JP7384450B2 - 体内時計活性化システム及びその制御方法 - Google Patents
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Description
本願は、2019年2月20日に、日本に出願された特願2019-028425号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
以上のことから、特に高齢者において、体内時計を調整する方法は乏しく、有効な治療法の開発が強く望まれている。
本発明の第1態様に係る体内時計活性化システムは、被験体の体表面の特定位置に接して交流微弱電流刺激を与えるように構成された電極と、前記電極に接続され、前記交流微弱電流を発生させる電流発生部と、前記電流発生部に接続され、前記交流微弱電流の電流値を1μA以上750μA以下、電流処理時間を10分間以上60分間以下に制御するように構成された制御部と、を備える。
前記制御部が、前記交流微弱電流の電流値を300μA以上400μA以下、電流処理時間を10分間以上30分間以下に制御するように構成されていてもよい。
前記制御部が、前記交流微弱電流の周波数を300Hz以上500Hz以下に制御するように構成されていてもよい。
前記電流発生部が、RFIDタグ、リーダライタ及び電源を含んで構成されてもよい。
上記第1態様に係る体内時計活性化システムは、温度センサ又は血圧センサを更に備えてもよい。
上記第1態様に係る体内時計活性化システムは、前記電極が被験体の体表面の特定位置に接するように装着するための装着具を更に備えてもよい。
前記被験体の体表面の特定位置が、首、手首、腕、胴部、脚又は足首であってもよい。
上記第1態様に係る体内時計活性化システムは、Per1遺伝子の発現亢進作用を有してもよい。
前記設定工程において、前記制御部が、外部環境における明期開始時刻からその6時間後までの間の任意の時刻に電流処理開始時刻を設定してもよい。
本実施形態の体内時計活性化システムは、電極と、電流発生部と、制御部と、を備える。
電極は、被験体の体表面の特定位置に接して交流微弱電流刺激を与えるように構成されている。電流発生部は、電極に接続されており、交流微弱電流を発生させる。制御部は、電流発生部に接続されており、交流微弱電流の電流値及び電流処理時間を一定の範囲に制御するように構成されている。
具体的には、交流微弱電流の電流値は、1μA以上750μA以下であり、100μA以上500μA以下が好ましく、300μA以上400μA以下がより好ましい。電流値が上記範囲内であることで、後述する実施例に示すように時計遺伝子の一つであるPer1遺伝子の発現をより効果的に亢進することができる。なお、ここでいう電流値は、絶対値であり、電流の向きに応じてプラスであってもよく、マイナスであってもよい。
また、交流微弱電流の電流処理時間は、10分間以上60分間以下であり、15分間以上30分間以下が好ましい。電流処理時間が上記範囲内であることで、後述する実施例に示すように時計遺伝子の一つであるPer1遺伝子の発現をより効果的に亢進することができる。
具体的には、交流微弱電流の周波数は、300Hz以上500Hz以下が好ましく、350Hz以上450Hz以下がより好ましく、400Hzがさらに好ましい。
また、本実施形態の体内時計活性化システムは、Per1遺伝子の発現亢進に加えて、肝臓の糖代謝の促進に関連する遺伝子の発現を変容させることができる。すなわち、本実施形態の体内時計活性化システムは、肝臓の糖代謝の促進用システムということもできる。肝臓の糖代謝の促進に関連する遺伝子としては、例えば、Glucokinase (Gck)遺伝子、Phosphoenolpyruvate carboxykinase 1 (Pck1)遺伝子、Peroxisome Proliferator-Activated Receptor α (Pparα)遺伝子、Peroxisome Proliferator-Activated Receptor γ (Pparγ)遺伝子等が挙げられる。
また、本実施形態の体内時計活性化システムは、Per1遺伝子の発現亢進に加えて、体内時計のリズム障害である被験体における認知記憶機能を改善することができる。すなわち、本実施形態の体内時計活性化システムは、体内時計のリズム障害である被験体における認知記憶機能改善用システムということもできる。
また、本実施形態の体内時計活性化システムは、Per1遺伝子の発現亢進に加えて、抗老化遺伝子の発現を亢進させることができる。すなわち、本実施形態の体内時計活性化システムは、抗老化遺伝子の発現亢進用システムということもできる。抗老化遺伝子としては、例えば、Sirt1遺伝子等が挙げられる。
また、本実施形態の体内時計活性化システムは、Per1遺伝子の発現亢進に加えて、皮膚の水分量を制御しているアクアポリン3(Aqp3)遺伝子の発現を亢進させることができる。すなわち、本実施形態の体内時計活性化システムは、アクアポリン3遺伝子の発現亢進用システムということもできる。
図1Aは、本発明の第1実施形態に係る体内時計活性化システムを示す斜視図である。
図1Aに示す体内時計活性化システム1Aは、電極と、電流発生部100と、制御部200とを備える。体内時計活性化システム1Aは、マウスX等の被験体を飼育するための飼育容器300を備えていてもよい。
以下に示すRFIDタグ10の詳細な説明では、主に、パッシブRFIDタグを用いた場合について説明する。
RFIDタグ10とリーダライタ20との間のデータの伝送方式は特別な限定はなく、例えば、電磁結合方式、電磁誘導方式、電波(UHF)方式等が挙げられ、RFIDタグの通信周波数(共振周波数又は動作周波数ともいう)の範囲に応じて、伝送方式は適宜選択することができる。例えば、RFIDタグの通信周波数が50KHz以上300KHz以下の範囲である場合、電磁誘導方式によりデータの伝送及び電力の供給を行うことができる。このときの通信距離は例えば、0m超70cm以下程度である。
ICチップ3は、アンテナ2を介してリーダライタ20と通信を行うための通信回路3aと、データを記憶するための記憶回路3bと、これら回路を制御する制御回路3cとを備える。また、ICチップ3はアンテナ2の端部2a及び2bと接続している。
制御部200の形状及び大きさは特別な限定はなく、例えば、制御部200の形状が角柱である場合、縦(短手方向又は奥行)の長さは1cm以上10cm以下とすることができ、横(長手方向)の長さは10cm以上50cm以下とすることができ、高さは1cm以上5cm以下とすることができる。
設定工程では、制御部200が、任意の時刻に交流微弱電流刺激を開始するように、交流微弱電流の電流処理開始時刻、電流値及び電流処理時間を設定する。電流処理開始時刻としては、外部環境における明期開始時刻からその6時間後までの間の任意の時刻であることが好ましく、明期開始時刻からその4時間後までの間の任意の時刻であることがより好ましく、明期開始時刻の1時間半後から明期開始時刻の2時間半後までの間の任意の時刻であることがさらに好ましく、明期開始時刻の2時間後の時刻が特に好ましい。ここでいう「外部環境における明期開始時刻」とは、適当な長さの明期と暗期とが繰り返される完全光周期条件下である外部環境での明期の開始時刻を意味し、明期開始時刻は、日の出時刻であってもよい。例えば、午前6時から午後6時までの12時間の明期と、午後6時から午前6時までの12時間の暗期が繰り返される環境下では、午前6時が明期開始時刻にあたる。電流処理開始時刻の具体的な時刻としては、例えば、午前7時から午後7時までの12時間の明期と、午後7時から午前7時までの12時間の暗期とが繰り返される環境下では、午前7時から午前13時までの間の任意の時刻が好ましく、午前7時から午前11時までの間の任意の時刻がより好ましく、午前8時30分から午前9時30分までの間の任意の時刻がさらに好ましく、午前9時が特に好ましい。電流処理開始時刻が上記時刻の範囲内であることで、後述する実施例に示すように、Per1遺伝子の発現をより効果的に亢進することができる。また、電流値及び電流処理時間は、上記において説明した範囲内とすることができる。
図2Aは、本発明の第2実施形態に係る体内時計活性化システムを示す斜視図である。図2Aに示す体内時計活性化システム2Aは、飼育容器300の代わりにイヌ用ベッド301を備え、装着具40を更に備える。装着具40の内周面40a(被験体の体表面に接する方の面)には、電極1が埋め込まれたRFIDタグ10(以下、「第1のRFIDタグ」と称する場合がある)、及び、更に温度センサ51が埋め込まれた第2のRFIDタグ50が配置されている。これらの点以外は、体内時計活性化システム2Aは、図1Aに示す体内時計活性化システム1Aと同じである。
温度センサ51は、被験体の体温を測定するためのものである。温度センサを備えることで、被験体の体温を経時的に測定し、体温の概日リズムを把握することができる。これにより、被験体の体内時計が整っている、又は乱れているかを判定することができる。温度センサとしては、体表面から体温を測定できる公知のものを適宜選択して用いることができる。市販の温度センサとしては、例えば、Omron Electronics Inc-EMC Div社製のD6T8L06等が挙げられる。
血圧センサは、被験体の血圧を測定するためのものである。血圧センサを備えることで、被験体の血圧を経時的に測定し、血圧の概日リズムを把握することができる。これにより、被験体の体内時計が整っている、又は乱れているかを判定することができる。血圧センサとしては、体表面から血圧を測定できる公知のものを適宜選択して用いることができる。市販の血圧センサとしては、例えば、Renesas Electronics社製のSmart Analog IC300、Smart Analog IC500等が挙げられる。
なお、体内時計活性化システム2Aは、体温センサ及び血圧センサのうちいずれか一方のみを備えていてもよく、両方備えていてもよい。
本実施形態の体内時計活性化システムによれば、後述する実施例に示すように、体内時計のリズム障害を改善することができる。すなわち、一実施形態において、本発明は、上記体内時計活性化システムを用いた、体内時計のリズム障害の予防又は治療方法を提供する。
また、一実施形態において、本発明は、体内時計のリズム障害の予防又は治療のための、上記体内時計活性化システムを提供する。
[細胞培養]
C57BL/6J雄性野生型マウスの脳由来アストロサイトを用いた。細胞は、5%ウシ胎児血清(FBS)(Thermo Fisher Scientific, Walthan, MA, USA)、0.5%ペニシリン-ストレプトマイシン(Thermo Fisher Scientific)を含むダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)(Sigma Aldrich, St. Luis, MO, USA)を用いて、37℃、5%二酸化炭素/95%大気条件下で継代培養し、各試験に用いた。
ICR雄性野生型マウス(以下、「野生型マウス」又は「WTマウス」と略記する場合がある)(Charles River japan Inc., Kanagawa, Japan)及びICRをバックグラウンドとするClock遺伝子改変(Clk/Clk)雄性マウス(以下、「Clock改変マウス」又は「Clk/Clkマウス」と略記する場合がある)を温度24℃±1℃、湿度60±10%、明暗周期(明期:7:00~19:00)、自由摂食摂水の条件下で1週間飼育した後、各試験に用いた。行動解析は、行動解析装置(ニューロサイエンス社製)を用い、明暗周期(明期:7:00~19:00)又は恒暗条件下(暗記:24時間)で測定した。各試験における実験動物の取り扱いについては九州大学動物実験規則に従った。
37℃、5%二酸化炭素/95%大気条件下で培養したC57BL/6J雄性野生型マウスの脳由来アストロサイトに対して、微弱電流刺激装置(ES530,ITO社製)の金電極を用いて一定時間電気刺激を行った。
ICR雄性野生型マウス及び時計遺伝子Clock改変(Clk/Clk)雄性マウスに対し、吸入麻酔下で腹部及び背部のそれぞれに電極を貼付し、微弱電流刺激装置(ES530,ITO社製)を用いて、一定時間電気刺激を行った。
マウス肝臓からRNAiso(Takara bil Inc., Osaka, Japan)を用いて、Total RNAを抽出した。次いで、Rever Tra Ace quantitative realtime PCR kit(Toyobo, Osaka, Japan)を用いて、RNAを鋳型としてcDNAを合成した。得られたcDNAをTHUNDERBIRD SYBR qPCR Mix(Toyobo)と、LightCycler(登録商標) 96 System(Roche, Basel, Switzerland)を用いて増幅し、検量線法により各遺伝子のmRNA発現量を測定した。また、各遺伝子の発現量は、β-actin mRNA発現量を測定して補正した。各遺伝子の定量に用いたプライマー配列を以下の表1に示す。
C57BL/6J雄性野生型マウスの脳由来アストロサイトに、Period1(Per1)遺伝子及びPeriod2(Per2)遺伝子のプロモーター下流にルシフェラーゼ遺伝子を組み込んだベクターをトランスフェクションして、Per1::lucアストロサイト及びPer2::lucアストロサイトを作製した。得られたPer1::lucアストロサイト及びPer2::lucアストロサイトをそれぞれ35mm細胞培養用ディッシュに1ディッシュ当たり1×105細胞となるように播種し、一晩37℃のインキュベーターで培養した。培地を回収した後、2%のFBS、0.5%のペニシリン-ストレプトマイシン及び10nMのルシフェリン(Wako, Osaka, Japan)を含む、フェノールレッドフリーのDMEMに置換した。MCSを行った後、Per1遺伝子及びPer2遺伝子のプロモーター活性由来のルシフェラーゼ活性をリアルタイムモニタリングシステムLumiCycle(Actimetrics, Wilmette, IL, USA)を用いて経時的に測定した。
細胞から細胞質又は核を抽出し、ウエスタンブロッティング法を用いて、各タンパク質を測定した。一次抗体として抗CREB抗体(サンタクルーズ社製)、抗リン酸化CREB抗体(サンタクルーズ社製)及び抗Pol2抗体(Abcam)を使用した。二次抗体は、抗ウサギ抗体(Abcam)を使用した。
統計解析ソフトとして、JMP(登録商標) Pro 13.0.0(SAS Institute Japan, Tokyo, Japan)を使用した。独立多群の比較には、一元配置分散析(One-way ANOVA)、二元配置分散析(Two-way ANOVA)、及びTukey-Kramer post-hoc testを用いた。有意水準5%以下を有意な差とした。
(時計遺伝子の発現量に及ぼすMCSの影響)
時計遺伝子の発現リズムは、光等の刺激によるPERIODの発現上昇が起点となって同調されることが報告されている。そこで、この同調機構を担うPer1遺伝子及びPer2遺伝子の転写活性に及ぼすMCSの影響を検討した。
Per1::luc及びPer2::lucをそれぞれ発現させたC57BL/6J雄性野生型マウスの脳由来アストロサイトに、電流値300μA、周波数400Hzの微弱電流を15分間与えた後、ルシフェラーゼ活性を検出した。結果を図3A(Per1::lucアストロサイト)及び図3B(Per2::lucアストロサイト)に示す。図3A及び図3Bでは、MCS前(Before MC)の細胞におけるルシフェラーゼ活性を100としたときのMCS後(After MC)のルシフェラーゼ活性を相対値で表している。
(Per1遺伝子の発現に対するMCSの至適条件の検討)
次いで、MCSの条件は症状に応じて適宜決められているものの、条件の決定には施術者の経験に依拠することが多い。そこで、Per1遺伝子のmRNA発現量に対する影響の大きいMCSの条件(電流処理時間及び電流値)を検討した。結果を図4A(電流処理時間)及び図4B(電流値)に示す。図4A及び図4Bにおいて、MCS未処理におけるPer1遺伝子のmRNA発現量を100としたときの各条件でのPer1遺伝子のmRNA発現量を相対値で表している。また、「Control」はMCS未処理の細胞である。
(時計遺伝子群のmRNA発現量に及ぼすMCSの影響)
次いで、実施例2で特定した至適条件でのPer1遺伝子以外の時計遺伝子のmRNA発現量に及ぼす影響を検討した。具体的には、C57BL/6J雄性野生型マウスの脳由来アストロサイトにMCS(300μA、400Hz、15分間)を行い、MCS終了直後の各時計遺伝子群のmRNA発現量を、リアルタイムPCR法を用いて測定した。結果を図5に示す。図5において、MCS未処理の各時計遺伝子のmRNA発現量を100としたときのMCS処理した各時計遺伝子のmRNA発現量を相対値で表している。また、「Control」はMCS未処理の細胞である。
(Per1遺伝子のプロモーターに存在するCREB結合領域を介した転写活性に及ぼすMCSの影響)
MCSによるPer1遺伝子の転写活性化の機構を解明するために、プロモーター領域の配列を探索した結果、カルシウムイオンやcAMP等の刺激により活性化するCREB応答配列(配列番号15:TGACGTCA)が存在することが確認された。そこで、Per1遺伝子のCREB応答配列を介した転写活性に及ぼすMCSの影響を検討した。具体的には、C57BL/6J雄性野生型マウスの脳由来アストロサイトに、Period1(Per1)遺伝子のプロモーター下流にルシフェラーゼ遺伝子を組み込んだベクターをトランスフェクションして、Per1::lucアストロサイトを作製した後、MCSを行い、ルシフェラーゼ活性を測定した(図6A参照)。このとき、CREB応答配列(配列番号15)を含むPer1遺伝子(Per1 CRE(-1800))と、CREB応答配列を含まないPer1遺伝子(Per1(-1400))とを使用して、Per1::lucアストロサイトを作製した(図6B参照)。結果を図6Cに示す。
(マウス肝臓に対するMCSの処理開始時刻の影響)
上記のインビトロ系の試験で明らかとなったMCS条件(300μA、400Hz、15分間)を用いて、マウス肝臓を対象としたインビボ系でのPer1遺伝子の発現の変化を検討した。マウス肝臓において、Per1遺伝子は明期前半にトラフ、暗期前半にピークとなる概日リズムを示し、時刻によってPer1遺伝子のmRNA発現量は大きく異なることが知られている。Per1遺伝子のmRNAの発現リズムは時計遺伝子のフィードバックループを始め、いくつかの転写因子の活性化リズムによって制御されており、また、光刺激等に反応する時刻が限定されていることも報告されている。これらのことから、本発明者らは、MCSに対するPer1遺伝子のmRNA発現の応答に時刻差が生じる可能性があると考えた。Per1遺伝子のmRNA発現に最も影響の大きいMCSの処理開始時刻を明らかにすることを目的として、異なる時刻(ZT2[9:00]、ZT6[13:00]、ZT10[17:00]、ZT14[21:00]、ZT18[1:00]及びZT22[5:00])にて野生型マウス腹部にMCSを行い(図7A参照)、MCS直後の肝臓中のPer1遺伝子のmRNA発現量を測定した。結果を図7B及び図7Cに示す。図7Bにおいて、各条件でのPer1遺伝子のmRNA発現量は、β-アクチン遺伝子のmRNA発現量で標準化された値である。図7Cでは、各処理開始時刻におけるControl(MCS未処理の場合)でのPer1遺伝子のmRNA発現量を100としたときの各処理開始時刻におけるMCS処理した場合でのPer1遺伝子のmRNA発現量を相対値で表している。図7B及び図7Cにおいて、「Control」はMCS未処理のマウス群である。以下、Control群と称する場合がある。
(マウス肝臓中のPer1遺伝子の発現リズムに対する腹部MCSの影響)
インビトロ系において明らかとなったMCS条件(300μA、400Hz、15分間)がマウス肝臓中のPer1遺伝子の発現リズムに及ぼす影響を検討した。具体的には、WTマウスの腹部に対して、ZT2[9:00]にMCSを行い、刺激直後(0分後)から120分後までのPer1遺伝子のmRNA発現量の経時的変化(図8A参照)を測定した。結果を図8Bに示す。図8Bでは、MCS直後(0分後)でのMCS未処理のマウス肝臓細胞(コントロール)のPer1遺伝子のmRNA発現量を100としたときの各時間経過後でのMCS処理した又は未処理のマウス肝臓細胞のPer1遺伝子のmRNA発現量を相対値で表している。
(Clock改変マウスの肝臓中Per1遺伝子の発現リズムに対するMCSの影響)
Clock改変マウス(Clk/Clkマウス)は、CLOCK/BMAL1複合体の応答配列であるE-boxを介した転写活性が消失しており、概日リズム障害モデルとして一般的に用いられている。また、Per1遺伝子の上流には複数のE-boxが存在するため、Clk/ClkマウスにおけるPer1遺伝子の発現リズムの振幅は著しく低下していることが報告されている。そこで、Clk/Clkマウスに対して腹部MCSを行い(図10A参照)、肝臓中Per1遺伝子のmRNA発現量の概日リズムを測定した。結果を図10Bに示す。図10Bでは、各群のZT2時点でのPer1遺伝子のmRNA発現量を1としたときの各群の各時刻でのPer1遺伝子のmRNA発現量を相対値で表している。また、「MCS(Clk/Clk)」はMCS処理を行ったClk/Clkマウス群(MCS群)、「Control(Clk/Clk)」はMCS未処理のClk/Clkマウス群(Control群)、「Intact(WT)」はMCS未処理の野生型マウス群(Intact群)である。
これらのことから、MCSは概日リズム障害を有するマウスのPer1遺伝子の発現リズムを正常時と同程度まで回復させる、すなわち、Per1遺伝子の発現を活性化させることが示唆された。また、当該結果は、従来の光や食事による治療法と比較して、より正常時のPer1遺伝子の発現リズムの振幅に近い結果であり(図10B参照)、より高い治療効果が得られていると推察された。
(野生型マウス及びClock改変マウスの行動リズムに及ぼすMCSの影響)
インビトロ系において明らかとなったMCS条件(300μA、400Hz、15分間)が野生型マウス及びClock改変マウスの行動リズムに及ぼす影響を検討した。1週間明暗条件下(明期:7:00~19:00)で飼育後、恒暗(DD)条件下で1週間飼育したマウスを対象に麻酔下でMCSを行った(図11A及び図12A参照、ZT0[7:00]にMCS行った)。行動リズムを図11B(野生型マウス)及び図12B(Clock改変マウス)に示す。また、図11B~図11D及び図12B~図12Dにおいて、「Non treatment」は麻酔、除毛及びMCS未処理のマウス群(未処理群)、「Control」は麻酔及び除毛処理を行ったが、MCS未処理のマウス群(Control群)、「MCS」は麻酔、除毛及びMCS処理を行ったマウス群(MCS群)である。
以上の結果から、MCSにより行動リズムが操作でき、また麻酔による概日リズム障害が改善されることが明らかになった。また、MCSにより、ジェットラグや夜間のシフト勤務等で生じる概日リズム障害への改善効果も期待できる。
(マウス肝臓中のリン酸化CREBの発現リズムに対する腹部MCSの影響)
インビトロ系での検討により、MCSによるPer1遺伝子の発現誘導は、Per1遺伝子のプロモーター領域に存在するCREB応答配列を介したものであることが明らかとなった。インビボ系においても同様に、Per1遺伝子の発現誘導がCREB応答配列を介したものであるかについて確認することを目的として、MCS条件(300μA、400Hz、15分間)を野生型マウスの腹部に行い、マウス肝臓中のリン酸化CREB(pCREB)タンパク質の発現量を測定した。結果を図13A及び図13Bに示す。図13Aにおいて、「pCREB」はリン酸化CREB、「CREB」はリン酸化及び未リン酸化CREB、「pol2」はRNAポリメラーゼIIである。また、図13A及び図13Bにおいて、「Control」はMCS未処理の野生型マウス群(Control群)、「MCS」はMCS処理の野生型マウス群(MCS群)である。
以上の結果から、MCSによるPer1遺伝子の発現誘導は、CREBのリン酸化を介した経路が活性化することで生じる可能性が示唆された。
(マウス肝臓の糖代謝を促進する遺伝子の発現リズムに対するMCSの影響)
インビトロ系において明らかとなったMCS条件(300μA、400Hz、15分間)がマウス肝臓の糖代謝を促進する遺伝子の発現リズムに及ぼす影響を検討した。具体的には、7週齢の野生型マウス及びClock改変マウスに、1回(ZT2[9:00])、MCSを行い、その後、肝臓の糖代謝の促進に関連する遺伝子(Glucokinase (Gck)遺伝子、Phosphoenolpyruvate carboxykinase 1 (Pck1)遺伝子、Peroxisome Proliferator-Activated Receptor α (Pparα)遺伝子、Peroxisome Proliferator-Activated Receptor γ (Pparγ)遺伝子)のmRNAの発現量の経時的変化を測定した。結果を図14A(野生型マウス)及び図14B(Clock改変マウス)に示す。図14Aでは、MCS直後(0分後)でのMCS未処理の野生型マウス肝臓細胞(コントロール群)の各遺伝子のmRNA発現量を100としたときの各時間経過後でのMCS処理した野生型マウス肝臓細胞(MCS群)又は未処理の野生型マウス肝臓細胞(コントロール群)の各遺伝子のmRNA発現量を相対値で表している。図14Bでは、MCS直後(0分後)でのMCS未処理のClock改変マウス肝臓細胞(コントロール)の各遺伝子のmRNA発現量を100としたときの各時間経過後でのMCS処理したClock改変マウス肝臓細胞(MCS群)又は未処理のClock改変マウス肝臓細胞(コントロール群)の各遺伝子のmRNA発現量を相対値で表している。mRNA発現量の測定のためのサンプリングを、MCSから2、4、8、12、16、20時間後(ZT4、ZT6、ZT10、ZT14、ZT18、ZT22)に行った。
(野生型加齢マウスの行動リズムに及ぼすMCSの影響)
インビトロ系において明らかとなったMCS条件(300μA、400Hz、15分間)が野生型加齢マウスの行動に及ぼす影響を検討した。具体的には、38週齢の野生型加齢マウスに8週間、週に1回(ZT2[9:00])にMCSを行い、その後、行動解析を赤外線センサにより測定した。結果を図15A(行動リズム)及び図15B(自発運動活性)に示す。図15A及び図15Bにおいて、「Control」はMCS未処理の野生型加齢マウス群を示し、「MCS」は、MCS処理した野生型加齢マウス群を示す。
(野生型加齢マウス及びClock改変加齢マウスの認知記憶機能に及ぼすMCSの影響)
インビトロ系において明らかとなったMCS条件(300μA、400Hz、15分間)が野生型加齢マウス及びClock改変加齢マウスの認知記憶機能に及ぼす影響を検討した。具体的には、38週齢の野生型加齢マウス及びClock改変加齢マウスに8週間、週に1回(ZT2[9:00])にMCSを行い、その後、パッシブアボイダンステストを行い、認知記憶機能を測定した。結果を図16に示す。図16において、「Control」はMCS未処理の野生型加齢マウス群又はClock改変加齢マウス群を示し、「MCS」は、MCS処理した野生型加齢マウス群又はClock改変加齢マウス群を示す。
(野生型加齢マウス及びClock改変加齢マウスの抗老化遺伝子Sirt1遺伝子の発現量に及ぼすMCSの影響)
インビトロ系において明らかとなったMCS条件(300μA、400Hz、15分間)が野生型加齢マウス及びClock改変加齢マウスの抗老化遺伝子Sirt1遺伝子の発現量に及ぼす影響を検討した。具体的には、38週齢の野生型加齢マウス及びClock改変加齢マウスに8週間、週に1回(ZT2[9:00])にMCSを行い、その後、各マウスの肝臓細胞での若返りの遺伝子と呼ばれる抗老化遺伝子Sirt1遺伝子のmRNAの発現量を測定した。結果を図17A(野生型加齢マウス)及び図17B(Clock改変加齢マウス)に示す。図17Aにおいて、「Intact」とは、MCS未処理の野生型マウス群を示し、「Control」はMCS未処理の野生型加齢マウス群を示し、「MCS」は、MCS処理した野生型加齢マウス群を示す。図17Aでは、Control群(MCS未処理の野生型加齢マウス)の肝臓細胞でのSirt1遺伝子のmRNA発現量を100としたときのMCS群(MCS処理した野生型加齢マウス)の肝臓細胞でのSirt1遺伝子のmRNA発現量を相対値で表している。図17Bにおいて、「Intact」とは、MCS未処理の野生型マウス群を示し、「Control」はMCS未処理のClock改変加齢マウス群を示し、「MCS」は、MCS処理したClock改変加齢マウス群を示す。図17Bでは、Control群(MCS未処理のClock改変加齢マウス)の肝臓細胞でのSirt1遺伝子のmRNA発現量を100としたときのMCS群(MCS処理したClock改変加齢マウス)の肝臓細胞でのSirt1遺伝子のmRNA発現量を相対値で表している。
(野生型加齢マウスの皮膚でのアクアポリン3遺伝子の発現量に及ぼすMCSの影響)
インビトロ系において明らかとなったMCS条件(300μA、400Hz、15分間)が野生型加齢マウスの皮膚でのアクアポリン3(Aqp3)遺伝子の発現量に及ぼす影響を検討した。具体的には、38週齢の野生型加齢マウスに8週間、週に1回(ZT2[9:00])にMCSを行い、その後、皮膚でのAqp3遺伝子のmRNAの発現量を測定した。結果を図18に示す。図18では、Control群(MCS未処理の野生型マウス)の皮膚でのAqp3遺伝子のmRNA発現量を1としたときのMCS群(MCS処理した野生型マウス)の皮膚でのAqp3遺伝子のmRNA発現量を相対値で表している。
1…電極
2…アンテナ
2a,2b…アンテナの端部
3…ICチップ
3a…通信回路
3b…記憶回路
3c…制御回路
4…保護膜
4a…保護膜の上面
5…基材
6…粘着剤層
10…(第1の)RFIDタグ
20…リーダライタ
21…アンテナ
22…通信回路
23…昇圧回路
24…制御回路
30…電源
31…配線用差込接続器(コンセント)
32…電気配線
33…家庭用電源
40…装着具
40a…装着具の内周面
50…第2のRFIDタグ
51…温度センサ
60…アクティブRFIDタグ
100…電流発生部
200…制御部
201…ON/OFFスイッチ
202…調節スイッチ
203…出力画面
300…飼育容器
301…イヌ用ベッド
X…マウス
Y…イヌ
Claims (9)
- 被験体の体表面の特定位置に接して交流微弱電流刺激を与えるように構成された電極と、
前記電極に接続され、交流微弱電流を発生させる電流発生部と、
前記電流発生部に接続され、前記交流微弱電流の電流値を1μA以上750μA以下、電流処理時間を10分間以上60分間以下に制御するように構成された制御部と、
を備え、
Period1遺伝子の発現亢進作用を有する、体内時計活性化システム。 - 前記制御部が、前記交流微弱電流の電流値を300μA以上400μA以下、電流処理時間を10分間以上30分間以下に制御するように構成されている、請求項1に記載の体内時計活性化システム。
- 前記制御部が、前記交流微弱電流の周波数を300Hz以上500Hz以下に制御するように構成されている、請求項1又は2に記載の体内時計活性化システム。
- 前記電流発生部が、RFIDタグ、リーダライタ及び電源を含んで構成されている、請求項1~3のいずれか一項に記載の体内時計活性化システム。
- 温度センサ又は血圧センサを更に備える、請求項1~4のいずれか一項に記載の体内時計活性化システム。
- 前記電極が被験体の体表面の特定位置に接するように装着するための装着具を更に備える、請求項1~5のいずれか一項に記載の体内時計活性化システム。
- 前記被験体の体表面の特定位置が、首、手首、腕、胴部、脚又は足首である、請求項1~6のいずれか一項に記載の体内時計活性化システム。
- 請求項1~7のいずれか一項に記載の体内時計活性化システムの制御方法であって、
前記制御部が、任意の時刻に交流微弱電流刺激を開始するように、前記交流微弱電流の電流処理開始時刻、電流値及び電流処理時間を設定する設定工程と、
前記電流発生部が設定された電流処理開始時刻に、設定された電流値及び電流処理時間の交流微弱電流を発生する発生工程と、
をこの順に行う制御方法。 - 前記設定工程において、前記制御部が、外部環境における明期開始時刻からその6時間後までの間の任意の時刻に交流微弱電流刺激を開始するように、電流処理開始時刻を設定する、請求項8に記載の制御方法。
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