脳室上衣細胞のエネルギーセンシングメカニズムと摂食及び生殖の制御

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14360177
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 前多 敬一郎 名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 助教授 (30181580)
• Keywords: 上衣細胞 / 性腺刺激ホルモン / グルコースセンシング / ATP / ATP受容体 / カテコールアミンニューロン / 脂肪酸

Research Abstract

脳は生体のエネルギーレベルを感じ取り、摂食行動、エネルギー代謝、生殖機能を制御している。申請者らは、生体の血糖値が延髄付近の脳室上衣細胞によって感知され、特異的な神経経路により、上記の生体機能を制御していることを発見した。またこれまでの実験から、脳は血糖値ばかりでなく、遊離脂肪酸やケトン体など、他のエネルギー基質をも包括的に感知していると考えられる。また、ニューロンではない上衣細胞が脳脊髄液中のグルコース濃度を感知した後、どのようにその情報をニューロンへと伝えているかについてはまだ明らかでない。本研究では、延髄付近による上衣細胞が、グルコース、遊離脂肪酸、ケトン体の濃度をすべて感じ取り、それらの情報を細胞内ATPレベルに置き換えることで、エネルギーレベルを包括的に感知しており、さらにこのATPが細胞外へと放出され、直接神経伝達物質として次のニューロンに情報を伝達している、という仮説を証明することを目的とした。
1.第4脳室壁上衣細胞におけるエネルギーセンシングメカニズム
上衣細胞の培養系を用い、培養液中のグルコース濃度、または脂肪酸濃度を変化させたところ、細胞内カルシウム濃度の上昇が観察され、上衣細胞がグルコースと脂肪酸の両方を感知している可能性が示された。また、脂肪酸β酸化阻害剤であるMAの脳室内投与が用量依存的にLH分泌を抑制したことから、脂肪酸や血糖値が脳で感知され、統合されて摂食あるいは生殖を制御している可能性が示された。
2.上衣細胞からの情報伝達に関する実験
単離した第4脳室壁上衣細胞を用い、培養液内のグルコース濃度を変化させたところ、培養液中へのATP放出が増加した。さらに、in vivo実験系で第4脳室にP2X受容体の拮抗剤であるPPADSを投与したところ、LH分泌が抑制され、血糖値の増加が観察された。第4脳室を含む脳の切片をP2X受容体の抗体を用いて免疫染色したところ、最後野においてP2X受容体陽性のカテコールアミン作動性神経細胞が発見された。以上から、血糖値に応じた上衣細胞内でのATPレベルの変化は、放出量に置き換えられ、放出されたATPが神経伝達物質として働いて近傍のカテコールアミンニューロンに情報を伝達している可能性が示唆された。

Research Products

• [Publications] Moriyama, R.: "Glucoprivation-induced Fos expression in the hypothalamus and medulla oblongata in female rats"Journal of Reproduction and Development. (in press). (2003)
• [Publications] Maekawa, F.: "Prevention of inhibitory effect of dorsal raphe nucleusions on ovulation and LH surge by 5-HT2A/2C receptor aginists in female rats"Neuroscience Research. 35. 291-298 (2002)
• [Publications] 前多敬一郎: "ブルーバックス「生命を操るホルモン」"講談社. 238 (2003)