Research on the biological rhythm oscillation by full-spectrum solar LED

全光谱太阳能LED生物节律振荡研究

• 批准号: 22K18384
• 负责人: 岡村 均
• 金额: $ 16.64万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18384/
• 关键词: 生体リズム; LED; 光; リズム中枢; 霊長類; 齧歯類

太陽から照射される光は多様な波長成分からなる。そのうち最もエネルギー順位の高い紫外線UVBは角膜で、紫外線UVAは水晶体で吸収される。赤外線は水晶体で吸収され、可視光のみが網膜に到達し、これが環境からの情報として利用されている。この可視光は網膜の神経細胞で情報処理され、脳に伝達される。従って、この可視光による障害を考える場合、網膜と脳での障害が考えられる。網膜では、網膜内の脂質、タンパク質や核酸が、酸化還元反応で修飾を受けることがその障害の分子基盤であるとされる。では、脳の場合はどうであろうか？光情報は視神経を介して脳に伝達されるが、受容された光情報は、視覚情報や非視覚情報（対光反射、概日リズムなど）として脳機能の調節に利用される。今回我々は、網膜からの光情報を直接受ける概日リズム中枢である視床下部の、視交叉上核（SCN）への影響を検索した。今年度は、SCNのアストロサイトに発現する水チャネルAQP4の概日リズムにへの影響に関して検索した。AQP4の概日リズムは、明暗サイクル下や、恒常暗条件下では、全く正常で、野生型マウスと同じであった。しかし、持続的光照明下では、AQP4ノックアウトマウスの概日リズムの振幅は、野生型に比し大幅に低下した。 この恒常明で低下したリズム振幅は、恒常暗条件に戻すと、野生型では数日で回復するが、AQP4ノックアウトでは元のリズム性が回復されるまでの期間が著しく延長された。可視光のうちエネルギーレベルが比較的高いブルーライトについては、網膜障害や概日リズム障害の惹起が危惧されている。この改善のため近年、太陽光と同じ全スペクトルを持つ太陽光LEDが開発されたが、この太陽光型LEDによる概日リズム障害の改善が期待される。以上に加え、マーモセット行動・睡眠覚醒リズム、ヒトの睡眠リズム、またリズムの数理機構とその異常に関する研究を遂行した。

从太阳发出的光由各种波长组件组成。其中，最高的能量排名UVB是角膜，UVA被镜头吸收。红外线被镜头吸收，只有可见光到达视网膜，该视网膜被用作来自环境的信息。这种可见光由视网膜中的神经细胞处理并传播到大脑。因此，当考虑可见光引起的疾病时，可能会遭受视网膜和大脑的痛苦。在视网膜中，该疾病的分子基础是视网膜内的脂质，蛋白质和核酸在氧化还原反应中经历了修饰。那大脑呢？光信息通过视神经传输到大脑，但收到的光信息用于调节大脑功能作为视觉和非视觉信息（例如反光反射，昼夜节律等）。在这里，我们搜索了下丘脑的影响，这是一个昼夜节律中心，该中心从视网膜上接收直接的光学信息，对界面核（SCN）。今年，我们搜索了在SCN星形胶质细胞中表达的水通道AQP4对昼夜节律的影响。 AQP4的昼夜节律在光和黑暗周期和恒定的黑暗条件下完全正常，并且与野生型小鼠相同。然而，在持续的光照射下，与野生型相比，AQP4敲除小鼠的昼夜节律幅度显着降低。恢复恒定的黑暗条件时，在野生型的几天内恢复了这种降低的节奏振幅，但是AQP4敲除恢复原始节奏性之前的时期显着延长。在可见光中，具有相对较高能量水平的蓝光可能会引起视网膜和昼夜节律疾病。为了改善这一点，近年来已经开发了与阳光相同的全光谱，预计该太阳能LED将改善昼夜节律疾病。除上述内容外，我们还研究了果泥行为，睡眠醒着节奏，人类睡眠节奏和节奏的数学机制及其异常。

项目成果

Encyclopedia of Sleep and Circadian Rhythms, 2nd Edition

睡眠和昼夜节律百科全书，第二版

• 发表时间: 2023
• 作者: Tondokoro T;Nakata A;Tateishi S;Mafune K;Tsuji M;Ando H;Odagami K;Matsugaki R;Fujino Y.;野村理朗;林勇吾・田村昌彦・松室美紀;Clete Kushida
• 通讯作者: Clete Kushida

<i>Nmu</i>/<i>Nms</i>/<i>Gpr176</i> Triple-Deficient Mice Show Enhanced Light-Resetting of Circadian Locomotor Activity

<i>Nmu</i>/<i>Nms</i>/<i>Gpr176</i> 三重缺陷小鼠表现出昼夜运动活动的光重置增强

• DOI: 10.1248/bpb.b22-00260
• 发表时间: 2022
• 期刊: Biological and Pharmaceutical Bulletin
• 影响因子: 2
• 作者: Yamaguchi Yoshiaki;Murai Iori;Takeda Momoko;Doi Shotaro;Seta Takehito;Hanada Reiko;Kangawa Kenji;Okamura Hitoshi;Miyake Takahito;Doi Masao
• 通讯作者: Doi Masao

Limited social support is associated with depression, anxiety, and insomnia in a Japanese working population.

• DOI: 10.3389/fpubh.2022.981592
• 发表时间: 2022
• 期刊: FRONTIERS IN PUBLIC HEALTH
• 影响因子: 5.2
• 作者: Omichi, Chie;Kaminishi, Yuki;Kadotani, Hiroshi;Sumi, Yukiyoshi;Ubara, Ayaka;Nishikawa, Kohei;Matsuda, Arichika;Ozeki, Yuji
• 通讯作者: Ozeki, Yuji

Prolonged Light Exposure Induces Circadian Impairment in Aquaporin-4-Knockout Mice.

长时间的光照会导致水通道蛋白 4 敲除小鼠的昼夜节律受损。

• DOI: 10.1177/07487304221146242
• 发表时间: 2023
• 期刊: J Biol Rhythms
• 作者: Murakami A;Tsuji K;Isoda M;Matsuo M;Abe Y;Yasui M;Okamura H;Tominaga K.
• 通讯作者: Tominaga K.

Irregular sleep and all-cause mortality: A large prospective cohort study

睡眠不规律和全因死亡率：一项大型前瞻性队列研究

• DOI: 10.1016/j.sleh.2022.08.010
• 发表时间: 2022
• 期刊: Sleep Health
• 影响因子: 4.1
• 作者: Omichi C.;Koyama T.;Kadotani H.;Ozaki E.;Tomida S.;Yoshida T.;Otonari J.;Ikezaki H.;Hara M.;et al.
• 通讯作者: et al.