ニューロンに興奮性刺激を与える物質をスクリーニングする方法であって、
被検化合物と単離した前記QRFP産生ニューロンとを接触させることと、
前記QRFP産生ニューロンの興奮を測定することと、
前記QRFP産生ニューロンに興奮性刺激を与える被検化合物を選択することと、
を含む、方法が提供される。方法は、インビトロの方法であり得る。
本発明の冬眠の判定方法は、対象において、冬眠を誘導する薬または誘導すると期待される薬、もしくは誘導する可能性のある薬の効果を分析する。対象が冬眠様状態に入った場合には、それを維持する、または解除することができる。対象が冬眠状態に入らない場合には、さらなる処置をする、または処置を中断することができる。
本発明の冬眠の判定方法は、計算科学的な方法であり得る。本発明の冬眠の判定方法は、医療行為を含まないことができる。
ヒトなどの哺乳動物において被検化合物が冬眠を誘発しているか否かまたはその可能性を決定(検査、予測、推定、計算機科学的に決定)する方法であって、
被検化合物が前腹側脳室周囲核(AVPe)、内側視索前野(MPA)および脳室周囲核(Pe)の領域に投与されたヒトなどの哺乳動物において、投与前および投与後のそれぞれにおいてそれぞれ少なくとも2つの異なる周辺環境温度条件下において記録された酸素消費量および深部体温を提供(または記録)することと、
投与前および投与後のそれぞれにおいて、酸素消費量と深部体温との相関関係を推定することと、
推定された相関関係から、深部体温が低下したときの酸素消費量の低下の程度が、投与前と比較して投与後において低下するか否かを決定すること、および、酸素消費量が0であると仮定したときの深部体温の推定値が、投与前と比較して投与後において低下するか否かを決定することを含み、
深部体温が低下したときの酸素消費量の低下の程度が、投与前と比較して投与後において低下し、かつ、酸素消費量が0であると仮定したときの深部体温の推定値が、投与前と比較して投与後において低下したことは、前記哺乳動物が冬眠したこと示す、方法
であり得る。哺乳動物は、非ヒト哺乳動物であり得る。
(1)動物
動物実験はすべて、国際総合睡眠医学研究所(IIIS)、筑波大学、理研バイオシステムズダイナミクス研究センター(BDR)において、動物実験ガイドラインに従って実施した。各機関の動物実験委員会の承認を得たので、NIHのガイドラインに従った。休眠誘発実験を除き、マウスに自由に摂餌及び水を与え、TA22℃、相対湿度50%、12時間の明期/12時間の暗期周期で維持した。体重34g以上のマウスは再現性のあるFITを示さないことが判明したため、休眠実験では34g以上の重いマウスを除外した。
AAVは、先に述べた33ように、三重トランスフェクション、ヘルパーフリー法を用いて作製した。最終精製ウイルスを-80℃で保存した。組換えAAVベクターの力価を定量PCRにより測定した。AAV10- EF1α-DIO-TVA-mCherry, 4 x1013; AAV10-CAG-DIO-RG, 1x1013; AAV10- EF1α-DIO-hM3Dq-mCherry, 1.64 x1012; AAV10- EF1α-DIO-mCherry, 1.44 x1012; AAV10-EF1α-DIO-SSFO-EYFP, 1.35 x1012; AAV2/9-hsyn-DIO-TeTxLC-GFP, 6.24 x1014; AAV2/9-hsyn-DIO-GFP, 4 x1012ゲノムコピー/ml。既に報告されている方法により、組換え狂犬病ベクターが作製された22,34。SADΔG-GFP(EnvA)の力価は4.2×108感染単位/mlであった。
AAVベクターの注射のために、雄Qrfp‐iCreヘテロ接合性マウス(8~12週齢)をイソフルランで麻酔し、定位フレーム(David Kopf Instruments)に置いた。
サーモグラフィー解析のために、マウスを実験ケージ(25×15×10cm)に入れ、ケージ床の30cm上に置いた赤外線熱画像化カメラ(InfReC R500EX;NIPPON AVIONICS)を用いてモニターした。表面温度を明確に検出するために、実験開始の1日前に、背毛を毛刈り機で除去した。DREADDおよび光発生実験のサーもグラムをそれぞれ0.5Hzおよび1Hzで収集し、InfReC Analyzer NS9500プロフェッショナルソフトウェア(NIPPON AVIONICS)で分析した。1つのフレームの最高温度を動物のTSとして用いた(図1d)。
日内休眠(torpor)の誘発実験は、少なくとも3日間、動物の代謝を記録するように設計された。記録開始前日(0日)に動物をチャンバーに導入した。食餌と水は自由に摂取できた。TAは0日目に示したように設定し、実験中一定に維持した。マウスに移植したテレメトリー温度センサーをチャンバーに入れる前に電源を入れた。標準的な実験デザインは以下の通りであった。第2日、ZT-0に、日内休眠(torpor)を誘発するために食物を除去した。24時間後、3日目、ZT-0で各動物に食餌を戻した。
DREADDアゴニストであるCNO(クロザピンN-オキシド、Abcam、ab141704)を100μg/mLの用量で生理食塩水に溶解し、-20℃で凍結した。CNO溶液を現場で解凍し、マウスに1mg/kgの用量で溶液を腹腔内投与した。アデノシンA1受容体アゴニストであるCHA(N6-シクロヘキシルアデノシン、Sigma-Aldrich、C9901)を250μg/mLの濃度で生理食塩水に溶解し、マウスに2.5mg/kgの用量で腹腔内投与した。
上述のTB、VO2およびビデオ記録(「生物学的シグナルの記録」を参照)に加えて、代謝チャンバーの入口を吸入麻酔器の出口(NARCOBIT-E、株式会社夏目製作所)に直接接続した。1%のイソフルランをTA=28℃で30分間与え、その後90分間のTA=12℃とした。実験後、動物をホットプレート上で加温し、回復を確認した。
マウスをイソフルランで深く麻酔し、水中の10%スクロースで経心的に潅流し、続いて0.1Mリン酸緩衝液pH7.4中の氷冷した4%パラホルムアルデヒド(4%PFA)で潅流し、脳を除去した。脳を4%PFA中、4℃で一晩後固定し、0.1Mリン酸緩衝生理食塩水pH7.4(PBS)中、30%ショ糖中、4℃で一晩インキュベートし、クライオモルド中のTissue-Tek O.C.T. 化合物(Sakura)に浸漬し、切片化するまで-80℃で凍結した。クライオスタット(CM1860、Leica)を用い、50μm毎に4つの等しいシリーズに冠状にスライスし、氷冷PBSを充填した6ウェルプレートに収集し、室温(RT)で3回PBSで洗浄した。特に断りのない限り、軌道振盪機上で穏やかに振盪しながら、以下のインキュベーション工程を実施した。脳切片を、PBS中1%Triton X-100中で室温で1時間インキュベートした。0.3% Triton X-100-処理PBS(ブロック溶液)中の10% Blocking One(NACALAI TESQUE)で切片を振盪することなく室温で1時間ブロックした。切片をブロッキング溶液(希釈液および各抗体の種類を下記に示す)で希釈した1次抗体中で4℃で一晩インキュベートし、次いで3回洗浄し、2次抗体と共に4℃で一晩インキュベートし、PBSで洗浄し、次いでマウントし、DAPIを含むHardSet Antifade Mounting Medium(VECTASHIELD)を用いてカバーガラスをかぶせた。
蛍光in situハイブリダイゼーションは、RNAscope Fluorescent Multiplex Kit(Advanced Cell Diagnostics)を用いて、RNAscope Fluorescent Multiplex in situハイブリダイゼーション用に設計されたプローブ(ACDBio RNAscope Probe-Mm-Qrfp#4643411、mCherry#43201、Mm-Slc32a1#319191、Mm-Slc17a6#319171)を用いて実施した。脳を切開し、直ちにドライアイス上で2-メチルブタン中で凍結し、-80℃で凍結包埋培地中に保存した。切断に先立ち、脳をクライオスタット中で-16℃に1時間冷却した。クライオスタット(Leica CM1860UV)を用いて脳を20μmの切片に冠状切片に切断し、Superfrost Plus Microscope slides(Fisherbrand)にマウントした。前処理法およびRNAscope Fluorescent Multiplex Assayは、RNAsope Assay Guide(それぞれ文書番号320513および320293)に準じて正確に実施した。
雄のQrfp‐iCreマウス(10~12週齢)に下記のウイルスを注射した。AAV10-DIO-TVA-mCherryおよびAAV10-DIO-RGを送達して、TVA-mCherryおよびRGをMB領域のQニューロンに発現させた(手順および座標については上記参照)。2週間後、SADΔG‐GFP(EnvA)を同じ部位に注射した。Leica TCS SP8レーザ共焦点顕微鏡とZeiss Axio Zoom.V16をそれぞれ用いて、全脳切片でスターターニューロンと入力(単一GFP陽性)ニューロンを検出した。
麻酔下のマウスから25ゲージ針を用いて左室穿刺により血液を採取した。採取した血液は氷上に2時間以上保存しなかった。サンプルを2,000Gで10分間4℃で遠心分離し、上清を収集し、-30℃で凍結した。FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporationに凍結血清検体を送付し、Na(mEq/L)、K(mEq/L)、Cl(mEq/L)、AST(IU/L)、ALT(IU/L)、LDH(IU/L)、CK(IU/L)、GLU(mg/dL)および総ケトン体(μmol/L)濃度を測定した。
マウスはイソフルラン(Pfizer)による深麻酔下で断頭した。脳を抽出し、以下の(mM)を含む氷冷切削溶液中で冷却した:125mMの塩化コリン、25mMのNaHCO3、10mMのD(+)-グルコース、7mMのMgCl2、2.5mMのKCl、1.25mMのNaH2PO4、およびO2(95%)とCO2(5%)でバブルした0.5mMのCaCl2。視床下部を含む水平脳スライス(250μm厚)をビブラトーム(VT1200S、Leica)で調製し、以下の(mM)を含む人工CSF(ACSF)中で室温で1時間維持した:125 mMのNaCl、26 mMのNaHCO3、10 mMのD(+)-グルコース、2.5 mMのKCl、2 mMのCaCl2、をO2(95%)とCO2(5%)でバブルした1 mMのMgSO4。電極(5~8MΩ)を、以下の(mM)を含む内部溶液で充填した:125 mMのK-グルコナート、10 mMのHEPES、10 mMのホスホクレアチン、0.05 mMのトルブタミド、4 mMのNaCl、4 mMのATP、2 mMのMgCl2、0.4 mMのGTP、および0.2 mMのEGTA、pH7.3、KOHで調整)。hM3Dq-mCherry発現ニューロンの発火を30℃の温度で電流-クランプモードで記録した。CNO(1μM)を浴中適用し、効果を調べた。MultiClamp 700B増幅器、Digidata 1440A A/D変換器およびClampex 10.3ソフトウェア(Molecular Devices)の組み合わせを用いて、膜電圧およびデータ取得を制御した。
透明なマウス脳を、既に述べたように37、ScaleS法により作製した。尿素結晶(和光純薬工業、217-00615)、D(-)-ソルビトール(和光純薬工業、199-14731)、メチル-β-シクロデキストリン(東京化学工業、M1356)、γ-シクロデキストリン(和光純薬工業、037-10643)、N-アセチル-L-ヒドロキシプロリン(Skin Essential Actives、台湾)、ジメチルスルホキシド(DMSO)(和光純薬工業、043-07216)、グリセロール(Sigma, G9012)およびTriton X-100(Nacalai Tesque, 35501-15)を用いてスケール溶液を作製した。AAV‐DIO‐GFPを注射したQrfp‐iCreマウスの脳を固定し、ScaleSで透明化した。画像はレーザー共焦点顕微鏡(オリンパス、XLSLPN25XGMP(NA 1.00,WD:8mm)(RI:1.41~1.52))で得られた。
本研究では、ベイズ統計学を適用して、発明者らの仮説および実験結果を評価した。発明者らは、仮説の構造を表すパラメーターを有する統計モデルを設計し、実験結果にモデルをフィットさせた。ベイズ推論はパラメータの尤度分布と事前確率分布からモデルパラメータの事後確率分布を推定する。事後分布は、モデルが実験結果から仮説をどのように説明できるかに関する情報を提供する。ベイズモデルはすべてのタイプの不確実性を明示的に含むことができ、従って、それは観測におけるノイズに関するデータを扱うことができるか、または、それは広い範囲の不確実性を有する可能性のある少数の試料からの情報を十分に利用することができる。さらに、これは階層モデルを用いて、異なる数のサンプルを持つ複数のグループの複数の層を扱うことができる。ベイズ推論のこれらの利点はすべて、動物実験でよく見られる問題に対処するのに適している。モデルフィッティングは、Rのバージョン3.5239のRStanライブラリー38を有するStanのバージョン2.18.0で実行されるように、適応バリアントである非Uターンサンプラーを有するHamiltonian Monte Carloを用いて実施した。トレースプロットの検査、
Q-TeTxLCマウスにおけるFIT中の代謝は、階層的多層モデル(図4d、コードフォルダTeTxLC_FIT)でモデル化した。セクションjにおけるあるグループiの最小値Yは、グループβ0[i]の平均代謝と差異パラメータβ1[i,j]の合計として表すことができる。
視床下部神経ペプチドであるピログルタミン化RFアミドペプチド(QRFP)は、もともと新しいRF‐アミドペプチドを発見することを目的としたバイオインフォマティクスアプローチを通して発見された9,10。Qrfpペプチドはまた、オーファンG-タンパク質結合受容体hGPR103の内因性リガンドとしてラット脳から同定および精製された11。prepro‐Qrfp mRNAは視床下部にのみ局在し、脳室周囲核(Pe)、視床下部外側野(LHA)、および灰白隆起(TC)11に分布する。Qrfpは、食物摂取、交感神経調節、および不安に関係するとされてきた11,12。発明者らは、Qrfp遺伝子にコドン改良Creリコンビナーゼ(iCre)をノックインしたマウス(Qrfp-iCreマウス)を作製した。発明者らは、iCre発現ニューロンにのみhM3Dq-mCherryを発現するマウス(Qrfp-iCre;Rosa26dreaddm3 マウス)を得るために、CAG-hM3Dq-mCherryをRosa26遺伝子座に上流のfloxed転写停止エレメントを挿入したRosa26ddreadm3 マウスと交配した。Qrfp‐iCre;Rosa26dreaddm3マウスを用いた興奮性化学遺伝学的実験中に、これらのマウスは運動活性の顕著な低下を示し、最終的にクロザピン‐N‐オキシド(CNO)の腹腔内(IP)注射から約30分後に始まる重度で持続的な不動状態となった。これらのマウスの姿勢は日内休眠(tropor)中に観察された姿勢と類似していることに気づいたので、Qrfp‐iCreマウスにおけるiCre陽性細胞の活性化は日内休眠(tropor)様状態を誘発し、不動性と低いTBを特徴とすると最初に仮説した(後述するように、ここで誘導された低体温は日内休眠ではなく、冬眠様状態であることが明らかとなっている)。この仮説を評価するために、サーモグラフィーカメラを用いて表面体温(TS)を測定し、Qrfp‐iCre;Rosa26dreaddm3マウスにおけるCNO誘発性不動状態が、顕著で持続性の低体温を伴うことを見出した(図1b)。TSの減少はCNO投与の約5分後から始まり、ほぼ12時間持続した。その後、マウスは外部からの再加温なしに低体温状態から自発的に回復した。
QIHを誘導する機構を明らかにするために、Qニューロンの軸索投射を解析した。Qrfp-iCreマウスにAAV10-EF1a-DIO-GFPを注射してQニューロンに特異的にGFPを発現させた後(図2a、b)、MPA、VOLT、室傍核(PVN)、視索上核(SON)、視床下部背内側(DMH)、LHA、結節乳頭核(TMN)、内側乳頭核(MM)、中脳水道周囲灰白質(PAG)、外側結合腕傍核(LPB)、青斑核(LLC)、延髄吻側腹外側野(RVLM)、および淡蒼縫線核(RPa)(体温調節調節および交感神経制御に関わる領域)におけるGFP陽性線維を観察した(図2c)14。発明者らは、DMHが特に豊富な投射を受けたことを見出した。ScaleS法で明らかになった脳の解析から、QニューロンとDMHへの投射の位置がさらに示唆された(図2d)。
次に、Qニューロンの三重カラーin situハイブリダイゼーションを用いて、これらのQニューロンが抑制性か興奮性かを確認した。CNO注射がQ‐hM3DマウスにおいてQIHを効果的に誘導することを確認した後、これらのマウスをin situハイブリダイゼーション組織化学的検査に供した。興奮性および抑制性マーカーであるmCherryをコードする転写産物、小胞性グルタミン酸トランスポーター2(Vglut2)および小胞性GABAトランスポーター(Vgat)をコードするプローブを用いた。われわれは、Qニューロンの約2/3がVgat陽性であり、約2/5がVglut2陽性であることを見出した(図2e-i)。
QIH誘発直後にマウス尾部の温度上昇が観察され、Qニューロンの光遺伝学的または薬理遺伝学的興奮によって誘発されたことから、TBの減少中に末梢血管が拡張して熱を放出することが示唆された(図1d、図2k)。TBの増加を伴わない末梢血管拡張は、冬眠動物の冬眠状態で見られるように、理論体温設定値(TR)を正常状態より低い値に再設定されていることを示唆する。これを評価するために、QIH中のマウスの体温調節系の特徴分析を行った。動物が外部仕事を持たず、代謝が安定している条件下では、複数の周囲温度(TA)下で、TBおよびVO2から熱コンダクタンス(G)、HおよびTRを推定することができる3。Q‐hM3Dマウスを調製し、種々のTA(8、12、16、20、24、28および32℃)下でQIH中にTBおよびVO2を記録した(図3a)。生理食塩水またはCNOのIP注射後の11時間平均TBおよびVO2を比較した。QIH中、動物は対応する対照と比較して、全てのTAで低いTBとVO2を示した(図3b)。熱産生システムが適切に機能しているとき、すなわち、TRがTBより高く、体温調節システムがVO2を増加させてTRに到達しようとしているとき(図3c)、TAが増加するとTBは増加し、VO2は減少する。TBとVO2はそれぞれ異なるTAで最小値を示し、TAでは16~24℃の範囲の協調した熱生成特性のみを示した(図3b)。したがって、QIH中のTA=16、20、および24℃の代謝データを用いてさらに分析した。まず、TB-TAとVO2の関係からGを推定した(図3d)。Gの89%の最高後部密度間隔(HPDI)は、正常及びQIH条件下でそれぞれ[0.212,0.221]ml/g/hr/℃及び[0.182,0.220]ml/g/hr/℃(図3e;以下89%HPDIは2つの数字で四角括弧で示す)であった。量的に、両Gの差の後方分布(ΔG)は[-0.0040,0.0348]ml/g/hr/℃(図3f)であり、0を含んでおり、正常条件下とQIH条件下のGが区別できないことを示唆している。これは通常の条件よりも低いGを示す日内休眠(torpor)とは異なっていた3。第二に、TBとVO2からHとTRを推定した(図3g)。Hは正常状態で[3.43、8.72]ml/g/hr/℃、QIHで[0.181、0.369]ml/g/hr/℃(図3h)であり、各中央値で95.3%の減少であった。差の事後分布(ΔH)は[3.17,8.48]ml/g/hr/℃(図3i)であり、陽性であり、これらの条件が異なる確率が89%以上であることが示唆された。このH低下は、空腹時誘発日内休眠(FIT)時のH低下と類似していた3。特に、
TRは正常状態で[36.04、36.60]℃、QIHで[26.83、29.13]℃と推定された(図3j)。TRの差は各中央値で8.41℃であり、差の後方分布(ΔTR)は[7.18,9.57]℃であり、QIH中のTRの低下を明確に示している(図3k)。FITにおける非常に小さな理論的設定温度シフト3を考慮すると、この観察は、QIHと冬眠の間の類似性、ならびにQIHと日内休眠(torpor)の間の差を強調する。
QIHは日内休眠(torpor)よりも冬眠に似ているが、日内休眠(torpor)は冬眠の軽い状態と考えられることがあるため、Qニューロンが日内休眠(torpor)にも関与しているかどうかを検討した。また、共通または類似のメカニズムが冬眠および日内休眠(torpor)を誘導する役割を果たしているかもしれない20。日内休眠(torpor)におけるQニューロンの役割を調べるため、Qrfp-iCreマウス(Q-TeTxLCマウス)にAAV2/9-hSyn-DIO-TeTxLC-eYFPを注入することによりQニューロンに特異的に破傷風毒素軽鎖(TeTxLC)を発現させ、QニューロンのSNARE複合体介在性神経伝達の遮断がFITに影響を及ぼすかどうかを調べた(図4b)。AAV2/9‐hSyn‐DIO‐TeTxLC‐eYFPとAAV10‐EF1a‐DIO‐hM3Dq‐mCherryの同時注入はTBに対するCNOの作用を完全に消失させ、SNARE複合体の遮断がQニューロンのQIH誘導能を消失させることを示唆した。われわれは、すべてのQ-TeTxLCマウスにおいて、FITの正常な構造が崩壊することを見出した。絶食中のこれらのマウスでは、代謝の急速な振動変動は見られなかった(図4c,d)。このことは、Qニューロンの機能がFIT中のTBの急速な低下を誘発するために必要であることを示唆する。興味深いことに、これらのマウスで観察されたTBの漸減は、FIT中にQニューロン非依存性の代謝低下機構が存在することを意味する。加えて、Q‐TeTxLCマウスは対照マウスよりもTBの概日変動が少なく、TBの概日調節におけるQニューロンの主要な役割を示唆した。特に、QRFPペプチドを欠くホモ接合のQrfp-iCreマウスは、正常なFITを示した(図4e)。これらの観察は、Qニューロンは日内休眠(torpor)を誘導する必須の構成要素であり、日内休眠(torpor)における体温の急速なシフトに重要な役割を果たしているが、QRFPは果たしていないことを示唆する。
ここでは、マウスにおける特定の化学的(=Qrfpを発現する)および組織的(AVPe/MPA)特徴を有する新規視床下部ニューロン集団の存在を示し、この集団の興奮は冬眠と非常に類似した能動的代謝低下を誘発する。この状態であるQIHは、冬眠と2つの主要な性質を共有している。1つはTRの減少であり、もう1つは活発に調節される低代謝である。QIHの間、マウスは外界環境に従って身体機能を活発に調節する。心拍数の減少、呼吸の弱さ、低電位脳波などの他の多くの生理学的パラメータは、QIHと冬眠との類似性を示唆する29。Fos発現解析により、ジュウサンセンジリス30において3V付近の細胞が冬眠中に活性化されることが以前の研究で示された。この活性化パターンはQニューロンが局在する領域と非常によく似ており、冬眠神経もまたQニューロンを利用して冬眠を誘導する可能性を示唆している。
1. Bouma, H. R. et al. Induction of torpor: Mimicking natural metabolic suppression for biomedical applications. J. Cell. Physiol. 227, 12851290 (2012).
2. Geiser, F. Metabolic Rate and Body Temperature Reduction During Hibernation and Daily Torpor. Annu. Rev. Physiol. 66, 239274 (2004).
3. Sunagawa, G. A. & Takahashi, M. Hypometabolism during Daily Torpor in Mice is Dominated by Reduction in the Sensitivity of the Thermoregulatory System. Sci. Rep. 6, 37011 (2016).
4. Florant, G. L. & Heller, H. C. CNS regulation of body temperature in euthermic and hibernating marmots (Marmota flaviventris). Am. J. Physiol. 232, R203-8 (1977).
5. Heller, H. C. & Colliver, G. W. CNS regulation of body temperature during hibernation. Am. J. Physiol. 227, 5839 (1974).
6. Iliff, B. W. & Swoap, S. J. Central adenosine receptor signaling is necessary for daily torpor in mice. AJP Regul. Integr. Comp. Physiol. 303, R477R484 (2012).
7. Melvin, R. G. & Andrews, M. T. Torpor induction in mammals: recent discoveries fueling new ideas. Trends Endocrinol. Metab. 20, 490498 (2009).
8. Griko, Y. & Regan, M. D. Synthetic torpor: A method for safely and practically transporting experimental animals aboard spaceflight missions to deep space. Life Sci. Sp. Res. 16, 101107 (2018).
9. Fukusumi, S. et al. A New Peptidic Ligand and Its Receptor Regulating Adrenal Function in Rats. J. Biol. Chem. 278, 4638746395 (2003).
10. Chartrel, N. et al. Identification of 26RFa, a hypothalamic neuropeptide of the RFamide peptide family with orexigenic activity. Proc. Natl. Acad. Sci. 100, 1524715252 (2003).
11. Takayasu, S. et al. A neuropeptide ligand of the G protein-coupled receptor GPR103 regulates feeding, behavioral arousal, and blood pressure in mice. Proc Natl Acad Sci U S A 103, 74387443 (2006).
12. Okamoto, K. et al. QRFP-Deficient Mice Are Hypophagic, Lean, Hypoactive and Exhibit Increased Anxiety-Like Behavior. PLoS One 11, e0164716 (2016).
13. Atasoy, D., Aponte, Y., Su, H. H. & Sternson, S. M. A FLEX switch targets Channelrhodopsin-2 to multiple cell types for imaging and long-range circuit mapping. J. Neurosci. 28, 702530 (2008).
14. Nakamura, K. Central circuitries for body temperature regulation and fever. Am. J. Physiol. Integr. Comp. Physiol. 301, R1207R1228 (2011).
15. Zhao, Z.-D. et al. A hypothalamic circuit that controls body temperature. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 114, 20422047 (2017).
16. Yizhar, O. et al. Neocortical excitation/inhibition balance in information processing and social dysfunction. Nature 477, 171 (2011).
17. Morrison, S. F. Central control of body temperature. F1000Research 5, (2016).
18. Ortmann, S. & Heldmaier, G. Regulation of body temperature and energy requirements of hibernating alpine marmots (Marmota marmota). Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 278, R698-704 (2000).
19. Tupone, D., Madden, C. J. & Morrison, S. F. Central activation of the A1 adenosine receptor (A1AR) induces a hypothermic, torpor-like state in the rat. J. Neurosci. 33, 1451225 (2013).
20. Heldmaier, G., Ortmann, S. & Elvert, R. Natural hypometabolism during hibernation and daily torpor in mammals. Respir. Physiol. Neurobiol. 141, 317329 (2004).
21. Wickersham, I. R. et al. Monosynaptic Restriction of Transsynaptic Tracing from Single, Genetically Targeted Neurons. Neuron 53, 639647 (2007).
22. Saito, Y. C. et al. Monoamines Inhibit GABAergic Neurons in Ventrolateral Preoptic Area That Make Direct Synaptic Connections to Hypothalamic Arousal Neurons. J. Neurosci. 38, 63666378 (2018).
23. Andermann, M. L. & Lowell, B. B. Toward a Wiring Diagram Understanding of Appetite Control. Neuron 95, 757778 (2017).
24. Wang, T. A. et al. Thermoregulation via Temperature-Dependent PGD2 Production in Mouse Preoptic Area. Neuron 114 (2019). doi:10.1016/j.neuron.2019.04.035
25. Tan, C. L. & Knight, Z. A. Review Regulation of Body Temperature by the Nervous System. Neuron 98, 3148 (2018).
26. Tan, C. L. et al. Warm-Sensitive Neurons that Control Body Temperature. Cell 167, (2016).
27. Song, K. et al. The TRPM2 channel is a hypothalamic heat sensor that limits fever and can drive hypothermia. Science (80-. ). 353, 13931398 (2016).
28. Oomura, Y. et al. A new brain glucosensor and its physiological significance. Am. J. Clin. Nutr. 55, 278S-282S (1992).
29. Walker, J. M., Glotzbach, S. F., Berger, R. J. & Heller, H. C. Sleep and hibernation in ground squirrels (Citellus spp): electrophysiological observations. Am. J. Physiol. Integr. Comp. Physiol. 233, R213R221 (1977).
30. Bratincsak, A. et al. Spatial and temporal activation of brain regions in hibernation: c-fos expression during the hibernation bout in thirteen-lined ground squirrel. J. Comp. Neurol. 505, 44358 (2007).
31. Dausmann, K. H., Glos, J., Ganzhorn, J. U. & Heldmaier, G. Hibernation in a tropical primate. Nature 429, 825826 (2004).
32. Jiang-Xie, L.-F. et al. A Common Neuroendocrine Substrate for Diverse General Anesthetics and Sleep. Neuron 113 (2019). doi:10.1016/j.neuron.2019.03.033
33. Mieda, M. et al. Cellular clocks in AVP neurons of the scn are critical for interneuronal coupling regulating circadian behavior rhythm. Neuron 85, 11031116 (2015).
34. Osakada, F. & Callaway, E. M. Design and generation of recombinant rabies virus vectors. Nat. Protoc. 8, 1583601 (2013).
35. Sunagawa, G. A. et al. Mammalian Reverse Genetics without Crossing Reveals Nr3a as a Short-Sleeper Gene. Cell Rep. 14, 662677 (2016).
36. Keith, B.J., Franklin & Paxinos, G. The mouse brain in stereotaxic coordinates. (Academic Press, 2007).
37. Hama, H. et al. ScaleS: an optical clearing palette for biological imaging. Nat. Neurosci. 18, 15181529 (2015).
38. Stan Development Team. RStan: the R interface to Stan. (2018).
39. R Core Team. R: A language and environment for statistical computing. (2017).
40. McElreath, R. Statistical Rethinking: A Bayesian Course with Examples in R and Stan. (CRC Press, 2016).
Claims (10)
- 生きている対象の脳において、前腹側脳室周囲核(AVPe)、内側視索前野(MPA)および脳室周囲核(Pe)からなる群から選択される1以上の領域内のピログルタミン化RFアミドペプチド(QRFP)産生ニューロンを刺激する装置であって、
電圧の発生を制御する制御信号を送信する制御部と、
前記制御部からの制御信号を受信して電圧を発生する電圧発生部と、
前記電圧発生部と近位で電気的に接続され、遠位に電気刺激電極を有する刺激プローブであって、脳表面からQRFP産生ニューロンにアクセスするために十分な長さを有し、前記電圧発生部からの電圧により遠位の電気刺激電極において電気刺激を発生させる刺激プローブと、
を含む、装置。 - 生きている対象の脳において、前腹側脳室周囲核(AVPe)、内側視索前野(MPA)および脳室周囲核(Pe)からなる群から選択される1以上の領域内のピログルタミン化RFアミドペプチド(QRFP)産生ニューロンを刺激する装置であって、
QRFP産生ニューロン刺激性化合物の放出を制御する制御信号を送信する制御部と、
前記化合物の貯蔵部と、
前記制御部からの制御信号を受信して化合物の貯蔵部から前記化合物を貯蔵部から送出する化合物送出部と、
化合物放出口と放出口までの化合物の流路を備え、前記化合物をQRFP産生ニューロンにまで送達するガイドと、
を含む、装置。 - 外気温計と、
深部体温計と、
呼気ガス中の酸素濃度を測定する呼気ガス分析部と、
測定された外気温と、深部体温および酸素濃度からなる群から選択される少なくとも1つの数値とを記録する記録部とをさらに含む、請求項1または2に記載の装置。 - 前記記録部は、少なくとも外気温と深部体温を記録するものであり、
前記記録部に記録された外気温と深部体温とから、対象が低体温状態であるかを決定する決定部をさらに含む、請求項3に記載の装置。 - 前記記録部は、少なくとも外気温と深部体温と酸素濃度を記録するものであり、
前記記録部に記録された外気温と、深部体温、および酸素濃度とから対象が低代謝状態であるか否かを決定する決定部をさらに含む、請求項3に記載の装置。 - 前記記録部は、少なくとも外気温と深部体温と酸素濃度を記録するものであり、
前記記録部に記録された外気温と、深部体温、および酸素濃度とから、対象が冬眠様状態であるか否かを決定する決定部をさらに含む、請求項3に記載の装置。 - 前記制御部が、対象が、低体温状態、低代謝状態、および冬眠様状態からなる群から選択されるいずれか1つの状態であると決定されるまで連続的にまたは間欠的にQRFP産生ニューロンを刺激するための制御信号を送信する、請求項4~6のいずれか一項に記載の装置。
- 非ヒトほ乳類の対象において体温の理論的設定温度を低下させる方法であって、ピログルタミン化RFアミドペプチド(QRFP)産生ニューロンに興奮性刺激を与えることを含む、方法。
- QRFP産生ニューロンが、前腹側脳室周囲核(AVPe)、内側視索前野(MPA)および脳室周囲核(Pe)からなる群から選択される1以上の領域のニューロンである、請求項8に記載の方法。
- 興奮性刺激が、化学的刺激、磁気的刺激および電気的刺激からなる群から選択される刺激である、請求項8または9に記載の方法。
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Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040102368A1 (en) | 2002-11-27 | 2004-05-27 | Katz Laurence M. | Methods of treating cerebral ischemia |
US20070048731A1 (en) | 2005-05-20 | 2007-03-01 | Neurosilicon | High throughput use-dependent assay based on stimulation of cells on a silicon surface |
JP2012508635A (ja) | 2008-11-12 | 2012-04-12 | エコーレ ポリテクニーク フェデラーレ デ ローザンヌ (イーピーエフエル) | 微細加工神経刺激デバイス |
JP2014500716A (ja) | 2010-11-05 | 2014-01-16 | ザ ボード オブ トラスティーズ オブ ザ レランド スタンフォード ジュニア ユニバーシティー | 光活性化キメラオプシンおよびその使用方法 |
US20140039450A1 (en) | 2010-10-06 | 2014-02-06 | Isis Innovation Ltd. | Method and Apparatus for Treating Respiratory Disease |
US20150238513A1 (en) | 2014-02-27 | 2015-08-27 | University Of Alaska Fairbanks | Methods and compositions for the treatment of ischemic injury to tissue using therapeutic hypothermia |
US20160144185A1 (en) | 2014-11-25 | 2016-05-26 | Medtronic Bakken Research Center B.V. | System for neurostimulation and/or neurorecording |
WO2017195901A1 (ja) | 2016-05-13 | 2017-11-16 | 国立大学法人 東京大学 | 肝分泌型代謝制御因子阻害作用による肥満関連疾患治療剤 |
WO2019177142A1 (ja) | 2018-03-16 | 2019-09-19 | 脳科学香料株式会社 | 低酸素障害、虚血再灌流障害又は炎症の予防又は治療剤、移植用細胞保護剤、及び生体保存剤 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3182601B2 (ja) * | 1993-11-01 | 2001-07-03 | ポーラテクニクス・リミテッド | 組織タイプ認識方法およびそのための装置 |
-
2020
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Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040102368A1 (en) | 2002-11-27 | 2004-05-27 | Katz Laurence M. | Methods of treating cerebral ischemia |
US20070048731A1 (en) | 2005-05-20 | 2007-03-01 | Neurosilicon | High throughput use-dependent assay based on stimulation of cells on a silicon surface |
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US20140039450A1 (en) | 2010-10-06 | 2014-02-06 | Isis Innovation Ltd. | Method and Apparatus for Treating Respiratory Disease |
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