動物の化学感覚と微量生理活性物質に対する感受性

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10640671
• 研究機関: 京都府立医科大学
• 研究代表者: 花井 一光 京都府立医科大学, 医学部, 教授 (40108642)
• キーワード: 化学受容 / ヒドラ / グルタチオン応答 / 生理活性ペプチド / TGF-β / DBI / 画像解析

研究概要

無脊椎動物ヒドラのグルタチオン化学受容に伴う行動応答が、高等動物由来の様々な生理活性物質(主にペプチド)で修飾されることを明らかにした。この生理活性ペプチドによる修飾が観察されるためのヒドラの飼育条件を詳しく検討し、餌に利用するアルテミアを孵化するときに利用する塩水の組成が重要であることがわかり、これに注意することによって、再現性よく観察されるようにした。
このヒドラのシステムは、グルタチオンの刺激条件を変更するだけで、様々の生理活性物質による修飾が変化し、また極微量の生理活性物質で修飾が観察されるので、微量の生物学的試料中の生理活性物質の消長を調べるのに適している。従来、この修飾はヒドラのグルタチオン応答を抑制するものが記載されていたが、今回、新たに、抑制された応答の抑制を解除する場合があることも明らかになった。実際に、このシステムを利用して、強制的に激しく運動をさせて疲労困憊状態のラットの脳脊髄液中にはTGF-beta様の活性が出現することがわかった。TGF-betaはヒドラのグルタチオン応答の抑制を解除する。
また、代表的な苦み物質であるキニーネをラットの口腔内に投与したときの脳脊髄液中のヒドラのグルタチオン応答の修飾活性の変化を調べてみると、R3応答の抑制のみが解除されることがわかった。このような作用を示すペプチドを探してみると、ジアゼパム結合蛋白(DBI)が見つかった。DBIの作用を修飾することが知られている様々な物質の効果を詳しく比較検討することによって、ラットにキニーネを嘗めさせたときには、確かに、脳脊髄液中にDBI活性が増加することがわかった。
このように、ヒドラのグルタチオン応答システムは生理活性ペプチドの研究に有用なシステムであることを実証できたが、問題がないわけではない。それは、グルタチオン応答の判定を、もっぱら観察者の判定に依存していることである。そこで、本研究では、同時に、判定をコンピュータで自動化する試みも追求した。この方面でも、必要なプログラムの開発をほぼ完了することができ、その筋道をつけることができた。

研究成果

• [文献書誌] Hanai,K.: "In situ potentiation of the glutathione-binding protein for the tentacle ball formation by a protease and efficient ingestion of prey in Hydra"Comp.Physiol. Biochem. 119A. 333-339 (1998)
• [文献書誌] Li,A-J. et al.: "A single pre-training giucose injection induces memory facilitation in rodenis performing various tasks : Contribution of acidic fibroblast growth factors"Neuroscience. 85. 785-794 (1998)
• [文献書誌] 花井一光 その他: "中枢性の疲労物質を調べる"Medical Technology. 26(13). 1391 (1998)
• [文献書誌] Inoue,K. et al.: "Transforming growth factor-beta activated during exercise in brain depresses spontaneous motor activity of animals. Relevance to central fatigue."Brain Res.. 846. 145-153 (1999)
• [文献書誌] 塚田章 その他: "ヒドラ画像に対する2値化しきい値選定法"日本電子情報通信学会論文誌. J83-D-II. 1841-1845 (2000)
• [文献書誌] Manabe,Y. et al.: "Suppression of S-methylglutathione-induced tentacle ball formation by peptides and nullification of the suppression by TGF-β in Hydra"Chemical Senses. 25. 173-180 (2000)
• [文献書誌] Manabe,Y. et al.: "Hydra biological detection of biologically active peptides in rat cerebrospinal fluid"Brain Research Protocols. 5. 312-317 (2000)
• [文献書誌] Manabe,Y. et al.: "A Diazepam-binding inhibitor-like activity in the rat cerebrospinal fluid after stimulation by the quinine-aversive taste"Chemical Senses. 25. 739-746 (2000)
• [文献書誌] Manabe,Y.et al.: "Determination of TGF-β-like activity in the rat cerebrospinal fluid after exhaustive exercise using anti-TGF-β IgG and the hydra bioassay"Biomedical Research. 21. 191-196 (2000)
• [文献書誌] 花井一光: "フリーソフトGNU/Linuxを利用する。シリーズ味と匂い研究とComputer6"Japanese J.Taste Smell Res. 7. 237-239 (2000)