Investigation for pathway of pheromone that regulates reproductive function in ruminants

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K22614
• Research Institution: National Agriculture and Food Research Organization
• Principal Investigator: 若林 嘉浩 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 畜産研究部門, 上級研究員 (00510695)
• Project Period (FY): 2020-09-11 – 2023-03-31
• Keywords: 雄効果 / 鋤鼻器 / フェロモン / 嗅神経細胞

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、ヤギの雄効果フェロモンの主要成分として同定された4-ethyloctanalを用いて、フェロモン受容部位から脳内の最終的な情報伝達部位である視床下部（弓状核キスペプチンニューロン）へ情報が伝達される経路の詳細を明らかにし、繁殖中枢を賦活化する効果を持つ反芻動物のフェロモン作用の全貌を解明することを目的としている。
本研究では、雄効果フェロモン受容部位を特定する実験を行った。哺乳類では、フェロモンは匂い分子を受容するための嗅上皮と完全に独立した鋤鼻器で受容されると考えられるが、反芻動物では、雄効果フェロモンが嗅上皮で受容されることが示されており、このフェロモン受容における鋤鼻器の役割は明確ではない。そこでシバヤギの鋤鼻器を物理的に閉塞して雄効果フェロモン呈示を行い、その際の繁殖中枢神経活動を解析することで、このフェロモンに対する受容反応を評価した。その結果、鋤鼻閉塞個体においても繁殖中枢神経活動が賦活化されたことから、雄効果フェロモンは、嗅上皮経由で受容されると考えられた。一方、鋤鼻閉塞において、フェロモン呈示から効果発現までの経過時間（潜時）、誘起された神経活動上昇の持続時間、発火数（振幅）等を比較した結果、鋤鼻閉塞によって有意に潜時が延長していた。これまで、鋤鼻器あるいは副嗅球（鋤鼻器からの情報伝達部位）除去個体に対して雄効果フェロモンを呈示した報告では、雄効果作用発現に鋤鼻器は必要ないと考えられていたが、本研究により、鋤鼻器は雄効果フェロモン受容能力をもち、フェロモンに対する感度向上など、何らかの機能的関与が示唆された。また、ヤギ嗅上皮に存在する鋤鼻受容体とGi2を共発現する嗅神経細胞について、その情報伝達先を形態学的に解析したところ、嗅球に軸索投射していることを示した。これらの嗅神経細胞が、嗅上皮においてフェロモン受容機能を担っている可能性が考えられた。