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糖(グルコース)は体内の主要なエネルギー源であり、脳は糖の体内濃度が適切に保たれるように制御する。白色脂肪から分泌されるレプチンは、脳の視床下部に働きかけて筋肉や脂肪の糖取込みを促進し、血中の糖濃度を下げる重要な働きを担っている。また、視床下部の腹内側核に存在する神経細胞がレプチンのシグナルを受け取ることがわかっている。しかし、腹内側核から筋肉や脂肪まで、レプチンのシグナルを伝える神経回路はほとんどわかっていない。本研究は、視床下部腹内側核から骨格筋と褐色脂肪にレプチンのシグナルを伝え、糖の取込みを制御する神経回路を明らかにする。
神経細胞に感染するとシナプス結合を介して上流の神経細胞に逆行的に輸送される仮性狂犬病ウイルスBartha株を骨格筋・褐色脂肪に接種し、ウイルス感染細胞を解析した。その結果、ウイルス接種3日後にウイルスに感染する神経細胞が、脳中枢の中で最も下流に位置し、脊髄を介して末梢組織を制御している可能性を見出した。これらの神経細胞を解析したところ、視床下部室傍核と腹側延髄において、ウイルス感染細胞の多くが特定のマーカー遺伝子を発現していることがわかった。特に、室傍核においては多くの神経細胞がNos1を発現していた。このNos1発現神経細胞は、骨格筋や褐色脂肪だけでなく、肝臓や膵臓など、多くの末梢組織に投射していた。Nos1発現神経細胞を人為的に活性化すると、血糖値が上昇し、糖代謝が亢進した。また、ウイルストレーサーを用いた解析から、Nos1発現神経細胞が視床下部腹内側核からの投射を受けていることがわかった。以上の結果は、腹内側核から室傍核Nos1発現細胞を介した神経回路が糖代謝において重要な役割を果たすことがわかった。
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