旦那です。
日々膨大な量の文章や言葉に出会う中で、気に入った一文を紹介するコーナーを作って見ました。
最初は自戒の念を込めて、有名な本から最も有名な一文を
"ある仮説を真であると信じる気持ちの強さは、それが真であるか否かには何の関係もない"
ピーター・B・メダワー
日本は残念ながら、科学での捏造の多い国です。この言葉を胸に刻んで、自分と自然と世界に正直な科学者であり続けようと思います。
祝10年！
妻です。
2回目の投稿です。
今日は私たち理系夫婦について、徒然なるままに書き連ねたいと思います。
ブログのタイトルにもなっておりますが、私たち夫婦は2人とも理系出身。実は、私たち夫婦は中高大と同じ学校出身でして、今日でなんとお付き合いを始めてから丸々10年が経ちました。時が経つのは早いものです。
専門は違えど、大学ではそれぞれ研究室に所属し、お互い研究に没頭しておりました。夫は線虫、私は細菌。お互いの研究や、最新の論文について話し出すと止まらず、よく夜通し語り合ったものです。（議論が白熱してケンカをするなんてこともしばしば…（笑））もちろん現在もこの手の話は大好きで、夫とはよく語り合います。
私たち夫婦は、生命の素晴らしさ、科学の面白さを共有することで繋がっていると言っても過言ではないと思います。
現在はお互い異なる職業に就いておりますが（夫: 研修医、妻: 製薬会社の臨床開発）、昔も今もこれからも、そういったことをいつまでも熱を持って語り合える夫婦でいたいなと、10年経った今、改めて思いました。
いつもありがとう、夫氏。これからもよろしくね。
（私の職業についても、いつか書き連ねてみたいなと思っております。)
それではまた。
線虫は眠るのか
旦那です。
満を持して線虫へ
ショウジョウバエの論文から8年、あとを追う様に線虫でもsleep-like stateの報告がありました。*1
Lethargus is a Caenorhabditis elegans sleep-like state
Raizen DM, Zimmerman JE, Maycock MH, Ta UD, You YJ, Sundaram MV, Pack AI. 31;451(7178):569-72. 2008 Jan 9.
ショウジョウバエの論文はこちら
では行きましょう。
Summary
無脊椎動物で認められる活動の低下と哺乳類の睡眠との間には類似点があり、睡眠様行動が進化的に広く保存された行動であることが示唆される。線虫 Caenorhabditis elegansの発達段階にも静止状態が存在し、Lethargusと呼ばれる。Lethargusは4回の脱皮の直前に起こり、そのタイミングは時計遺伝子periodのC. elegansホモログであるlin-42によって規定されている。
筆者らは今回、Lethargusが睡眠の行動学的な定義を満たす事を明らかにした。加えてcGMP dependent protein kinase(PKG)が睡眠様行動の制御分子である事を明らかにした。筆者らの結果からは今後C. elegansが睡眠研究の有用なモデル生物となると考えられた。
Results
Lethargusは脱皮直前に認められる睡眠様行動である
C. elegansが脱皮の前に活動量を低下させることは知られていた。実際にeggからadultまでの行動量を定量*2すると、活動量の低下は脱皮をする直前に認められることが確かめられた。この脱皮直前の活動量の低下をLethargus*3と呼ばれている。
Lethargus中は感覚応答が変化する
次にLethargusが睡眠の特徴を備えているか確かめた。睡眠の重要な特徴の一つとして感覚応答の減弱が挙げられる。この点を確かめるため、筆者らは機械刺激と化学物質による嗅覚刺激の両方に対する応答を観察した。
最初に機械刺激に対しての応答を検証した。用いた刺激はdish-tapという弱い機械刺激であり、関連するニューロンはALM, AVM, PLM*4によって感覚される。AdultやL4*5ではdish-tapに対する反応で最も多いのはわずかな後退*6であったが、それ以外にしばらく続く後退で反応したり、向きを変えたりといった反応も少なからず認められた。一方でLethargus中の反応としてはほとんどがわずかな後退であり、他の反応はほとんど認められなかった。このことから筆者らは機械刺激に対する反応の低下があると推察している。加えて、dish-tapに反応自体がなかった個体はほとんどなく、機械刺激の感覚神経はきちんと機能していると考えられた。
次にLethargus中の個体の1-octanolへの反応性を調べた。1-octanolはASH感覚神経で受容され、C. elegansに忌避応答を引き起こすことが知られている。1-octanolを鼻先に垂らした場合に反応するまでの時間を計測するとLethargus中は有意に反応するまでの時間(潜時)が延長した。一方でLethargus中の個体に対して一度強い機械刺激を加えてから1-octanolへの反応性を見ると、潜時には差がなかった。このことからLethargus中であっても刺激で覚醒状態に戻せばASHを介した感覚応答は正常に行われている事が明らかになった。つまりLethargus中の感覚応答の変化は感覚情報の受容の変化ではなく、感覚情報の処理の段階で生じている事が示唆された。
さらに、Lethargus中の運動機能についても考察を行なった。Lethargus中は全くの無動というわけではなく、定期的に短い時間活動が認められる。この活動中にはLethargusしていない時と同じ様にsin波の様な体勢を取りながら這っている。強い機械刺激をくわえて一時的に覚醒状態をもたらした際の運動量を、体を曲げる回数を指標として計測したところ、L4とLethargus中、adultに差はなかった。
Lethargusはhomeostaticな制御を受けている
睡眠はhomeostaticな制御を受ける事が知られている。強制的に覚醒させられた後にはより深く睡眠する事が知られており、その深い睡眠中には感覚応答が大きく減弱する事が知られている。*7筆者らはLethargusがhomeostaticな制御を受けているか確かめるために、睡眠の阻害を行なった。具体的にはL3 Lethargusから9時間経った個体に対して機械刺激を加えた。筆者らの実験系ではこの時間帯は殆どの個体が静止状態であった。コントロール群と比較して機械刺激を加えた群では静止度が31%低下していた。1時間の機械刺激ののち、C. elegansの行動を観察すると静止度のピーク値と1回の静止状態の長さ*8に関しては有意に増加が認められた。一方でLethargusが終了する時間に関しては変化がなかった。*9
さらにhomeostasisの検証を1-octanolへの反応性を用いて行なった。30分間全く静止状態を取らせない様に機械刺激をくわえた個体では睡眠阻害をしていない個体に比較して1-octanolを添加して、反応してから再度静止状態に戻るまでに移動する距離が短い事がわかった。また先述の様に一度強い機械刺激を加えると1-octanolへの反応性は睡眠阻害した個体でもしていない個体やadultの個体と同様であったが、睡眠阻害している個体はしていない個体に比して機械刺激の後、直ぐに潜時が延長する事が明らかになった。
これらの実験結果からはLethargus中の睡眠様行動はhomeostaticな制御を受けていると考えられた。
cGMP dependent protein kinaseが睡眠様行動を促進する
Lethargusの制御遺伝子を探索するにあたって、筆者らは最初にegl-4に着目した。*10筆者らが作成したegl-4の機能獲得変異体(gain-of-function 以下 gfと記載)はadultでも活動や食事を止める事が知られていた。そこでegl-4(gf)とegl-4(loss of function 以下lfと記載)変異体のLethargusを測定した。
筆者らの予想通り、egl-4(gf)変異体はLethargus中の静止度が上昇しており、逆にegl-4(lf)変異体では低下していた。加えて1-octanolへの反応性を調べたところ、egl-4(gf)では潜時が延長していた。強い機械刺激ののちには潜時は短縮して野生型と同等となった。
観察からegl-4(gf)変異体はadultでも静止状態となることがわかった。このadultで認められる静止状態はRNAiを用いてegl-4の発現を低下させると認められなくなった。この様にLethargus以外のタイミングでも静止状態が認められることは、睡眠様行動が必ずしも脱皮のタイミングと一致する必要が無いことを示唆する。
egl-4(gf)変異体では睡眠様行動が増強するのに対してegl-4(lf)では1-octanolへの反応の潜時が短縮した。いくつかの感覚神経でegl-4を発現させたところ、この潜時の短縮は野生型と同等程度まで回復した。この結果からはLethargusの制御に感覚神経が関わっていることを示唆した。egl-4が感覚神経で馴化に関わっていることから考えると、egl-4は感覚入力を減弱させることに関わっていると考えられる。
ここまでの結果からはegl-4がC. elegansの睡眠様行動に関わっていることが明らかになったが、他の無脊椎動物でも同様に睡眠様行動に関わっているのか明らかにするために、筆者らはDrosophila melanogasterでPKGを変異させて作用を減弱させたところ、D. melanogasterの睡眠は減少した。このことからPKGが睡眠用行動を制御することは無脊椎動物内で保存された機構であると考えられた。
一方 D. melanogasterの研究からはcAMPシグナルが覚醒に関わるとされている。cAMPの睡眠への関与を確かめるため、C. elegansの変異体を作成したところ、覚醒閾値の変化が認められた。このことからはD. melanogasterとC. elegansの睡眠様行動の間には分子遺伝学的な機構の保存があると考えられた。
Conclusion
睡眠が進化の過程で保存されている理由は不明である。C. elegansに於いては睡眠様行動が脱皮という発達に重要なタイミングで認められることから、睡眠様行動が成長や発達と大きく関わることが考えられる。Lethargusに近いタイミングでシナプスの変化が起こるという報告*11からは、Lethargusという睡眠様行動によって神経系に変化が起きているとも考えられる。哺乳類でも睡眠が脳の可塑性に重要であることと相同な現象が、Lethargus中のC. elegansにも起こっているのかもしれない。
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感想
最初に読んだのはいつの事だったでしょうか、思い出深い論文ですね。しかし読み直してみると再発見があるものですね。D. melanogasterの結果があることは覚えていましたが、本文中のfigに登場することは忘れていました。てっきりSupplementaryに出てくるのかと・・・
この論文が出てからようやくC. elegansの睡眠様行動は市民権を得たといってもいいと思います。2016年くらいには「もう睡眠様行動じゃなくって睡眠って呼ぼうよ！」みたいなレビューも出てきます。
温故知新、久しぶりにゆっくり読めて良かったです。
*1:厳密にはこの論文の前にもいくつかquiescenceの論文があるのですが、タイトルにまでsleepという言葉の入っている著名な論文としてはこの2008年のNatureがあがります。
*2:プレート上で10秒ごとに画像を撮影、連続する画像で減算処理を行って活動量を定量する。それを60時間に渡って行う。
*3:Lethargusの定義については細かく考えていくと議論があるが・・・結論が出なそうなのでスルー
*4:C. elegansの感覚神経や介在神経はこの様に3文字で記載される事が多い、この場合、最初の1文字はanterior、posteriorを表している。
*5:4齢幼虫
*6:dish-tapに対するdominantな反応が後退であるのは、ALMやAVMのみが反応しているのではなく、dish-tapに反応する感覚神経の内ではALMやAVMが優位であるという事
*7:ここのhomeostaticの解釈が、この論文最大の疑問点であると思われる。一般的にはhomeostatic reboundは睡眠の量で語られる事が多く、睡眠阻害後の睡眠が増加する事がhomeostaticな制御を示唆するという考え方が優勢であるように思う。一方でこの論文ではあくまで睡眠の深さにしか言及していない。以前に睡眠の研究を長くやっている方(C. elegansは非専門)から、「この論文でのhomeostasisは何か違う気がする」と言われたが、その辺りが関与しているのではないかと考える。
*8:先述の通り、Lethargus中もC. elegansはわずかに動くため、Lethargusは静止状態と活動状態の繰り返しから成っている。活動状態と活動状態に挟まれた静止した時間が、1回の静止状態の長さとなる。
*9:睡眠阻害をしても同じdevelopmental timingでLethargusが終了している。
*10:ちなみに以前紹介したgeneticsの論文の筆頭著者とこの論文の筆頭著者は同じ先生であり、こういう展開になるのは当然であったのかもしれない。
似非バルサミコ酢
旦那です
今日は一日非番・・・
かといって線虫も昨日継代したばかりで実験に使えない・・
そもそも暑すぎて家から出たくない・・・
ということで奥さんが出かけた隙に、久しぶりの料理をしてみました。
参考文献はこちら!
この本、オススメです。
同じ食材で長持ちするレシピやコッテリ系、あっさり系みたいに作りわけがたくさん書いてあるので、ローテーションして作っても良さそうですし。難しいレシピもあまりありません。レシピの数も多いですしね！
といってもほとんど普段の料理は奥さんがしてくれているので、僕は気が向いただけするというくらいで、料理について語るなどおこがましいのですが・・・
冷蔵庫にもやしがあったのと、なんとなくねぎを食べたかったのでp128のもやしの中華サラダとp130の焼きねぎのコロコロ焦がしマリネを作ってみることにした！
しかしスーパーで食材を買い揃えていたら
バルサミコ酢が高い・・・なんで500円以上するんだ・・・・
ということでバルサミコ酢を買わずにオイスターソースと酢で再現することに！
参考文献はこちら
ふむふむ、どうやら人間の味覚的にも、味覚センサー的にも、オイスターソースと酢を1:1で混ぜるとバルサミコ酢を再現できる様だ・・・
ということで似非バルサミコ酢を作成して、全ての材料を手に入れて素早く作って見ました！
無印のホーロー容器に入れて見たところです。見た目は悪いですが、味はまあまあ・・・かな？
肝心の似非バルサミコ酢ですが、そこそこいけている気がします。酢のタイプにもよるんでしょうが、かなり再現できている気がします！結構風味の強目のお酢を選ぶといいかもしれません。
あとは奥さんが良しとしてくれれば良いのですが・・・僕が良いと思っていても、僕は味音痴だからなぁ・・・
祈るのみ！
我が家での最新の仲直り方法
旦那です。
妻とはケンカすることが多いのですが、長い付き合いの中でいくつもの対策法を作り上げてきました。
最新のものを紹介します。
このCMをご存知でしょうか。明るい曲調、可愛いダンス。いいCMですよね。
セキスイハイムのCMは昔から好きなのですが、このCMは特にお気に入りです。
肝心の仲直り方ですが、
この黄色い服の子供達のダンスを全力でやります
このダンスは子供たちがやるからこそ可愛いので、いい大人になった私たちが全力でやるとシュールになります。相手の全力で踊っているのを見て楽しくなりますし、自分も踊っている最中からだいたい楽しくなって何でケンカしていたか忘れます。
このブログを書く直前もケンカをしていたのですが、スピーカーでCMを流してダンスをしてことなきを得ました。
挙句
私「ちょっと足の動かし方ミスったなー・・・」
妻「Aメロ(?)のところの振り付けを二人で変えたほうがいい気がする!」
というケンカと全く関係のない反省会も開かれる始末。
ありがとう、セキスイハイムさん
あなたのおかげで我が家は今日もあったかハイムです。
ハエは眠るのか
旦那です。
今回はショウジョウバエに手を出してみます。
Rest in Drosophila is a sleep-like state.
Hendricks JC, Finn SM, Panckeri KA, Chavkin J, Williams JA, Sehgal A, Pack AI. Neuron. 2000 Jan;25(1):129-38.
そういえば先日すでにハエに手を出していましたね。順序が逆になってしまいました。
Summary
筆者たちはショウジョウバエの"Rest"と呼ばれていた行動が睡眠様行動と呼ぶに足る特徴を備えていることを示した。ショウジョウバエは特定の場所で、概日リズムの特定のタイミングでRestした。加えてRest中の感覚応答は減弱した。Restは概日リズムとホメオスタティックな制御の両方を受けており、断眠によって反跳睡眠を認めた。更に、哺乳類のアデノシン受容体のアゴニスト・アンタゴニストを投与することでRestを調節することができた。このことは哺乳類からショウジョウバエまでの睡眠制御のメカニズムが保存されていることを示唆する。また筆者らはホメオスタティックな反応が時計遺伝子のtimelessによって制御されていることを示した。今後ショウジョウバエの睡眠様行動を研究することで睡眠の制御や機能の解明に役立つかもしれない。
Introduction
動物界では概日リズムに沿った"rest-activity"のサイクルがある。哺乳類や鳥類では睡眠は脳波によって定義されるが、その他にも行動学的な定義がある。脳波を測定できない生物の睡眠を定義するにあたっては
(1)特定の概日リズムの周期で活動性が低下すること
(2)種特異的な姿勢や場所で睡眠すること
(3)覚醒の閾値が上昇すること
(4)homeostaticな制御を受けること
の4つを満たすことが必要であると考えられた。加えて筆者らは定義として
(5)睡眠様行動は中枢神経の機能変化に関わっていること
が必要であると考えた。これらの定義を設定した場合、ショウジョウバエの"Rest"が睡眠様行動となり得るかを検証した。
Results
"Rest"は概日リズムの特定の時期に出現する活動性の低下である
ショウジョウバエの睡眠様行動を研究するため、通常の活動量測定*1に加えてビデオ撮影による詳細な行動の解析も行った。
解析ではショウジョウバエは決まって餌のある方で"Rest"をとることがわかった。"Rest"の前には典型的には餌から遠ざかるように数mm歩き、その後にうつ伏せで"Rest"の状態となった。わずかな呼吸の動きのみ認められるようなほぼ完全な不動状態は最大で26分間続いた。一方で不動状態の合間には口先の動きや尾側腹部のピクピクとした動き、四肢の痙攣様の動きは時折認められた。これらの動きは何らかの目的を持ったものではなさそうにみえた。
11匹のショウジョウバエのビデオ解析では1分以上持続する"Rest"は24時間のうち48%程度を占めていた。概日リズムの中では"Rest"のうち80%以上が夜間に認められた。単一の"Rest"で最長のものは105分程度持続し、"Rest"は30分以上のものがほとんどであった。逆に1分未満の"Rest"のような行動というのは1日のうちでも16分程度と僅かに認められるのみであると判明した。これらのことから"Rest"の定義として1分以上持続する行動であることを加えた。
"Rest"中の感覚応答は減弱する
"Rest"が他の睡眠の定義を満たすかどうかを調べるため、感覚応答に関する実験を行った。主には
(1)個体ではなく、集団のショウジョウバエの観察
(2)集団のショウジョウバエに対して機械刺激によるdeprivation
の２つの実験を行った。
一つ目の実験として数十匹のショウジョウバエの行動を同時に測定することで、ショウジョウバエは集団で飼育されている場合でも個体での観察時に認められたのと同じ状況(餌から離れて、うずくまって)で"Rest"してしていることが明らかになった。加えて集団で飼育していると個体同士が接触することもあったが、"Rest"中のショウジョウバエは接触程度では反応しないか、わずかな動きをするのみであった。続いて容器のタップに対する反応を調べると、activeなショウジョウバエは反応するが"Rest"中のショウジョウバエは反応を示さなかった。
続いて2つ目の実験として集団のショウジョウバエの行動を観察しながら、1匹でも"Rest"の状態になったら機械刺激を与えるというプロトコルでdeprivationを行った。最初の2時間では刺激の頻度、強度は高くなくてもdepriveできていたが、6.5時間後には最大の刺激を5回繰り返さなければ活動性を保つことができなかった。
これらの結果からは"Rest"中は感覚応答が減弱し、depriveによってarousal thresholdが上昇すると考えられた。
"Rest"の阻害後には"Rest rebound"が認められる
睡眠のhomeostasisの関連する現象として反跳睡眠(rebound sleep)がよく知られている。ショウジョウバエにおいても"Rest rebound"が認められるか検証した。
最初は10-50匹のショウジョウバエを手動でdepriveして観察を行ったが、depriveの後には顕著に"Rest"が増加した。代表的な例では本来ならactiveな状態であるはずの昼間にも"Rest"が認められた。
次に長い期間の観察の為、プログラムどおりに平均1分毎に機械刺激を加える装置を作成してdepriveを行なった。この場合6時間の間は"Rest"は完全にdepriveできた。実際の実験では"Rest-deprived"群、"Rested-control群"、"Handled-control"(インキュベーターからは出すものの、depriveは行わない。)群に分けた。
deprive群の中でもdeprive後に過剰に"Rest"が出現する個体から、むしろ"Rest"が減弱する個体まで様々存在していたが、統計解析を行うと"Rest-deprived"群では他の群と比較して優位に"Rest"が多かった。詳細には、deprive後は朝の"Rest"が有意に増加していた。ショウジョウバエは主に夜間に"Rest"しているので、depriveを受けた個体が朝にreboundを起こすことは予想通りであったものの、興味深いことにdepriveを受けた翌日のみならず、3日目まで朝の"Rest"増加は持続した。一方で午後や夜間の"Rest"は郡間に差を認めなかった。*2
この結果から、筆者らは"Rest"においてはhomeostatic reboundもまた概日リズムの影響を受けていると考えている。加えてrebound Restに関しては概日リズムの影響が減弱している(概日リズムから見ると眠りにくい朝にのみreboundが見られている事から)と結論付けている。
仮にrebound restがhomeostaticな制御を受けているとしたら、depriveの長さによってreboundの量も影響を受けるだろうかということを次に調べている。結果としては1.5時間以上のdepriveで初めて、reboundがみられることが判明した。*3
更にストレスの影響を否定するために、depriveと同じ刺激を朝に加える実験も行なったが、controlとかわらない"Rest"を示したのみであった。この事から筆者らは"Rest"のreboundはdeprivationに特異的に起こっていると考えている。
"Rest"に関わる神経系のメカニズムには哺乳類との共通点がある
ショウジョウバエから哺乳類まで多数の神経伝達物質が保存されているが、"Rest"と睡眠を制御するメカニズムが保存されているかを検討した。哺乳類ではアデノシンが睡眠の制御に関わっていることが示唆されている。*4 ショウジョウバエを含む無脊椎動物にはアデノシンレセプターが見つかっていないものの、カフェインをショウジョウバエに投与した。すると"Rest"の平均値はdose-dependentに減少することが判明した。一方で5mg/mL投与したショウジョウバエは死亡例があった事からカフェインによる非特異的なストレスによって"Rest"が阻害されている可能性があった。つぎにアデノシンA1レセプター特異的なアゴニストであるcyclohexadienoneを投与したところ"Rest"は有意に増加した。
この結果からはアデノシン受容体の拮抗薬や作動薬で制御されいているという点で、"Rest"と睡眠には制御系に共通点があると考えられた。
"Rest" reboundは時計遺伝子に影響を受ける
概日リズムと睡眠のhomeostaticな制御に関する分子レベルの研究はショウジョウバエでも可能であると考えられた。最初に筆者らはすでに知られている時計遺伝子であるtimelessとperiodのnull mutant(それぞれtim0, per0と呼ぶ)を解析した。
"Rest"の計測ではこれらの変異体は予想どおりに概日リズムを失っていたものの、一日を通じての平均の"Rest"レベルは変化しなかった。*5 一方で夜間にdepriveを行なって、それ以降の"Rest"を計測するとper0ではreboundを認めたが、tim0ではむしろdeprive後に"Rest"が減少した。
より詳細に解析を行なった結果、baseline時点ではper0もtim0も"Rest"が断片化していることが分かった。野生型では30min以上の"Rest"が最多であるが、per0, tim0では30min以上の"Rest"はほとんど認められなかった。deprive後はper0ではより長い"Rest"が増加するのに対して、tim0では長い"Rest"の増加は認められなかった。
tim0で認められた表現系が、timelessの変異に由来するものであることを確かめる為に、tim0にプロモータを含むtimeless遺伝子を導入したtim7という株で実験を行なった。結果としてtim7ではdeprive後のreboundが優位に認められたため、timelessがhomeostaticな制御に関与している可能性が示唆された。ただしtim7では2日目以降のreboundは確認されなかった。この現象に関してははっきりと書かれていないが、実験系自体が個体差を検出しやすい為である可能性が指摘された。
Discussion
"Rest"はショウジョウバエの睡眠様行動*6である
最初にあげた4つの定義を"Rest"は満たしていると考えられる。
(1)特定の概日リズムの周期で活動性が低下すること
ショウジョウバエは主に夜間の前半で最大2.5時間ほど活動性が低下した。"Rest"中は呼吸運動以外に、4-5分毎にわずかな骨格筋の動きを伴う程度である。
(2)種特異的な姿勢や場所で睡眠すること
ショウジョウバエは餌の近くではあるものの、少し離れた場所で床に俯せで"Rest"する。
(3)覚醒の閾値が上昇すること
"Rest"中は他の個体にぶつかられても反応せず、実験的にくわえた機械刺激にも反応しなかった。depriveを行うと覚醒の閾値が上昇することも確かめられた。
(4)homeostaticな制御を受けること
夜間の"Rest" depriveは3日間持続するrebound Restを引き起こした。reboundは1日中認められるのではなく、3日とも朝にのみ認められるという特徴があった。この結果からは他の生物同様、ショウジョウバエの"Rest"がhomeostaticな制御を受けていることが示唆された。加えてreboudも概日リズムとhomeostaticな制御の両方と受けていることも示唆された。
"Rest"を制御する神経機構
"Rest"と哺乳類の睡眠の間に、神経や伝達物質レベルでの進化的な保存があるかどうかを確かめる最初のステップとしてアデノシン受容体について解析を行なった。結果としてはアデノシン受容体の拮抗薬で"Rest"は減り、作動薬で"Rest"が増加するという結果となった。この結果からはアデノシンとその受容体の機能がショウジョウバエから哺乳類まで保存されていることが示唆される。しかしショウジョウバエを含む無脊椎動物ではアデノシン受容体は確認されておらず、アデノシン受容体拮抗薬や作動薬がアデノシン受容体を介さない他の経路で"Rest"に関わった可能性も十分にある。アデノシンと睡眠に関する研究についても今後ショウジョウバエで行える可能性がある。
"Rest"と時計遺伝子
periodとtimelessのnull変異体を用いて解析を行なった。per0で認められた概日リズムを失った表現系は予想通りであり、suprachiasmatic nucleus*7を破壊された哺乳類の実験結果と類似点があった。一方でtim0ではhomeostaticな制御に影響が生じた。最近*8ではほ乳類の時計遺伝子が覚醒状態の安定化に関わるとされていることが指摘されていることと一致する。今回の結果からはtimelessが睡眠のhomeostaticな制御に関わっている可能性が示唆される。
結論として筆者らはショウジョウバエの"Rest"が睡眠との間に共通点をもち、sleep-like stateと呼ぶに足りる特長を供えているとする。ショウジョウバエでは遺伝学的な手法がすでに確立されており、哺乳類のモデル生物と比較しても非常に実験を行い易い。概日リズムや記憶に関する知見もすでに積み重なってきている。筆者らは今後"Rest"の研究によって睡眠の機能と制御の分子的基盤が明らかになると考えている。
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感想
2000年のneuronの論文でした。面白かった。ラットと同じで、細かい実験手法に関してはやったことがなくて想像なのですが・・・
C. elegansは遅れること8年ほどでsleep-like stateであるという論文が出ていますね。実際のところ無脊椎動物の休止状態の研究をいつ"睡眠"と言い始めるのかっていうのは、みなさん空気を読んで決めている様な気がします。C. elegansも最近はsleep-like stateではなくてsleepという表現に変わってきた感があります。
ショウジョウバエは神経細胞が10万のオーダーで存在するので網羅的解析はなかなか難しいのですが、不可能ではなく、今後の発展にも期待ですね。
*1:細いチューブの中にショウジョウバエ1匹を閉じ込め、チューブの片方には餌を置く。細いチューブの真ん中には上からレーザーがあたっており、ショウジョウバエが動いてチューブの真ん中を通る際にレーザーが遮られる。この遮った回数を数えることで活動量を測定する。
*2:この結果に関しては天井効果と考えることもできそうだが・・
*3:deprive-duration-dependentにreboundが増えるという様な結果はなし
*4:もっとも有名なのはカフェインでしょうね
*5:朝に"Rest"したりするものの、仮眠であったりはしないということ
*6:この当時はsleep-like stateだったんですね・・2018年の今ではsleepと言い切っています。
*7:=SCN 哺乳類で概日リズムを司っている脳の領域
*8:注 1993年
単著の教科書の著者を尊敬する
旦那です。
現在は呼吸器内科で研修をしているのですが、先日上の先生が
という本を貸してくださいました。馴染みの無い分野の教科書ではあるものの語り口が論理的であり、基礎医学から臨床までの知識がきれいにまとめてありました。非常に楽しく読ませていただいたのですが、(もちろん読んだのはほんの一部ですが)ふと表紙を見て、light先生の単著であることに驚きました。
医学の教科書は世の中に多くあり、もちろん単著のものもあるのですが、このレベルの分野の広さで単著というのは珍しいと思います。同じような教科書として自分が持っているのは
- 作者: Robert A. Weinberg,Robert A Weinberg
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くらいでしょうか。 カンデル神経科学やハリソン内科学などは当然のように複数著者ですものね。
もちろん複数の著者で書く教科書のほうが良い点もあります。各方面の専門家を集めることでより完成度を高めることが最たる利点と思われます。神経科学や内科学はすでに膨大な知識が積み重なっているため、むしろ複数著者でなければ教科書を書くことは不可能に近くなっているのだと思います。
では上記した胸膜疾患やがんの生物学についての知識が未発展かというと全くそうではありません。1章を書くのに100を超える論文を引用し、それらを適切に結びつけて書いていく・・・途方もない作業であると考えられます。単著で教科書をかけるということはその分野の全てに深く精通しているということであり、一理系の人間として深く尊敬の念を感じました。
ちなみに「胸膜疾患のすべて」の原著を書いたlight先生は胸水の鑑別でよく出てくるlightの基準*1を提唱された先生です。私は来年から基礎医学系の大学院に行き臨床からは離れるため、この教科書を臨床に活かしてどうこうということはないでしょうが、このような素晴らしい教科書*2に出会えて嬉しくなったので記載しました。
*1:最初にlightの基準を提唱したのはなんと初期研修1年目だった時だそうです。座談会のURLを貼っておきます。
医学書院／週刊医学界新聞(第3251号 2017年12月04日)
*2:今回読んだのは日本語訳版であったので、訳された先生方も素晴らしかったため良い教科書になったのだと思います。
