骨だけではなく睡眠時間にも関係していたカルシウムイオン(画像は東京大学プレスリリースより)

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東京大学大学院医学系研究科の上田泰己教授や、理化学研究所生命システム研究センターによる共同研究チームは、2016年3月18日、睡眠時間や覚醒時間の制御にカルシウムイオンが重要な役割を果たしており、マウス実験でもメカニズムを確認、実証したと発表した。

哺乳類の睡眠時間や覚醒時間は、一定に保たれていることが知られているが、睡眠そのものを制御する遺伝子がすでに複数特定されているのに対し、睡眠時間を制御しているメカニズムは未解明で、関係する遺伝子もわかっていなかった。

上田教授らは、睡眠時に発生する「徐波」という特徴的な脳波に注目。徐波を形成するのに必要な遺伝子を特定するために、神経細胞のコンピュータモデルを作製し、その活動をシミュレーションして分析した。

その結果、神経細胞に一定のタイミングで「カルシウムイオン」が出入りすることで、徐波の強弱が調節され、睡眠時間や覚醒時間がコントロールされていることがわかった。さらに、カルシウムイオンの経路を詳しく分析すると、「電位依存性カルシウムチャネル」「NMDA型グルタミン酸受容体」など、「てんかん」や「自閉症」、薬物依存に作用する遺伝子が、カルシウムイオンの出入りを調節していることも明らかになった。

判明した遺伝子を欠落させたマウスや、カルシウムイオンの出入りを薬剤で人為的に阻害したマウスを観察したところ、顕著に睡眠時間が減少。シミュレーションの内容も実証されている。

すでに睡眠時間の増減調節が可能なモデルマウスも作成されており、今後モデルマウスを利用し、睡眠障害や睡眠障害を併発するさまざまな精神疾患の診断法や治療法の開発を、進めていくとしている。

研究結果は、2016年3月17日、神経科学分野の専門誌「Neuron」オンライン版に掲載された。

参考文献
Involvement of Ca2+-Dependent Hyperpolarization in Sleep Duration in Mammals.
DOI: 10.1016/j.neuron.2016.02.032 PMID: 26996081

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