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松果体系光受容器に関する総合的研究

研究課題

研究課題/領域番号 63044059
研究種目

国際学術研究

配分区分補助金
応募区分共同研究
研究機関浜松医科大学

研究代表者

森田 之大  浜松医科大学, 医学部, 教授 (80034164)

研究分担者 内田 勝久  浜松医科大学, 医学部, 助手 (10168693)
保 智己  浜松医科大学, 医学部, 助手 (60188448)
鮫島 道和  浜松医科大学, 医学部, 助手 (80135251)
SINGH R  バナラス大学(インド), 理学部
TAKAHASHI J.  ノースウエスタン大学, 医学部, 助教授
MEYERーROCHOW  ワイカト大学, 理学部(ニュージーランド), 助教授
EBADI M.  ネブラスカ大学, 医学部(米国), 教授
KORF H.W  ギーセン大学, 医学部(ドイツ連邦共和国), 助教授
UECK M.  ギーセン大学, 医学部(ドイツ連邦共和国), 教授
OKSCHE A.  ギーセン大学, 医学部(ドイツ連邦共和国), 教授
DODT E.  マックス, プランク研究所(ドイツ連邦共和国), 教授
SINGH Ramesh  Department of Biology, Banaras Hindu University, India
MEYER-ROCHOW V. B.  Department of Biological Sciences, University of Waikato, New Zealand
EBADI Manuchair  Department of Pharmacology, University of Nebraska, U. S. A.
UECK Manfred  Department of Anatomy, University of Giessen, F. R. G.
KORF Horst-W.  Department of Anatomy, University of Giessen, F. R. G.
DODT Eberhart  Max Planck Institute, Bad Nauheim, F. R. G.
OKSCHE Andreas  Department of Anatomy, University of Giessen. F. R. G.
研究期間 (年度) 1988 – 1990
研究課題ステータス 完了 (1990年度)
配分額 *注記
12,000千円 (直接経費: 12,000千円)
1990年度: 4,000千円 (直接経費: 4,000千円)
1989年度: 4,000千円 (直接経費: 4,000千円)
1988年度: 4,000千円 (直接経費: 4,000千円)
キーワード松果体 / オプシン / セロトニン / 光受容細胞 / 脳深部光受容器 / 南極魚 / カワヤツメ / デンキウオ
研究概要

松果体は生物時計の同調因子としての環境光を受容し、さらに光周期の季節的変化を感知して、視床下部・下垂体系を介して性腺活動の制御を行う器官である事が分かってきた。松果体については従来、形態学、生理学、生化学、薬理学と、それぞれ別個に研究されてきたが、国際的な共同研究により有機的に発展させ、松果体での光受容機構の解明を目指した。主な共同研究者(国)はドイツ、アメリカ、ニュ-ジ-ランド、インドである。
1.南極生物の光受容について:
夏は恒明、冬は恒暗、そして極低温下に生きる生物の光受容機構については殆ど知られてない。1988年11ー12月、ニュ-ジ-ランドの南極学術探検隊に参加する機会を得て、南緯78゚、ロス・アイスバリアに面するスコット基地で電気生理学的及び形態学的分析を行った。南極魚Pagothenia borchgrevinckiの網膜と松果体について分析した。従来、低感度とされていた網膜が実際には0.1ミリルックスの光でも応答を示すことを電気生理学的に明らかにした。松果体の形態学的検討では、松果体柄が極めて長いこと、これが厚い脂肪粒の層を貫通し、頭蓋に達していることが判明した。頭蓋にはよく発達した松果体窓がある。免疫組織化学的分析によって、オプシン陽性反応が見られた。錐体に特異的に反応するビジニン抗体に関しても、多くの陽性細胞が確認された。以上の事より、これらの松果体がかなり発達した光受容能、さらには色識別能力をも持つことが分かった。
2.光受容性松果体の神経回路と二次ニュ-ロンの応答について:
変温動物の光受容性松果体を構成する神経要素には、光受容細胞(R)と二次ニュ-ロンである神経節細胞(G)がある。Gの応答には2種類があるが、各々についてRとGとの結合様式を明らかにするために、カワヤツメLampetra japonicaの松果体を用い、光刺激に対する膜電位、膜抵抗の変化、スパイク放電頻度、スペクトル感受性他を測定した。Gは、525nmに最大感度をもつRからの入力を主として受けている事が分かった。RからGへの伝達様式は脱抑制であった。感色性応答を示すGは短波長で抑制、長波長で興奮する。今回この短波長に感受性をもつRを細胞内記録により始めて同定し国際的に評価された。そのスペクトル感受性のピ-クは380nmにあった。新しい神経細胞染色法、NADPHーDiaphorase法を応用して、カワヤツメ松果体でGの同定を行ない、Gには数種類あることを明らかにした。その内、細胞体の大きなもの(10μ以上)は、松果体周辺部に局在していた。杵体オプシン陽性細胞が松果体の基底部に観察された。これは今回発見された新しい型の細胞である。錐体オプシン陽性反応が旁脳室器官に見られた。松果体以外の脳深部光受容器であることを強く示唆するものである。
3.光受容と神経内分泌:
これまで松果体の機能に関する研究は、光受容能と分泌活動の両面から別々に進められてきたが、今回、両機能に関して同一松果体で免疫組織化学的に調べる事ができた。実験材料には系統発生学的に重要な円口類を用いた。オプシン陽性細胞の多くはセロトニン陰性であったが、幾つかの細胞はセロトニンとオプシンの両方に陽性であった。またresidual body(セロトニン含有体)をもつRが存在することを確かめた。この事より、松果体光受容細胞には、完全な光受容細胞と、分泌機能を併せ持つものゝ2種類が存在することが始めて確認された。
以上の他、アマゾン河に棲み強力な電流を発生するデンキウナギの側眼網膜、頭部からレ-ダ-の役目をする弱い電流を発するデンキウオの脳、インド産のフクロウとリス、ニュ-ジ-ランドの有袋類オポッサム、孤立環境下に棲息するガラパゴス諸島のイグアナ2種、Conolophius及びAmblyrhynchusの松果体について検討した。
また、松果体の細胞内記録で、静止膜電位及び光応答いずれに対しても磁場の影響が無いことを確かめた。さらに器官培養により、ニワトリ松果体の培養細胞が昼夜で、周期的に変形していることを、VTR及び顕微鏡を使用して確認し、蛋白合成、核の回転等との関連を検討した共同研究も行った。

報告書

(1件)
  • 1990 研究成果報告書概要
  • 研究成果

    (22件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (22件)

  • [文献書誌] Morita,Y.: "Multiplicity of electrophysiological and immunocytochemical properties in the pineal photosensory system." Advances in Pineal Research. 3. 43-48 (1989)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Morita,Y.: "Response patterns and neuronal networks photosensory pineal organs." Arch.Histol.Cytol.52. 469-475 (1989)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 森田 之大: "光受容性松果体の応答パタ-ンと視物質" 蛋白・核酸・酵素. 34. 622-630 (1989)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 森田 之大: "網膜・メラトニン・松果体" 眼科MOOK. 41. 22-29 (1989)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Samejima,M.: "Photoreceptor cells and neural elements with long axonal processes in the pineal organ of the lamprey,Lampetra japonica,identified by use of the horseradish peroxidase method." Cell and Tissue Research. 258. 219-224 (1989)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tamotsu,S.: "Blue sensitive visual pigment and photoregeneration in pineal photoreceptors measured by high performance liquid chromatography." Comparative Biochemistry and Physiology. 96B. 487-490 (1990)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Uchida,K.: "Intracellular responses from UVーsensitive cells in the photosensory pineal organ." Brain Research. 534. 237-242 (1990)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tamotsu,S.: "Immunocytochemical localization of serotonin and photoreceptorーspecific proteins (rodーopsin,Sーantigen) in the pineal complex of the river lamprey,Lampetra japonica,with special reference to photoneuroendocrine cells." Cell and Tissue Research. 262. 205-216 (1990)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Samejima, M: "Dissociation of photoreceptor cells from the pineal organ of the lamprey, Lampetra japonica." Cell and Tissue Research. 263. (1991)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ueck,M.: "Neural elements in the pineal complex of Lampetra japonica (cyclostomata) demonstrated by the NADPHーDiaphorase method.In: BrainーPerceptionーCognition.Ed.Elsner and Roth." G.Thieme Verlag,Stuttgart, 221 (1990)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 森田 之大: "新生理科学大系、第20巻、第1編、第3章、I、C 松果体の内分泌活動と光環境" 医学書院, 137-143 (1990)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Morita, Y.: "Mulltiplicity of electrophysiological and immunocytochemical properties in the pineal photosensory system." Advances of Pineal Research. 3. 43-48 (1989)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Morita, Y.: "Response patterns and neuronal networks of photosensory pineal organ." Arch. Histol. Cytol.52. 469-475 (1989)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Morita, Y.: "Response patterns and visual pigments of photosensory pineal organs. (In Japanese)" Protein, Nuclear Acid and Enzyme. 34. 622-630 (1989)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Morita, Y.: "Retina, Melatonin and Pineal Organ. (In Japanese)" MOOK, Opthalmology. 41. 22-29 (1989)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Samejima, M.: "Photoreceptor cells and neural elements with long axonal processes in the pineal organ of the lamprey, Lampetra japonica, identified by use of the horseradish peroxidase method." Cell and Tissue Research. 258. 219-224 (1989)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tamotsu, S.: "Blue sensitive visual pigment and photoregeneration in pineal photoreceptors measured by high performance liquid chromatography." Comparative Biochemistry and Physiology. 96B. 487-490 (1990)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Uchida, K.: "Intracellular responses from UV-sensitive cells in the photo sensorypineal organ." Brain Research. 534. 237-242 (1990)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tamotsu, S.: "Immunocytochemical localization of serotonin and photoreceptor-specific proteins (rod-opsin, S-antigen) in the pineal complex of the river lamprey, Lampertra japonica, with special reference to photoneuroendocrine cells." Cell and Tissue Research. 262. 205-216 (1990)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Samejima, M.: "Dissociation of photoreceptor cells from the pineal organ of the lamprey, Lampetra japonica." Cell and Tissue Research. 263. (1991)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ueck, M.: G. Thieme Verlag, Stuttgart. Neural elements in the pineal complex of Lampetra japonica (cyclostomata) demonstrated by the NADPH-Diaphorase method. In : Brain Perception Cognition. Ed. Elsner and Roth., 221 (1990)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Morita, Y.: Igakushoin. Neuroendocrine activity of pineal organ and photic environment. (In Japanese) In : New Handbook of Physiological Sciences. Bd. 20, 137-143 (1990)

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      1990 研究成果報告書概要

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公開日: 1988-04-01   更新日: 2016-04-21  

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