Transcript Document

生物学
第15回 愛は神経とホルモンに乗って
和田 勝
「愛」って何？
定型行動（Fixed action pattern）
たとえば次の例を見てください。
刺激と反応
音、光、匂いなど
外界からの刺激
受容器
個体
中枢神経系
効果器
反応
いろいろな行動
ニューロンの数が増える
脊髄と脳
ニューロンの数が増える
中枢神経系（脊髄と脳）の中に介在
ニューロンによる神経回路が、つくら
れるようになります。
特定の神経回路が、定型的行動パ
ターンに対応するようになります（た
とえば、歩行運動）。
定型行動の解発
鍵刺激
鍵刺激
検出機構
プログラム
発生器
行動
ある特定の行動を引き起こすのは鍵
刺激で、最初の鍵刺激は外界から
の感覚情報です。
鍵刺激と定型行動
と言えば、有名なのはTinbergenによ
るトゲウオの研究です。
繁殖期を迎えると、オスのトゲウオ
の頭部から腹側にかけて赤くなり、
眼は青くなります。
オスはまず、なわ
ばりを作ります。
鍵刺激と定型行動
オスはなわばりに入ってきた他のオ
スを追い払います。
鍵刺激と定型行動
オスはなわばりに入ってきたメスに
対しては求愛行動を示します。
鍵刺激と定型行動
攻撃行動の解発因は（releaser）は
赤い腹をしたオス個体です。
鍵刺激（key stimuli）となっているの
は「腹部が赤い」です。
一方、求愛行動の鍵刺激となって
いるのは「腹部が大きい」です。
鍵刺激と定型行動
それは次のような実験から確かめ
ることができます。下の図で攻撃行
動を誘発できるのは？
X
○
○
○
○
定型行動の連鎖
生得的行動の解発
鍵刺激
鍵刺激
検出機構
プログラム
発生器
行動
鍵刺激
検出機構
プログラム
発生器
行動
行動が鍵刺激となって、次の行動を引き起こす。この
ような連鎖が起こって一連の生得的行動が起こる。
愛はどこに行ったの？
トゲウオと極楽鳥の２つの求愛行動（
courtship behavior）を例として挙げました
が、ここに「愛」は存在するのでしょうか
？
子孫を残すための繁殖を成功させるた
めに、オスとメスが一時的に番いとなって
一連の繁殖行動を行っています。
オキシトシンの発見
ここでまたまた唐突ですが、オキシトシン
の発見物語をします。
オキシトシン（oxytocin）は、哺乳類の脳
下垂体神経葉（後葉ともいう）から血中に
放出されるペプチドホルモン（アミノ酸9つ
からなる）で、出産のときに子宮筋を収縮
させ、乳腺に働いて乳汁の射出を促す働
きがあります。
オキシトシンの発見
1909年に、Daleが脳下垂体神経葉の抽
出物に子宮を収縮させる物質が含まれ
ていること
を報告しま
した。
オキシトシンの発見
1953年になって、アメリカのVigneaudによ
って、オキシトシンの一次構造が決めら
れ、生化学的に合成された。オキシトシ
ンは構造が明らかになった最初のペプチ
ドホルモンである。
オキシトシンの一次構造（アミノ酸配列）
S
S
Cys-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys-Pro-Leu-Gly（NH2）
オキシトシン
1番目と6番目の２つのCysteinの間でS-S
結合が作られるので、下の図のような構
造となり、
オキシトシン
空間充填モデルで表すと、次のような構
造。
オキシトシン受容体
信号分子が作用を表すことができるのは
、その分子に対する受容体があるからで
す。子宮筋や乳腺の周りの平滑筋には
受容体が存在します。
オキシトシン
オキシトシン受容体
Gタンパク質
平滑筋の
収縮
オキシトシン受容体
一次構造（アミノ酸配列）は次の通り。
1
61
121
181
241
301
361
10
MEGALAANWS
LLALRTTRQK
VGMFASTYLL
ADGVFDCWAV
AEAPEGAAAG
DANAPKEASA
SASKKSNSSS
3p25
20
AEAANASAAP
HSRLFFFMKH
LLMSLDRCLA
FIQPWGPKAY
DGGRVALARV
FIIVMLLASL
FVLSHRSSSQ
30
PGAEGNRTAG
LSIADLVVAV
ICQPLRSLRR
ITWITLAVYI
SSVKLISKAK
NSCCNPWIYM
RSCSQPSTA
40
PPRRNEALAR
FQVLPQLLWD
RTDRLAVLAT
VPVIVLAACY
IRTVKMTFII
LFTGHLFHEL
50
VEVAVLCLIL
ITFRFYGPDL
WLGCLVASAP
GLISFKIWQN
VLAFIVCWTP
VQRFLCCSAS
60
LLALSGNACV
LCRLVKYLQV
QVHIFSLREV
LRLKTAAAAA
FFFVQMWSVW
YLKGRRLGET
オキシトシン受容体
推定モデル
セカンドメッセンジャー
前のスライドでは、Gタンパク質が直接、
平滑筋の収縮を起こすように書いてある
が、実際にはGタンパク質は、酵素を活
性化して、その酵素がセカンドメッセンジ
ャーを生成する。
Gタンパク質
酵素の活性化
セカンドメッセ
ンジャー生成
平滑筋の
収縮
セカンドメッセンジャー
オキシトシン受容体の場合は、活性化さ
れる酵素はホスホリパーゼCで、セカンド
メッセンジャーはIP3/DAGである。
Gタンパク質
ホスホリパーゼC
IP3/DAG生成
Ca2+上昇
平滑筋の
収縮
ホスホリパーゼCの補足
ホスホリパーゼ Cは、リン脂質のリン
酸ジエステル結合（グリセロールとの
間）を切断し、ジアシルグリセロール
（DAG）とリン酸基を有する頭部（ここ
ではイノシトール三リン酸、IP3）を生
成する酵素である。
細胞膜（cell membrane）
タンパク質
脂質の二重膜（lipid bilayer）である。
細胞膜の構造
電子顕微鏡で観察すると、上の写真
のように二重の膜である。
細胞膜の構成要素
脂質とタンパク質から構成される。
脂質は以下のように分類できる
単純脂質
複合脂質
誘導脂質
トリアシルグリセロールなどの
中性脂肪
グリセロリン脂質、
グリセロ糖脂質など
中性脂肪
H
H-C-OH
H-C-OH +
H-C-OH
H
O
R1-C
O
O
R3-C
O
O
-
-
H O
O H-C-O-C-R1
R2-C-O-C-H
H-C-O-C-R3
H
O
R2-C
O
-
Rは長い
炭化水素
の鎖。途中
に二重結合
を含むこと
もある。
リン脂質（phospholipid）
フォスファチド（phosphatide）とも言う
H O
O H-C-O-C-R1
R2-C-O-C-H O
H-C-O-P-O-X
H
OX=コリン、セリン、エタノールアミン、
イノシトールなど
フォスファチジルコリン
O H
R1-C-O-C-H O
CH3
H-C-O-P-O-CH2-CH2-N+-CH3
R2-C-O-C-H OCH3
O H
細胞膜の主要な成分
フォスファチジルコリン
頭部
極性
尾部
非極性
のように簡単に
あらわすことが
できる
フォスファチジルコリンを
フォスファチジルコリンをぎっしり
並べると、、、
脂質の二重膜
水分子
脂質
二重膜
lipid
bilayer
水分子
脂質二重膜の性質
分子の性質
例
透過性
疎水性分子
N2、O2、炭化水素
自由に透過
極性のある
小分子
H2O、CO2、グリセロー
ル、尿素
自由に透過
極性のある
大分子
ブドウ糖などの単糖類、 透過できない
二糖類
イオンや電荷
を持つ分子
アミノ酸、H+、HCO3-、
Na+、K+、Ca2+、Cl-、
Mg2+
透過できない
ホスホリパーゼCの補足
IP3は滑面小胞体に蓄えられたCa2＋を放出させる。
乳腺平滑筋が収縮するのは
乳腺の平滑筋にはオキシトシン受容
体（OT：Gq/11）が備わっており、これ
にオキシトシンが結合すると、
IP3/DAGがセカンドメッセンジャーと
して生成される。
そのため、平滑筋のサイトゾール中
にCaイオン濃度があがり、収縮が起
こる。
生物学辞典で調べると
「オキシトシンは、子宮の筋層に働い
て子宮の収縮を起こし、乳腺の筋肉
性上皮を収縮させて乳汁の射出を促
す、神経性下垂体ホルモンの一つ。
視床下部の視索上核・室旁核で合成
され、神経の軸索内を流れて神経葉
に貯えられ、Ca2＋依存性で血中に放
出される。
乳汁の射出は、乳頭に加えられた刺
激が神経を通って視床下部に伝えら
れ、オキシトシンを分泌させるという
神経内分泌反射によって行われる。」
（以上『岩波生物学辞典第４版』より）
オキシトシンの産生場所
オキシトシンは神経葉から放出されるが、産
生場所は別だった（ちなみに腺葉のホルモン
は脳下垂体
で産生され
る）。
視床下部の構造
視床下部-神経葉系
この部分を拡大
視床下部-神経葉系
アルデヒドフクシン染色 神経葉ホルモンの抗体で
染色
視床下部-神経葉系
神経葉から分泌されるホルモンは視床
下部のニューロンで合成され、軸索流に
よって神経葉まで運ばれる。
ニューロンへの入力によって、ホルモンが
離れた場所の神経葉から血中に放出され
る。
このように、神経細胞がホルモンを分泌
する現象を神経分泌（neurosecretion）と
呼んでいる。
神経内分泌反射
神経内分泌反射
再び鳥の求愛行動
鳥類の場合、愛は？
この鳥はチャイロニワシドリといい、
このあずまやは産卵場所として使わ
れることはなく、メスは別なところに
一人で巣をつくり、産卵して子育てを
します。
鳥類の中にも永続的な番いを作るも
のもいますが、この鳥では番い関係
は希薄です。
哺乳類では違う？
NHK 人体Ⅱ「脳と心」より
解体新ショー
NHK 解体新ショーより
オキシトシンスプレー
お値段は？
オキシトシン受容体の脳内分布
Voleで示されたようにオキシトシンの受容体
が脳内にあることが示されている。
I125で標識したアゴニストを使って、
オートラジオグラムを作成してみる。
一夫一婦性（Monogamous）なprairie vole
と、そうでないmontane voleを使って、比較
した。
ProNAS 89,5981-5985 (1992)
オキシトシン受容体の脳内分布
prairie vole
montane vole
オキシトシンの作用機序
受容体があるのだから、そこへオキシトシン
ニューロンが来ているはずである。
オキシトシンニューロンは、神経葉から
血中へ分泌するだけではなく、脳の様々な
部位に投射をして、神経伝達物質の役割を
はたしている。
特に重要なのが「扁桃体（amygdala）」で
ある。
扁桃体
扁桃体
扁桃体は、恐怖のような情動行動に
関与している。サルで扁桃体を破壊すると、
恐怖心がなくなり、不適切な対象物を口
に運んだりする。
扁桃体
NHK 人体Ⅱ「脳と心」より
オキシトシンの作用機序
オキシトシンは、扁桃体で不安やストレス
を軽減し、愛着や母性行動を高め、条件
反射的な忌避反応を低減させるように働
いている。つまり他人に対する警戒心を
抑え、相手を信頼するように働く。
これが「愛」の原型である。
愛とは
オキシトシンというホルモンは、扁桃体と
いう古い脳で働く神経伝達物質であった
ものが、哺乳類になって乳腺や子宮がで
きて、平滑筋に働くように転用されたのだ
ろうと考えられる。
さらにこの「愛」の原型に、大脳のさまざ
まな機能が関与するようになったのだろ
う。