小動物用の運動時体熱出納測定システムの開発

金沢大学医学部本研究では運動鍛練による体熱出納測定や自発運動の変化を検討するため、小動物用の体熱出納測定システムを開発した。体熱出納システムはその中核をなす直接熱量計、熱量計用の輪付きゲージ、各種分析機器やセンサー類、熱量計内壁温調節用の水循環装置、定量空気供給システム、データ収集機器、データ解析用ソフトウエアーなどの組み合せによりなる。以下に主要部分の概要を記す。1.直接熱量計:熱量計内箱はアルミニウム合金で製作し、内箱の外面には銅パイプを密着させヒートシンクとした。さらに、その外面を断熱材で覆い、硬質塩化ビニール板製の外箱で支持した。内箱内面には市販の熱流束素子を貼った。熱量計の感度は内壁温18.0、24.0、28.6℃でそれぞれ0.63、0.61、0.63W/mVであった。2.輪付きケージ:長方形のステンレス製ケージに直径33cmの輪を取り付けた。深部体温測定用のテレメトリーシステムのAM波を通過させるため、ケージと輪の一壁面はアクリル製とした。また、ケージと輪の間には運動制限用の手動式シャッターを設けた。3.センサー:熱量計内には、テレメトリー用アンテナ2本、行動量・摂食回数・輪回し回数測定用の光電スイッチ3個、熱量計内壁温測定用熱電対を設置した。サポ-ティングシステム:恒温槽で温度調節した蒸留水を循環ポンプにより熱量計ヒートシンクに送った。熱量計内への送気はマスフローメーターを介するプッシュープル方式とした。これらにより熱量計内壁温、空気流量を長時間厳密にコントロールすることが可能となった。本システムの数日間に渡る試運転により、直接熱量計の感度や各種計測値は実用に耐え得ることが確認された。The present project aimed to develop a direct calorimetry system for measuring heat balance and locomotor and feeding activities of small mammals simultaneously during voluntary exercise. Briefly, the system comprised of a direct calorimeter, a cage with a running wheel, various sensors and analyzers, water-perfusion devices, air temperature control equipment, data logging system and soft-ware for data processing. The direct calorimeter was made of a alminum box coverd by insulating meterial. Copper tubes were tightly and directly attached to the outside of the box and temperature-controlled water was perfused through the tubes. Also, temperature-controlled fresh dry air was sent into the calorimeter at a constant rate with a mass flow controller. Then, the wall and air temperatures inside the calorimeter were maintained at a stable level even when an ambient temperature varied. The outputs (sensitivity) of the calorimenter were 0.63,0.61 and 0.63 mV/W at wall temperatures of 18.0,24.0 and 28.6ﾟC,respectively. The cage and wheel were mainly constructed by stainless steal but one side of them were made of clear acrylic plate to allow radiowave from a biotelemetry system pass through the cage. A shutter was placed between the cage and wheel, which enabled to restrict running activity of animals. Three photoelectric sensors were installed on the cage to monitor running and feeding activities and body movement in the cage of animals. After the whole system was calibrated and ckecked, we confirmed that this system could be useful for investigating heat balance of small animals during exercise.研究課題/領域番号:07557186, 研究期間(年度):1995 – 1996出典：研究課題「小動物用の運動時体熱出納測定システムの開発」課題番号07557186（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/report/KAKENHI-PROJECT-07557186/075571861996kenkyu_seika_hokoku_gaiyo/）を加工して作

一日一定時間帯に限った暑熱負荷によるヒトの体温調節機構の変化

金沢大学医学部本研究では一日一定時間帯に限る様式で暑熱に暴露され、これに馴化したヒトにおいて、深部体温の日内変動パターンと体温調節反応発現閾値温がいかに修飾されるか検討した。1.被験者:健康成人男女を被験者とした。対照実験開始10日以上前より、被験者の点灯、消灯時間を一定とし、被験者には暑熱負荷となるような行動を一切許可しなかった。対照実験の3日以上前より食事のチェックを行い、馴化後の実験の3日以上前は対照実験の前と全く同じ食事を摂った。2.暑熱暴露:被験者は午後の4時間(14:00〜18:00時)、Tシャツ、ショーツのみ着用し、環境温46℃、相対湿度20%の人工気候室に入室した。3.深部体温の日内変動:暑熱馴化の前後において被験者はTシャツ、ショーツのみ着用し、環境温27℃に設計した小型人工気象室内で24時間以上生活した。全ての被験者の深部体温には明確な日内変動が観察された。しかし、暑熱馴化後そのパターンは有意に変化し、午後で深部体温が低下した。4.発汗潜時と閾値:被験者はTシャツ、ショーツのみ着用し、環境温28℃に設定した人口気象室内に入室した。熱平衡が得られた後、下腿温浴を30分間行い、発汗を起こさせた。実験は暑熱馴化前後において、それぞれ午前と午後の2度行った。暑熱馴化後、発刊潜時が短縮し、発汗閾値が低下したが、それら変化は午後でのみ有意であった。5.結論:一日一定時間帯に限る様式で暑熱に暴露され、これに馴化したヒトでは深部体温や体温調節反応発現閾値が低下するが、それら体温調節機能の変化はかつての暑熱暴露時間帯で明確であることが示唆された。The present project investigated thermoregulatory functions of humans subjected to heat exposure for several hours limited to a fixed time daily.The food ingestion and sleep-awake cycle of volunteers were controlled throughout the experiments. For heat accliamtion, the subjects were exposed to an ambient temperature (Ta) of 46ﾟC for 4 hrs (14 : 00-18 : 00 h) daliy.Experiment 1 : Core temperature (Tcor) of the subjects were measured for 24 h at a constant Ta of 27ﾟC with or without heat acclimation. The pattern of day-night variations of Tcor was altered by heat acclimation, i.e., the Tcor levels were maintained at low levels in the afternoon.Experiment 2 : The subjects were seated in a chair at Ta of 28ﾟC.Both legs were immersed in a warm water and sweating was induced. The procedure was repeated twice in the day, once in the morning and once in the afternoon, before and after heat acclimation. The latency for thermal sweating was shortented and the threshold Tcor for sweating was lowered by heat acclimation only in the afternoon.The results give evidence that in humans, repeated heat exposure limited to a fixed time daily lowers Tcor and alters thermoregulatory functions during the period when the subjects were previously exposed to heat.研究課題/領域番号:08670077, 研究期間(年度):1996 – 1997出典：研究課題「一日一定時間帯に限った暑熱負荷によるヒトの体温調節機構の変化」課題番号08670077（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/report/KAKENHI-PROJECT-08670077/086700771997kenkyu_seika_hokoku_gaiyo/）を加工して作

一日一定時間に限った運動負荷による体温日内変動の修飾

金沢大学医学部本研究は、一日の内一定時間のみ限定した運動の繰り返しにより、ラットの自発行動および深部体温の日内変動パターンがいかに変化するかを検討することを第一の目的とした。次いで、運動鍛練がラットの体温調節機能をいかに修飾するか検討した。ラットにストレスを与えないよう、運動負荷として自発輪回し運動を利用し、以下の成果を得た。1.輪付きケージでラットを飼育し、自由に輪回し行動を行わせた後、ラットの自発輪回し運動を暗期の前半または後半の3時間あるいは6時間のみに制限した。12日間の運動制限期間後、ラットを再度自由に輪回し運動ができる条件下におくと、ラットの輪回し運動はかつて輪回し行動ができた時間帯で増加した。2.腹腔内に深部体温測定用のテレメトリー送信機を植え込んだラットに暗期の後半の6時間のみ輪回し行動を許した。3週間の運動期間後、ラットを輪回し運動が出来ない条件下においた。ラットの深部体温は暗期の後半に上昇したが、自発行動量は有意に変化しなかった。3.ラットを輪付きケージで12週間以上飼育すると、安静時運動群の深部体温が上昇し、体温調節反応発現いき値が高くなる傾向にあった。また、腹腔内からの温熱負荷に対し、深部体温の上昇は抑えられ、非蒸散生熱放散量の増加程度が大きくなった。かくのごとく、ラットの輪回し行動を一日の内一定時間帯に限定し、これに馴らすと、運動時間帯に対する記憶が形成され、かつての運動時間帯に一致して深部体温が上昇することが確認された。また、自発輪回し行動による運動鍛練によりラットの体温のセットポイントは上昇し、体内からの温熱負荷に対する体温調節反応は促進されることが示唆された。The present study was conducted to examine how daily exercise for several hours at a fixed time modifies the pattern of day-night variations in body core temperature and behavior in rats. Spontaneous wheel running was adopted as a model of exercise to avoid any artificial stress on rats.1. Male Wistar rats were acclimated to cages with a running wheels. Then, the running time of rats were limited to the first or last 3 or 6 h of the dark phase. After a 2-week activity restriction, the rats were again allowed access to the wheel freely. Wheel revolutions of rats during the period corresponding to the previous running time significantly increased after the activity restriction.2. Male Wistar rats were kept in cages with a running wheel and allowed access to the wheel for 6 h in the last half of the dark phase. After a 3-week exercise period, they were denied to run in the wheel. Their body core temperature significantly increased for 2-3 hours in the last half of the dark phase.The results suggest that, in rats, voluntary running limited to a fixed time daily alters the pattern of nycthemeral variations in body core temperature and locomotor activity, i.e., body core temperature and running activity increase during the period when the rats were previously allowed to exercise.研究課題/領域番号:05670064, 研究期間(年度):1993 – 1994出典：研究課題「一日一定時間に限った運動負荷による体温日内変動の修飾」課題番号05670064（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/report/KAKENHI-PROJECT-05670064/056700641994kenkyu_seika_hokoku_gaiyo//）を加工して作

視交叉上核破壊が暑熱馴化ラットの深部体温日内変動におよぼす影響

金沢大学医学部中性温域で飼育するラットにおいて、一日の内一定の時間帯(例えば暗期後半の約5時間)のみ33℃の高温環境に置く暑熱負荷を5日間以上繰り返し、これに馴化させると、その後、ラットの深部体温や自発行動の日内変動パターンが変化し、かつての暑熱負荷時間帯に一致して体温が下降し行動量が減少する。一方、哺乳類の深部体温、摂食・摂水行動などには日内リズムが存在し、囓歯類では視交叉上核がそれらリズム発現の中枢であるとされる。本研究は、かつての暑熱負荷時間帯に起こる深部体温や行動量の変化に視交叉上核が関与するか否か検討した。ウイスター系雄ラットをペントバルビタールにて麻酔し、その腹腔内にバイオテレメトリー用の温度トランスミッターを留置した。1週間の回復を待った後、ラットを環境温24℃、恒明条件下で飼育した。3週間後、すべてのラットで腹腔内温、自発行動量のサーカデアンリズムの消失を確認した後、一日一定時間に限る暑熱暴露を開始した。暑熱暴露(環境温32℃)は1500〜2000時の約5時間とし、これを2週間継続した。暑熱暴露期間終了後は環境温を24℃に維持した。暑熱暴露中、ラットの腹腔内温は上昇し、自発行動量は減少した。暑熱暴露期間終了後、ラットの腹腔内温、自発行動量とも、かつての暑熱暴露時間帯である1500時から2100時の間で低下した。この変化は、以後約24時間の周期で継続した。これら結果から、一日の内一定の時間帯のみ高温環境に暴露され、これに馴化したラットで観察されるかつての暑熱負荷時間帯に一致した深部体温や行動量の変化は視交叉上核に依存しない可能性が推察された。研究課題/領域番号:07670079, 研究期間(年度):1995出典：研究課題「視交叉上核破壊が暑熱馴化ラットの深部体温日内変動におよぼす影響」課題番号07670079（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07670079/）を加工して作

ラットの摂食初期相,いわゆる頭相での褐色脂肪組織代謝変化について

金沢大学医学部研究課題/領域番号:62770114, 研究期間(年度):1987出典：研究課題「ラットの摂食初期相,いわゆる頭相での褐色脂肪組織代謝変化について」課題番号62770114（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-62770114/）を加工して作

暑熱馴化ラットの体内・外よりの加温に対する体温調節反応

金沢大学医学部研究課題/領域番号:63770104, 研究期間(年度):1988出典：研究課題「暑熱馴化ラットの体内・外よりの加温に対する体温調節反応」課題番号63770104（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-63770104/）を加工して作

種々の暑熱暴露様式に短期馴化したラットの体温調節反応

金沢大学医学部研究課題/領域番号:02770078, 研究期間(年度):1990出典：研究課題「種々の暑熱暴露様式に短期馴化したラットの体温調節反応」課題番号02770078（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-02770078/）を加工して作

Effects of hydrogen-rich water on abnormalities in a SHR.Cg-Leprcp/NDmcr rat - a metabolic syndrome rat model

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Hydrogen (H₂), a potent free radical scavenger, selectively reduces the hydroxyl radical, which is the most cytotoxic of the reactive oxygen species (ROS). An increase in oxygen free radicals induces oxidative stress, which is known to be involved in the development of metabolic syndrome. Therefore, we investigated whether hydrogen-rich water (HRW) affects metabolic abnormalities in the metabolic syndrome rat model, SHR.Cg-<it>Lepr^cp</it>/NDmcr (SHR-cp).</p> <p>Methods</p> <p>Male SHR-cp rats (5 weeks old) were divided into 2 groups: an HRW group was given oral HRW for 16 weeks, and a control group was given distilled water. At the end of the experiment, each rat was placed in a metabolic cage for 24 h, fasted for 12 h, and anesthetized; the blood and kidneys were then collected.</p> <p>Results</p> <p>Sixteen weeks after HRW administration, the water intake and urine flow measured in the metabolic cages were significantly higher in the HRW group than in the control group. The urinary ratio of albumin to creatinine was significantly lower and creatinine clearance was higher in the HRW group than in the control group. After the 12-h fast, plasma urea nitrogen and creatinine in the HRW group were significantly lower than in the control group. The plasma total antioxidant capacity was significantly higher in the HRW group than in the control group. The glomerulosclerosis score for the HRW group was significantly lower than in the control group, and a significantly positive correlation was observed between this score and plasma urea nitrogen levels.</p> <p>Conclusion</p> <p>The present findings suggest that HRW conferred significant benefits against abnormalities in the metabolic syndrome model rats, at least by preventing and ameliorating glomerulosclerosis and creatinine clearance.</p

Capsaicin partially mimics heat in mouse fibroblast cells in vitro

Capsaicin activates transient receptor potential vanilloid 1 (TRPV1), a cation channel in the transient receptor potential family, resulting in the transient entry of Ca2+ and Mg2+ and a warm sensation. However, the effects of capsaicin on cells have not fully elucidated in fibroblasts. In this study, we investigated whether capsaicin could induce signal transduction in mouse fibroblast cells and compared the effect with that of heat-induced signal transduction. The activation of the mitogen-activated protein kinases (MAPKs) ERK and p38 MAPK, expression levels of heat shock protein 70 (HSP70) and HSP90, actin assembly, and cell proliferation were analyzed in NIH3T3 mouse fibroblast cells. A 15-min stimulation with capsaicin (∼100 μM) phosphorylated ERK and p38 MAPK and induced actin assembly. A 2-day stimulation with capsaicin increased the level of HSP70, but not HSP90, and the 2-day stimulation with capsaicin (∼100 μM) did not affect cell proliferation. A 15-min exposure to moderate heat (39.5 °C) phosphorylated both ERK and p38 MAPK and induced actin assembly to similar degrees as stimulation with capsaicin. A 2-day exposure to moderate heat increased the levels of both HSP70 and HSP90 and prevented cell proliferation. However, the 2-day stimulation with capsaicin (100 μM) failed to prevent heat shock-induced cell death. Thus, our results suggest that the effects of capsaicin on fibroblast cells partially differ from those of heat. Notably, the 2-day stimulation with capsaicin was not sufficient to develop heat tolerance in fibroblast cells. © 2016 Springer-Verlag Berlin HeidelbergEmbargo Period 12 month

Omega-3 Polyunsaturated Fatty Acids Enhance Neuronal Differentiation in Cultured Rat Neural Stem Cells

Polyunsaturated fatty acids (PUFAs) can induce neurogenesis and recovery from brain diseases. However, the exact mechanisms of the bene�cial effects of PUFAs have not been conclusively described. We recently reported that docosahexaenoic acid (DHA) induced neuronal differentiation by decreasing Hes1 expression and increasing p27 kip1 expression, which causes cell cycle arrest in neural stem cells (NSCs). In the present study, we examined the effect of eicosapentaenoic acid (EPA) and arachidonic acid (AA) on differentiation, expression of basic helix-loop-helix transcription factors (Hes1, Hes6, and NeuroD), and the cell cycle of cultured NSCs. EPA also increased mRNA levels of Hes1, an inhibitor of neuronal differentiation, Hes6, an inhibitor of Hes1, NeuroD, and Map2 mRNA and Tuj-1-positive cells (a neuronal marker), indicating that EPA induced neuronal differentiation. EPA increased the mRNA levels of p21 cip1 and p27 kip1 , a cyclin-dependent kinase inhibitor, which indicated that EPA induced cell cycle arrest. Treatment with AA decreased Hes1 mRNA but did not affect NeuroD and Map2 mRNA levels. Furthermore, AA did not affect the number of Tuj-1-positive cells or cell cycle progression. ese results indicated that EPA could be involved in neuronal differentiation by mechanisms alternative to those of DHA, whereas AA did not affect neuronal differentiation in NSCs