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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
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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
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© 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
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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）
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感覚・運動 の調整 水分調節 体温調節 性行動 食欲
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25-40% アミン類 5-10% アミノ酸類 50% ペプチド類
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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
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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。
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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%
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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%
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ドーパミン、アドレナリンの材料物質＝チロシン
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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。
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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。
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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。
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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
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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
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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
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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
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田中ほか(1998)
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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
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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
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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
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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
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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
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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）
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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
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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
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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
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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。。。
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他のネズミに 対する 攻撃の増加 雄に対する 攻撃の増加
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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。
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