和田　勝

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個体受容器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

鍵刺激 検出機構プログラム発生器行動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） SS 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平滑筋の収縮 Gタンパク質

オキシトシン受容体 一次構造（アミノ酸配列）は次の通り。 10 20 30 40 50 60 1 MEGALAANWS AEAANASAAP PGAEGNRTAG PPRRNEALARVEVAVLCLIL LLALSGNACV 61 LLALRTTRQK HSRLFFFMKHLSIADLVVAV FQVLPQLLWD ITFRFYGPDL LCRLVKYLQV 121 VGMFASTYLLLLMSLDRCLA ICQPLRSLRR RTDRLAVLATWLGCLVASAPQVHIFSLREV 181 ADGVFDCWAV FIQPWGPKAY ITWITLAVYIVPVIVLAACYGLISFKIWQN LRLKTAAAAA 241 AEAPEGAAAG DGGRVALARV SSVKLISKAK IRTVKMTFIIVLAFIVCWTPFFFVQMWSVW 301 DANAPKEASAFIIVMLLASLNSCCNPWIYMLFTGHLFHEL VQRFLCCSAS YLKGRRLGET 361 SASKKSNSSS FVLSHRSSSQ RSCSQPSTA 3p25

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平滑筋の収縮セカンドメッセンジャー生成

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生成平滑筋の収縮 Ca2+上昇

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トリアシルグリセロールなどの中性脂肪単純脂質複合脂質グリセロリン脂質、グリセロ糖脂質など誘導脂質

H H-C-OH H-C-OH H-C-OH H O R1-C O- O R2-C O- O R3-C O- HO O H-C-O-C-R1 R2-C-O-C-H H-C-O-C-R3 H O 中性脂肪 + 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。

HO O H-C-O-C-R1 R2-C-O-C-H O H-C-O-P-O-X H O- リン脂質（phospholipid）フォスファチド（phosphatide）とも言う X=コリン、セリン、エタノールアミン、　　イノシトールなど

OH R1-C-O-C-H OCH3 H-C-O-P-O-CH2-CH2-N+-CH3 R2-C-O-C-H O-CH3 OH フォスファチジルコリン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、、、

水分子 水分子脂質の二重膜脂質二重膜 lipid bilayer

脂質二重膜の性質

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。」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

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

和田 勝

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Presentation Transcript

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