多振動細胞システムにおける生体リズムの同調機構の生理学的研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13640685
• Research Institution: KYUSHU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 市川 敏夫 九州大学, 大学院・理学研究院, 助教授 (50136420)
• Keywords: カイコガ / 神経分泌細胞 / ペプチドホルモン / 昆虫インスリン / 発火活動 / ウルトラディアンリズム / 概日リズム / カップリング

Research Abstract

カイコガ蛹の4対のボンビキシン分泌細胞の発火活動を連続記録し、各細胞の発火パターンを比較解析した。各細胞の発火周期は20〜60分と大きく異なるにも関わず、大部分の細胞のリズムが同調(協調)する期間が日に何度も見られ、細胞集団全体としての発火パターンにもユニークなウルトラディアンリズムが観察された。この発火パターンとボンビキシンの分解速度(名古屋大学で測定)からボンビキシンの血中濃度の変動パターンを推定し、そのパワースペクトラムを計算したところ、広い周波数領域でパワーは周波数(f)に逆比例し、いわゆる1/fゆらぎに近い分布を示した。このようなボンビキシンの血中濃度のゆらぎは効率の良いホルモン作用に重要であると考えられる。
カイコガ幼虫の脳-側心体-アラタ体複合体を切り出し、生理的塩類溶液またはグレースの昆虫培養液で器官培養を行った。このようなin vitro条件下においてもin vivoで観察されると同様なボンビシン分泌細胞の発火パターンが観察され、各細胞は自律振動体であることが強く示唆された。この発火はアトロピンを加えることによってほ完全にまたは部分的に消失した。おそらく脳にあるアセチルコリン作動性のニューロンによって分泌細胞の活動レベルの調節がなされていると考えられた。
ボンビキシン分泌細胞間のカップリングメカニズムを調べるために、in vitro条件下で2つの細胞に微小電極を刺入し相互に通電刺激を行ったが、シナプス電位は見られなかった。In vivoでの検討が必要であると考えられる。

Research Products

• [Publications] Ichikawa, T.: "Synchronous firing dynamics in a heterogeneous neurosecretory-cell population in an insect"Brain Research. 909. 156-165 (2002)
• [Publications] Ichikawa, T.: "Coordination of firing activity of neurosecretory cells with cardiac activity in the silkmoth Bombyx mori"Comparative Biochemistry and Physiology A. 133. 117-124 (2002)