【研究報告】（自然科学部門）

摂食行動を制御する先天的と後天的な恐怖情動

小早川

大阪バイオサイエンス研究所（現
恐怖と食欲の関係

令子

研究部長

関西医科大学附属生命医学研究所）となる先天的と後天的な恐怖の統合処理を担う分子と細胞メカニズムに関する研究成果を紹介する。

野生動物は天敵などの生命を脅かす危険と隣り合わせで生活している。このような環境では天敵に襲われる危

先天的と後天的な恐怖刺激による摂食行動の抑制

険がある場所であっても食べ物を探し続ける必要がある。食べ物が得られないことは餓死に繋がり、また、天危険な環境では先天的と後天的な恐怖刺激が同時に与敵に襲われることも死の危険へと直結する。では、恐怖えられることがありうる。このような環境であっても動と食欲のどちらを優先すれば動物は生き延びることがで物が生き抜くためには食べ物を探し続けなければならなきるのだろうか。恐怖と食欲の葛藤は野生環境に限られい。私たちは、先天的恐怖、後天的恐怖、食欲の 3 つのるものではなく、現代の人間社会においても存在してい行動に強い影響を与える情動の関係を解明するためのる。摂食障害は痩せていることが美しいという認識を持新たな行動実験モデルを開発した。図 1 に実験方法と実つ人々が多い地域にみられる難治性の精神疾患で、食べ験結果を示した。マウスを 48 時間絶食させた後に 3 群ることで太ってしまうことに対する恐怖が摂食行動の異（A–C）に分けた。Y 字迷路で餌を食べる訓練をした後常の原因の一つであると考えられている。現代社会ではに、A 群と C 群のマウスは匂いと電気ショックとの関連強いストレスにさらされて毎日の生活を送る人も多い。

学習を行い、匂いに対する後天的な恐怖を学習させた。

ストレスや恐怖刺激が食欲や摂食行動にどのような影響

この後に再び 16 時間の絶食を行った。A 群と B 群のマを与えるのかは明らかになっていない。

ウスに関しては Y 字迷路の片側に後天的に恐怖を学習

恐怖は行動を支配する強力な情動で、先天的と後天的した匂い、または、先天的な恐怖を誘発する匂いを置なメカニズムによって制御されている。精神疾患は先天き、他方には匂いを置かなかった。先天的または後天的的と後天的な恐怖により影響を受けることが知られていな恐怖の匂いを置いた通路における摂食行動は完全にブるが、両者の恐怖メカニズムがそれぞれどの程度の寄与ロックされ、匂いのない通路側でのみ餌を食べた。C 群を示しているのかは解明されていない。これまでの脳研のマウスに関しては、片側に後天的な恐怖を学習した匂究においては後天的な恐怖を制御するメカニズムの解明いを置き、もう一方には先天的な恐怖を誘発する匂いをに焦点が置かれてきた。脳の特徴の一つは、外界からの置いた。このような条件では 3 匹のマウスはいずれの通刺激や学習の影響を受けて可塑的に変化する性質であ路の餌も食べなかったが、残りの 6 匹のマウスはいずれり、この後天的な変化が研究者を魅了してきたのであも後天的な恐怖の匂いが存在する側の通路で餌を食べる。一方で、先天的な恐怖を効率的に誘発する実験系がた。これらの結果は、先天的と後天的な恐怖刺激が同時確立されていないことなどが原因となり、先天的な恐怖に存在する条件では先天的な恐怖が優先される「先天的の制御メカニズムの解明は遅れていた。このような背景恐怖の優先原則」が存在することを示唆している。

で私たちは、天敵から分泌される匂い分子の化学構造を

図 1 の A 群のマウスは後天的な恐怖の匂いが存在する最適化することで極めて強力に先天的な恐怖行動を誘発

通路では餌を全く食べなかった。一方で、C 群のマウスする人工匂い分子「チアゾリン類恐怖臭」の開発に成功は後天的な恐怖の匂いがする通路でも餌を食べている。

した。この成功により、先天的な恐怖メカニズムの解明

この結果は、C 群の条件のように先天的な恐怖刺激と後への新たな道が開かれた。本稿では、先天的と後天的な天的な恐怖刺激とが同時に存在する条件では、後天的な恐怖刺激による摂食行動の制御と、この行動制御の基盤恐怖行動が弱められるというメカニズムが存在する可能
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小早川

図1

令子

図2

先天的と後天的な恐怖刺激による摂食行動の抑制

先天的恐怖刺激による後天的恐怖行動の抑制性を示唆している。この可能性を検証するために、新た後天的な恐怖の匂いを嗅がせる前に、先天的な恐怖を誘な行動実験を行った。図 2 に実験方法と実験結果を示し発する匂いを嗅がせると図 2A に示すように、後天的なた。 恐 怖 刺 激 は マ ウ ス に Freezing 行 動 を 誘 発 す る。

恐怖刺激が誘発する Freezing 行動が低下することが判

Freezing 行動とは恐怖によりすくんで動かなくなる状明した。逆に、図 2B に示すように先天的な恐怖を誘発態を示す。より強い恐怖刺激はより長い時間継続するする匂いを嗅がせる前に、後天的な恐怖を誘発する匂いFreezing 行動を誘発するので、Freezing 行動を指標にを嗅がせても、先天的な恐怖が誘発する Freezing 行動することで恐怖情動を定量的に評価することができる。には変化は認められなかった。これらの結果から、先天2摂食行動を制御する先天的と後天的な恐怖情動的な恐怖刺激は後天的な恐怖行動を抑制する効果がある

ト ニ ン 2A 受 容 体 発 現 細 胞 の 機 能 を 解 明 す る た め に、が、逆に、後天的な恐怖刺激には先天的な恐怖行動を抑Cre-loxP 系を用いた実験を行った。セロトニン 2A 受容制する効果はないことが示唆される。

体のプロモーターを用いて Cre 組み換え酵素を発現する
トランスジェニックマウスの中の特定の系統では、Cre先天的と後天的な恐怖の関係を制御する分子と脳領域の組み換え酵素が扁桃体中心核に特異的に発現していた。

探索

このトランスジェニックマウスの扁桃体中心核を標的に行動実験の結果からは、先天的と後天的な恐怖の間にして、Cre 組み換え酵素の存在条件でのみカルシウムセは、先天的な恐怖が優先されるという階層性が存在し、ンサータンパク質 GCaMP6 を発現するアデノ随伴ウイ

さらには、先天的な恐怖刺激が後天的な恐怖を抑制する

ルスを注入した。扁桃体は脳の深部に存在するために脳という拮抗的な関係が存在することが示唆される。このの表面からの顕微鏡観察では神経活動を解析することがような拮抗的かつ階層的な制御を担う脳領域と分子標的できない。そこで、光ファイバー束顕微内視鏡を扁桃体を同定することが次の課題となる。そこで私たちは、全中心核へ挿入する方法での解析を行った。光ファイバー

脳活性化マッピングと、向精神薬の投与スクリーニング

束内視鏡は細いため脳の深部へ挿入しても脳へのダメーという手法でこの課題の解明に取り組んだ。

ジは少ない。また、光ファイバー束内視鏡を挿入したま全脳活性化マッピングとは、感覚刺激を与えた条件やまでもマウスはほとんど制限なく自由に行動することが行動をしている条件のマウスの全脳領域の脳活動をできるので、この観察系を活用すれば無拘束、無麻酔、mRNA などの神経活動マーカーの発現を指標にし自由行動条件での脳深部の神経活動を観察することがでて解析する方法であり、私たちの研究室ではこの大半のきる。光ファイバー束顕微内視鏡を用いた解析の結果、過程を自動化処理することで迅速化する方法を採用して扁桃体中心核のセロトニン 2A 受容体発現神経細胞は何いる。全脳活性化マッピングの結果、先天的と後天的なら刺激を与えない条件では、1 秒に 1 回程度の頻度で興恐怖刺激はそれぞれ脳の異なる領域を活性化することが奮していることが明らかになった。この神経細胞の興奮明らかになった。これらの領域の中で、私たちは扁桃体の頻度は先天的な恐怖刺激を与えると有意に低下したに注目して解析を行った。扁桃体は恐怖情動の制御に関が、後天的な恐怖刺激を与えても神経活動に変化は観察する研究が最も蓄積された領域の一つであり、また、全されなかった。

-脳活性化マッピングの結果から先天的と後天的な恐怖刺

次に私たちは、扁桃体中心核のセロトニン 2A 受容体激がそれぞれ隣接するが異なる亜核を活性化することが細胞の神経活動を人為的に操作した際の先天的と後天的明らかになったからである。

な Freezing 行動への影響を解析した。扁桃体中心核の様々な種類の分子を標的とする向精神薬を投与した際セロトニン 2A 受容体発現細胞の神経活動の上昇はチャの影響を解析することで、特定の行動の制御に関与するネルロドプシン 2 や Gq-DREADD を用いて行い、逆に、分子候補を同定することができる。セロトニン 2A 受容神経活動の抑制はハロロドプシンや Gi-DREADD を用い体などの拮抗薬であるリスペリドンを投与すると後天的て行った。恐怖刺激を与えない条件では、扁桃体中心核な恐怖に伴う Freezing 行動が緩和するのに対して、先のセロトニン 2A 受容体発現細胞の神経活動の人為的な天的な恐怖に伴う Freezing 行動を増強することが明ら

上昇と抑制はいずれも Freezing を誘発しなかった。こかになった。セロトニン 2A 受容体に特異的な拮抗薬をの結果から、扁桃体中心核のセロトニン 2A 受容体細胞扁桃体中心核に注入する条件でも、後天的 Freezing 行

は Freezing 行動の誘発に直接関与する機能を持たない動の緩和と、先天的 Freezing 行動の増強が確認できた。

ことが示唆される。しかし、扁桃体中心核のセロトニン

これらの結果から、扁桃体中心核のセロトニン 2A 受容2A 受容体陽性細胞の活性は Freezing 行動とは無関係で体の活性は先天的と後天的な恐怖行動に対して拮抗的なはなく、先天的や後天的な恐怖刺激を与えた条件での作用を持つことが明らかになった。

Freezing 行動の誘発レベルの調節機能を持つことが明らかになっている。

扁桃体中心核のセロトニン 2A 受容体陽性細胞の機能

扁桃体中心核のセロトニン 2A 受容体陽性細胞の神経薬剤の局所注入実験では薬剤が浸透する領域を正確に活動を人為的に低下させた条件では、後天的な恐怖刺激コントロールすることはできない。扁桃体中心核のセロに対する Freezing 行動が有意に抑制されるのに対して、
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小早川

令子

考察
危険な天敵が多く生存する環境で生き抜く野生動物

は、常に恐怖刺激と隣り合わせで生活している。恐怖やストレスに囲まれて生活するという点では、現代社会で暮らす人間にも共通性があるかもしれない。このような危険な環境であっても、食べ物を獲得し生存するためには、すくんで動けないままではいられない。しかしながら、迂闊な行動は死の危険に直結するし、状況判断に時間を費やすことも避けねばならない。このような要請から、生物は危険な状況での行動規範を獲得したのではな
いだろうか。先天的な恐怖は全ての個体にとって危険である対象に対して感じるように進化の過程で獲得され遺伝子に刻み込まれている。これに対して、後天的な恐怖は個体の経験や学習に依存して獲得されたものであり変化しやすい性質を持つ。したがって、両者の危険が同時に与えられた際には、先天的な恐怖が優先されることは理に適っているように思われる。
本研究の結果は、先天的と後天的な恐怖は統合される同一の情動状態ではなく、互いに拮抗的な関係にある異なる種類の情動状態であるという予想外のモデルを支持
図3している。このモデルは向精神薬の開発戦略を立案する

扁桃体中心核のセロトニン 2A 受容体細胞による先天的と後天的な恐怖行動の階層制御

うえでも重要な意味を持つ。恐怖症、PTSD、強迫性障害などの恐怖情動の異常が引き起こす精神疾患の患者数

先天的な恐怖刺激に対する Freezing 行動が有意に増強は非常に多い。これらの疾患は先天的と後天的な恐怖メされた。逆に、扁桃体中心核のセロトニン 2A 受容体陽カニズムの双方により影響を受けることが知られてい性細胞の神経活動を人為的に増強した条件では、先天的る。しかし、両者のメカニズムの精神疾患の発症や症状な恐怖に伴う Freezing 行動が有意に低下した。

に対する寄与度は解明されていない。本研究の成果は、これまでの実験結果を図 3 にまとめて模式的に示し

先天的と後天的な恐怖は共に恐怖と呼ばれるがその制御た。動物が先天的と後天的な危険刺激が同時に与えられメカニズムは分子や細胞という要素レベルにおいてですた条件で、いずれの危険情報を優先するのかの判断に迫ら拮抗的な関係にあることを示唆している。したがっられたとする。このような危険な条件での行動選択は生て、後天的な恐怖情動を緩和する向精神薬の投与は、逆存確率を左右する重要な判断となる。先天的な恐怖刺激に、先天的な恐怖情動を亢進してしまうという矛盾を生は 偏 桃 体 中 心 核 の セ ロ ト ニ ン 2A 受 容 体 発 現 細 胞

じさせかねない。実際に、向精神薬として用いられてい（Htra2a＋cells）の神経活動を低下させる。この神経活るリスペリドンの投与は、後天的な恐怖行動を緩和する動の低下により、先天的な恐怖行動が増進されるのに対が、先天的な恐怖行動を増強してしまうことが判明してして、後天的な恐怖行動は抑制される。このようなメカいる。この結果に基づけば、精神疾患の原因となる恐怖ニズムが存在するために、先天的と後天的な恐怖刺激が情動を先天的と後天的な側面に分解したうえで診断し、同時に与えられた条件では、先天的な恐怖行動が後天的その結果に基づいて疾患の増悪に寄与する先天的か後天な恐怖行動に優先されるという階層性が決定される。

的かのいずれかの恐怖情動を緩和する薬剤を投与するこな お、 こ こ で 紹 介 し た 実 験 の 詳 細 は、Isosaka et al.とが必要になるだろう。

1）

本研究では、食欲に基づく摂食行動と、先天的と後天（2015） において詳しく記してある。

的な恐怖情動に基づく忌避行動を組み合わせた行動実験モデルを開発し、それらのいずれも生存に必須の情動が4

摂食行動を制御する先天的と後天的な恐怖情動互いに拮抗するという複雑な場面で行動を制御する分子るようになれば、その受容体の活性を介して望ましい情や細胞を解明することに成功した。この結果、先天的と動状態を生み出すという新たな技術が創出できるだろ

後天的な恐怖情動が互いに拮抗的かつ階層的に制御されう。この技術は、精神疾患の治療法のみならず、消費者るというこれまで予想すらされていなかった新たな原理が好ましいと感じる食品などを理論的に開発するというを発見した。情動とは食欲、恐怖、性欲、母性などの人未来の製造業の基盤となるだろう。

や動物が生存し種を保存するうえで欠かせない本能を呼謝び起こす脳の機能である。しかし、情動とはどのような辞
本研究を行うにあたりご支援を頂きました公益財団法ものであり、どのようなメカニズムで制御されるのかと人三島海雲記念財団に深く御礼申し上げます。

いう問題は未解明である。私たちは、現在、感覚刺激の意味を脳が判断して情動を生成する過程の解明が重要な文課題であると認識して研究を進めている。感覚情報の意
味判断プロセスが受容体などの分子のレベルで解明でき

献1）T. Isosaka, et al.:5, 163, 1153–1164, 2015.