Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

フェロモン / 生殖 / キスペプチン / GnRH / 神経科学

本研究では、生殖中枢を構成する神経群の活動を記録し、フェロモンを受容した際のそれらの神経の応答を解析するとともに、その応答を指標にしてフェロモン分子の同定を行うことを目的とした。そのため、光遺伝学的手法により、特定の神経核において特定の遺伝子を発現する神経の活動を、自由行動下のマウスで記録するシステムを構築した。このシステムを用いて、フェロモンを含む雄マウス尿を提示した際に、生殖中枢の神経活動が促進されることを見出した。さらに、この反応を指標にして、雄マウス尿の比較的低分子量で親水性の高い成分にフェロモン活性があることが認められた。

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

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。

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

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。

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

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。

【研究分担者】
市川真澄 (市川眞澄)	東京都神経科学総合研究所	主任研究員	(Kakenデータベース)
菊水健史	東京大学	大学院・農学生命科学研究科	助手	(Kakenデータベース)
武内ゆかり	東京大学	大学院・農学生命科学研究科	助教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
武内ゆかり (竹内ゆかり)	東京大学	大学院・農学生命科学研究科	助手	(Kakenデータベース)
山口五十磨 (山口五十麿)	東京大学	大学院・農学生命科学研究科	助教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
武内ゆかり	東京大学	農学部	助手	(Kakenデータベース)
福田邦郎 (塩田邦郎)	東京大学	農学部	助教授	(Kakenデータベース)
西原真杉	東京大学	農学部	助教授	(Kakenデータベース)