【研究分野】応用動物科学

【研究領域課題番号】13306022 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

シバヤギ / 性フェロモン / 4エチル脂肪酸 / 光学異性体 / ラット / 警報フェロモン / 自律機能 / 行動変化 / フェロモン / 4エチルオクタン酸 / 5αリダクターゼ / フェロモン受容体候補遺伝子 / Gi2受容体結合蛋白 / 鋤鼻神経細胞 / 嗅上皮

【研究成果の概要】

雄ヤギフェロモン分子の単離・精製・同定 雄ヤギ被毛よりフェロモン活性物質の分離を試みるため、超臨界CO2クロマトグラフィーを用いて分取を行い、得られたフェロモン活性陽性分画についてガスクロマトグラフ質量分析計により分析を行った。その結果、以前より雄ヤギ特異臭の構成成分として報告されていた一連の4-エチル分枝脂肪酸およびそのエステル類が複数検出された。そのうち、4-エチルオクタン酸、4-エチルデカン酸、およびそれらのメチルエステルとエチルエステル類の計6化合物を合成し、それらのフェロモン活性を評価したところ、生物試料と同濃度での活性はほとんど認められず、6種の化合物すべてを混合して呈示したときのみ弱い活性が認められた。またこれらの合成化合物と生物試料中の同化合物とでは光学異性体比が異なっていることが示唆された。
ラットを研究モデルとした情動フェロモンの探索に関する研究 あらかじめ雄ラットにfoot shockを与えておいた箱の中に別の雄ラットを導入したところ、shockを与えなかった場合の対照群と比較して探索行動、活動量、探索行動の上昇と休息行動の低下が観察された。同時にテレメトリーシステムにより自律機能に対する影響を解析したところ、新奇環境に導入されたことによる体温の一過的上昇(stress-induced hyperthermia)が対照群に比べて大きくなった。また神経活動冗進の指標であるFos蛋白の発現が副嗅球で観察されたことから、警報フェロモン提示による行動的、自律機能的な反応の増強が明らかとなった。さらに実験箱の中に麻酔した雄ラットを導入し、そこにテレメトリー送信機をあらかじめ留置した別の雄ラットを導入したところ、麻酔したラットの鼻部を局所刺激した場合にそれを嗅いだラットで行動反応の変化が観察された。一方で体温の反応は部位にかかわらず一定であった。この事から、成熟雄が放出する警報フェロモンは2つのカテゴリーに分類できることが示唆された。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2001 - 2004

【配分額】39,260千円 (直接経費: 30,200千円、間接経費: 9,060千円)

【研究分野】応用動物科学

【研究領域課題番号】09460124 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

フェロモン / G_nRH / 多ニューロン発射活動 / 生殖内分泌 / 雄効果 / 鋤鼻嗅覚系 / 視床下部 / シバヤギ / GnRH / 鋤鼻系

【研究成果の概要】

本研究の目的は,哺乳類における生殖フェロモンの産生機構,受容伝達機構および中枢作用について検討することであり,成果は以下のように概括される。
1)フェロモンの産生接構;去勢シバヤギの皮下に,テストステロン(T),デヒドロテストステロン(DHT),エストラジオール(E2)を移植し,フェロモン活性の消長と皮脂腺の発達を評価したところ,皮脂腺の発達はTあるいはDHTによって頭部でのみ認められたのに対し,フェロモン活性はDHT処置により頭部ぱかりでなく臀部でも誘導され,フェロモン産生ほ皮脂腺の発違とは異なる生理機構により制御されることが判明した。
2)フェロモンの受容伝達機構;ラットフェロモン受容体に対する抗体を作製し免疫組織学的検索を行ったところ,フェロモン受容体は鋤鼻神経細胞の微絨毛に限局して観察された。また,齧歯類で報告されたフェロモン受容体遺伝子(1型および2型ファミリーが存在)についてシバヤギホモログ遺伝子の同定を試みたところ,2型のうちいくつかは実際に発現していることが確認されたが,1型はゲノムDNA上には存在しているものの鋤鼻器では発現していないことが示された。また幾つかの動物種の鋤鼻器および副嗅球におけるG蛋白αサブユニットの局在について調べたところ,齧歯類のようなG_<αi2>とG_oの明瞭な部位別局在様式は観察されず,ラットの知見が必ずしも哺乳類一般には外挿できないことが示唆された。
3)フェロモンの中枢作用;シバヤギの視床下部内側底部に留置した電極よりG_nRHパルスジェネレーターの特異的神経活動をモニターしながらフェロモン提示の影響を検討したところ,短期の提示により直ちに発火活動が上昇し,また持続的提示により提示期間の長さに応じてG_nRHパルスジェネレーターの活動が促進されることなどが明らかとなり,フェロモンの中枢作用を直接的に観察するとことが可能となった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1997 - 1999

【配分額】12,900千円 (直接経費: 12,900千円)

【研究分野】応用動物科学

【研究領域課題番号】07456122 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

フェロモン / GnRH / 多ニューロン発射活動 / 神経伝達物質 / 生殖内分泌 / 視床下部 / 嗅覚系 / シバヤギ / CuRH / 神経伝達物資 / 生殖内分質

【研究成果の概要】

本研究では,視床下部GnRHニューロンの活動を指標とする神経行動学的フェロモン生物検定系を確立し,ヤギやヒツジなど反芻家畜において良く知られている雄効果とよばれるフェロモン現象の背景となる分子の純化精製を進めること,そして性行動だけでなく摂食や探索活動など様々な行動様式に影響を与えうるフェロモンの強力な向中枢作用のメカニズムを明らかにすることを目指した一連の実験を行い,以下に概括されるような成果を得た。
まず,エストラジオールの皮下インプラント処置により性ステロイドホルモン環境を一定に維持した卵巣摘除雌シバヤギの視床下部内側底部に記録電極を留置して,GnRHパルス駆動機構の活動状態を多ニューロン発射活動(MUA)として電気生理学的にリアルタイム解析するシステムを開発した。そして、この特異的MUAに対する影響を指標としてフェロモンの向中枢効果を評価したところ,雄から採材した被毛のエーテル抽出分画中に明瞭なフェロモン活性が見出された。一方,去勢雄の被毛にはフェロモン活性が見られず,テストステロン処置後に活性が回復するなど,フェロモンがアンドロジェン依存性に産生されることが明らかとなった。またフェロモン活性の消長には皮脂線の発達程度あるいは被毛への脂質成分の付着具合との間に関連が見出されたことから,雄由来の生殖フェロモンはホルモン依存性に皮脂腺で産生されることが示唆された。
フェロモンの呈示時間を変えて生殖神経内分泌系への影響を解析した結果、フェロモンはGnRHパルス駆動機構に対して持続的な促進効果をもたらしうることや,長期呈示後には一種の不応状態が惹起されることが明らかとなり,フェロモンの作用機作を考察する上で興味深い成績が得られた。本研究で確立された神経行動学的フェロモン生物検定系を基盤に,雄効果の背景となる生殖フェロモン分子の単離精製・構造決定に関わる作業を現在さらに進めているところである。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1995 - 1996

【配分額】8,700千円 (直接経費: 8,700千円)

【研究分野】応用獣医学

【研究領域課題番号】04454122 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

フェロモン / GnRH / 多ニューロン発射活動 / 神経伝達物質 / 生殖内分泌 / 視床下部 / 嗅覚系 / シバヤギ / 微小透析法

【研究成果の概要】

フェロモンによる嗅覚系を介した情報交換は動物の生殖行動の全般にわたって重要な役割を果たしていることが示唆されている。生殖という根源的な生命活動の舞台で固体間のコミュニケーションに主要な役割を演じているフェロモン分子を同定することは、応用的価値といった点からばかりでなく、生殖行動の中枢分子機構を解きあかす新たな研究手段を提供しうるという観点からも意義が大きいと考えられる。
無脊椎動物では性フェロモンに関する研究が著しい進展を遂げ、合成フェロモンは既に害虫の駆除等に実用化されている。一方、高等脊椎動物である哺乳類におけるフェロモン分子の実体やその作用機序については、過去に研究が散見されるものの、まだ殆ど解明されていない状況にある。哺乳類におけるフェロモン研究の最大の隘路は、脊椎動物とは比較にならない複雑な高次神経機構のため、適切なフェロモン作用の生物検定系(バイオアッセイ系)を確率できないことにあった。
本研究では、従来より‘雄効果'として知られている雄由来のフェロモンによる雌の性腺機能刺激現象に着目し,これに最新の神経科学的手法を導入して、覚醒・無拘束状態のシバヤギから視床下部GnRHバルスジェネレーターの神経活動を特異的に反映する多ニューロン発射活動を連続記録する独自のシステムを用いて被験物質のフェロモン活性を神経行動学的指標によりリアルタイムに評価するフェロモン生物検定系を確立した。またフェロモン分子の同定には至っていないが、この全く新たなフェロモンのバイオアッセイ系を用いて雄効果をもたらすフェロモン活性分画の精製を遂行中である。本研究により哺乳類フェロモンの生物検定系が確立され、プライマーフェロモンの中枢神経系への直接的な作用が初めて観察されるなど、今後、嗅覚情報による生殖機能の制御機序を解明しその応用の道を探る上で重要となる研究基盤が整備されたものと考えられる。

【研究種目】一般研究(B)

【研究期間】1992 - 1994

【配分額】6,700千円 (直接経費: 6,700千円)