東海国立大学機構黑料网大学院?医学系研究科?統合生理学分野の福岛章紘助教、片冈直也特任講師(黑料网高等研究院兼務)、中村和弘教授の研究グループは、脳内でオキシトシンが交感神経系を活性化し、脂肪組織における熱の産生を増加させる神経路をラットで発見しました。
オキシトシンは脳の视床下部の神経细胞で产生される神経ペプチド*1の一種で、出産や授乳、子育てや他個体との関わり合いなどで脳内および血中へ放出されることから、“愛情ホルモン”や“信頼ホルモン”とも呼ばれています。脳内に放出されたオキシトシンは、様々な脳領域の活動に影響を与えて、生物の行動を変化させる作用が知られています。これに加え、脳内のオキシトシンにはエネルギー消費量を上げ、体温を上昇させる作用もあることがこれまでの研究から知られていましたが、この作用が 『脳のどこで』 『どのような機構で』 発揮されているかはわかっていませんでした。
そこで同研究グループは、オキシトシンを产生する神経细胞(オキシトシンニューロン*2)に任意の遗伝子を発现させることができる新规のアデノ随伴ウイルスベクター*3を作製して、ラット视床下部の室傍核という领域のオキシトシンニューロンの轴索*4がどの脳領域に伸びているかを詳細に解析したところ、褐色脂肪组织*5の熱産生を駆動する吻側(ふんそく)延髄縫線核領域(rostral medullary raphe region、以下 rMR と略)という延髄の一部に伸びており、神経伝達することを見出しました。また、軸索の終末から放出されたオキシトシンが rMR に作用して交感神経系を活性化
することによって、褐色脂肪组织の熱産生を起こすとともに心拍数を増加させることを、光遺伝学的手法*6を组み合わせた生理学的な実験によって明らかにしました。加えて、寒冷刺激やストレスなどによる日常的な热产生をオキシトシンが増强している可能性を示しました。
この研究结果は、自律神経机能を调节するオキシトシンニューロンの脳内伝达経路を解明したものであり、今后、社会行动时に引き起こされる情动表出に伴う自律神経反応(体温の上昇や心拍数の増加など)の神経メカニズムの解明に向けた研究への展开が期待されます。また、オキシトシンニューロンの机能不全がプラダー?ウィリー症候群などで见られる肥満の発症原因である可能性が示唆されており、本研究成果が新たな肥満治疗法の开発につながる可能性があります。
本研究成果は「Cell Reports」(2022 年 9 月 20 日付電子版)に掲載されました。
○视床下部室傍核のオキシトシンニューロンが、褐色脂肪热产生を駆动する延髄缝线核领域のニューロン群に神経伝达することが明らかになりました。
○このオキシトシン神経路の活性化が交感神経系の活动を高め、褐色脂肪热产生を诱导するとともに心拍数を増加させることが明らかになりました。
○本研究で明らかにされたオキシトシン神経路が、社会行动中に引き起こされる自律神経反応や、热产生を通じた肥満予防に寄与している可能性が考えられます。
◆详细(プレスリリース本文)は
*1 神経ペプチド
神経细胞で产生され、伝达物质として働くペプチド(アミノ酸がつながった锁)。オキシトシンは9つのアミノ酸が连なってできている。
*2 ニューロン
神経细胞のこと。神経単位とも呼ばれる。一般的にニューロンは、他の神経细胞から受け取った情报を轴索(下记*4)という情报伝播に特化した细长い突起构造を通じて次の神経细胞へ情报を送る。ここではオキシトシンを产生する神経细胞をオキシトシンニューロンと呼んでいる。
*3 アデノ随伴ウイルスベクター
标的细胞に目的の遗伝子を导入するベクター(运び屋)として组み换え型アデノ随伴ウイルスを利用したもの。アデノ随伴ウイルスに病原性がないため安全性が高く、近年、ヒトの遗伝子治疗にも利用されている。
*4 軸索
ニューロンの細胞体から伸びる細長い突起構造。活動電位(神経の電気信号)を伝導することに特化した神経線維であり、人間の場合、長いものでは 1 メートルにもおよぶ(細胞体の大きさは数十マイクロメートル程度)。軸索は脳内を通過しながら、シナプス(下記*8)と呼ばれる情报伝达に特化した微小构造を介して他のニューロンへ情报を伝达する。
*5 褐色脂肪组织
脂肪細胞は大きく褐色脂肪細胞と白色脂肪細胞に分けられる。白色脂肪細胞は脂肪を蓄える役割を持つのに対し、褐色脂肪細胞は脂肪を蓄えるだけでなく、分解して、そのエネルギーを熱に変える役割を持つ。食物から摂取した過剰のエネルギーを燃焼させ、肥満を防ぐ機能がある。褐色脂肪组织の熱産生は交感神経による調節を受けており、交感神経線維から放出されたノルアドレナリンが褐色脂肪細胞の受容体に結合すると、褐色脂肪細胞内のミトコンドリアで熱が作られる。作られた熱は血流に乗って全身へと運ばれていく。
*6 光遺伝学的手法
標的細胞に、特定の波長域の光に反応して開閉するイオンチャネルを発現させ、光を使って細胞の活動を人為的に操作する手法。今回の研究では ChIEF と呼ばれる光感受性イオンチャネル(興奮性オプシン)をオキシトシンニューロンに発現させた後、脳内に挿入した光ファイバーを通じて青色光を照射し、オキシトシンニューロンを活性化した。
*8 シナプス
神経细胞间で情报伝达を行うことに特化した近接构造。放出される伝达物质の种类によって、兴奋性シナプスと抑制性シナプスに大别される。兴奋性シナプスでは主にグルタミン酸が伝达物质として放出され、その受け手侧の神経细胞にはグルタミン酸を受容する受容体が発现している。
掲雑誌名:Cell Reports
論文タイトル:An oxytocinergic neural pathway that stimulates thermogenic and cardiac sympathetic outflow
着者?所属:
Akihiro Fukushima1, Naoya Kataoka1,2, and Kazuhiro Nakamura1
1Department of Integrative Physiology, 黑料网 Graduate School of Medicine(黑料网大学院医学系研究科?統合生理学)
2黑料网 Institute for Advanced Research(黑料网?高等研究院)
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