組織・器官機能の統合 → 中枢神経系の機能 細胞のシグナル伝達 多細胞生物における細胞機能の統合の基礎 統合の方法＝細胞間のシグナル伝達 多細胞生物における細胞機能の統合の基礎　 統合の方法＝細胞間のシグナル伝達 細胞間レベル 　　　　　　遺伝子発現の制御 遺伝子産物に対する反応の制御 組織・器官機能の統合 組織間（個体）レベル 高次機能（行動など）の制御 →　中枢神経系の機能

細胞間の情報伝達の様子 　　赤：細胞内カルシウム １→３の順　　３→６の順

© Novartis Foundation for Gerontology 脳の肉眼解剖的構造 大脳半球 間脳 中脳 脳下垂体 橋 小脳 延髄 脊髄 © Novartis Foundation for Gerontology © Health Sciences Center University of Colorado

視床下部は自律機能の支配者である 視床下部の支配する機能 神経内分泌調節 脳下垂体経由 甲状腺・副腎皮質・卵胞・乳腺・肝臓・ 　　　　　　　　腎臓・平滑筋とくに子宮など 体温 睡眠 （周期現象） 食欲に関する行動（渇き・空腹） 性行動 防御（恐怖・激怒）

感覚・運動 の調整 水分調節 体温調節 性行動 食欲

25-40% アミン類 5-10% アミノ酸類 50% ペプチド類

それぞれの神経細胞によって 利用するニューロトランスミッターが異なる 作用の調節：神経細胞内での伝達物質の合成と分泌 　　　　　　標的細胞での伝達物質受容体の合成と配置

ラット脳内セロトニン神経系 (Breese, 1975) アセチルコリン神経・ドーパミン神経・ ノルアドレナリン神経もそれぞれ異なった分布をする。

神経伝達物質 アセチルコリン CH3 + CH2-N-CH2CH2OCCH3 O CH3 脳内の神経伝達の 5-10%

神経伝達物質：モノアミン類 0.5% カテコラミン類 0.5% 0.5%

ドーパミン、アドレナリンの材料物質＝チロシン

セロトニンの材料物質＝トリプトファン 胃・腸管にほとんが分布する。 脳には、全体の１−２％が分布している。

ヒスタミンの材料物質＝ヒスチジン 神経細胞には少ない。 おもに、マスト細胞（肥満細胞）、リンパ球に ふくまれる。

神経性アミノ酸 GABA (ギャバ／ガンマアミノ酪酸） NH2CH2CH2CH2COOH 中枢神経系に高濃度で存在。 BBBは通過できない。 L-グルタミン酸の脱炭酸で脳内で合成。 作用は抑制的 グリシン CH2 (NH2 ) COOH 中枢神経系に高濃度で存在。 中枢神経系内でグルコースからセリン、 セリンからグリシンへと合成される。 作用は抑制的。

L-グルタミン酸 NH2 HOOCCHCH2CH2COOH L-アスパラギン酸 NH2 HOOCCHCH2COOH 中枢神経系に高濃度で存在。 ニューロン活動に興奮をおこす＝興奮性アミノ酸

生理活性ペプチド類（＝ホルモン） 50種以上が中枢神経系でみつかる→ ニューロペプチド。 1. オピオイドペプチド類 50種以上が中枢神経系でみつかる→　ニューロペプチド。 1. オピオイドペプチド類 　　　　　エンドルフィン・エンケファリンなど ヒトβエンドルフィン（31 aa.) YGGFMTSEKSQTPLVTLFKNAIKNAYKKGE

2. タキキニン類 　　　　　サブスタンスＰ・ニューロキニン類など サブスタンスＰ(11 aa.) RPKPQQFFGLM 3.視床下部由来ペプチド 　　　　　ソマトスタチンなど ソマトスタチン (14 aa.) AGCKNFFWKTFTSC 4. 消化管関連ホルモン類 　　　　　コレシストキニン(CCK)・ガストリン・ グルカゴンなど CCK (8 aa.) DYMGWMDF

アンギオテンシン・エンドセリン・ニューロテンシン ニューロペプチドＹ・ガラニン・カルシトニンなど ニューロペプチドY (98アミノ酸） 5.下垂体ホルモン類 バソプレッシン・オキシトシンなど バソプレッシン (9 aa.) CYFQNCPRCPRG 6.その他 　　　アンギオテンシン・エンドセリン・ニューロテンシン 　　　ニューロペプチドＹ・ガラニン・カルシトニンなど ニューロペプチドY (98アミノ酸） MMLGNKRMGL CGLTLALSLL VCLGILAEGY 　　　 PSKPDNPGED APAEDMARYY SALRHYINLI TRQRYGKRSS PETLISDLLM RESTENAPRT RLEDPSMW

田中ほか(1998)

視床下部はケミカルセンサーである 毛細血管の内皮細胞に小さな穴があり， 神経核が血液中の物質濃度変化を 関知しやすくなっている。 ． その他の部位：血液脳関門の障壁　 　　　　　　　(Blood Brain Barrier) 神経細胞 血管内皮細胞 グリア細胞 通過しやすいもの 通過しにくいもの 水溶性・タンパクと 結合した分子・負に 荷電した分子 脂溶性・担体輸送 される分子・正に荷電 した分子

視床下部 外側野の方が大きい 外側野 腹内側核 満腹中枢 グルコース受容ニューロン 血糖増加　興奮 血中遊離脂肪酸増加　抑制 摂食中枢 グルコース感受性ニューロン 血糖低下　興奮 血糖増加　抑制 血中遊離脂肪酸増加　興奮

摂食を調節する中枢 視床下部 (hypothalamus) 　　　　　　　　　　　　　 破壊 腹内側核(VMH) 満腹中枢 　　　　　肥満 　　　　　　　　　　　　　　　破壊 外側野 (LAH)　　 摂食中枢　　　　　　　餓死

ノルアドレナリン　　　　　　炭水化物への嗜好を刺激 GABA(γアミノ酪酸） 脳内モルヒネ類 　βエンドルフィン 　エンケファリン 　ダイノルフィン 膵臓由来ペプチド 　ニューロペプチドY 　ペプチドYY 　ガラニン 脂肪とタンパク質への嗜好 を刺激　 炭水化物への嗜好を刺激 脂肪への嗜好を刺激　

ドーパミン　　　　　タンパク質の摂食抑制 セロトニン　　　　　炭水化物の摂食抑制 アドレナリン ノルアドレナリン　　　　脂肪とタンパク質の摂食抑制 脳消化管ホルモン 　　　　コレシストキニン(CKK) 　　　　ニューロテンシン(NT) 　　　　カルシトニン(CT) 　　　　グルカゴン 摂食抑制

炭水化物の摂取 栄養素選択のメカニズム インスリンの分泌 炭水化物摂食 炭水化物摂食停止 タンパク質への嗜好増加 アミノ酸の筋肉への 　炭水化物摂食 炭水化物摂食停止 タンパク質への嗜好増加 アミノ酸の筋肉への 取り込み(取り込みはWが 　　　　　相対的に少ない） 血液中トリプトファン濃度 の相対的増加 脳内トリプトファンの増加 脳内チロシンの減少 セロトニン増加 ノルアドレナリン減少 炭水化物摂食抑制 （タンパク質摂食促進）

栄養素選択のメカニズム タンパク質の摂取 タンパク質の摂取 タンパク質　摂取停止 炭水化物　嗜好増加 血中アミノ酸濃度増加 血液中トリプトファンの相対的低下 血液中チロシンの相対的増加 脳内トリプトファンの減少 脳内チロシン増加 セロトニン減少 ノルアドレナリン増加 炭水化物摂食促進 タンパク質摂食抑制

レプチン作用のメカニズム　２ Collins and Surwit (1996) 脂肪組織 ob遺伝子転写増加 血中レプチン濃度増加 褐色脂肪組織のレプチンレセプターへ結合 (β３アドレナリン作動性レセプター) 褐色脂肪組織における 脂肪消費促進 UCP 発熱器官

MRI (Magnetic Resornance Imaging) ある行為の際に活性化している脳の部位を知る © Ferenc A Jolesz Brigham and Women's Hospital Harvard Medical School Boston, MA

FEMALE OXCYTOCIN GENE KNOCKOUT MICE IN A SEMI-NATURAL ENVIRONMENT, 遺伝子ノックアウトによる 遺伝子と行動の因果関係の研究例 FEMALE OXCYTOCIN GENE KNOCKOUT MICE IN A SEMI-NATURAL ENVIRONMENT, DISPLAY INCREASED AGGRESSIVE BEHAVIOR. Ragnauth, A.1, N. Devidze1, L.J. Muglia2, D.W. Pfaff1 Laboratory of Neurobiology & Behavior, The Rockefeller University, New York, NY1, Department of Molecular Biology & Pharmacology, Washington University School of Medicine2, St. Louis, MS. オキシトシンの遺伝子をノックアウトすると 行動はどうなるか。。。

他のネズミに 対する 攻撃の増加 雄に対する 攻撃の増加

DNAのメチル化について 発生・発ガンなど複数の観点から考察する。 動物生理学 夏休みの宿題 DNAのメチル化について 発生・発ガンなど複数の観点から考察する。