ト ピ ック ス

脊椎動物の季節繁殖の制御機構
名古屋大学大学院生命農学研究科

池上 啓介，吉村崇!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

制御するマスターコントロール因子として働くことが明

はじめにらかにされた［２，３，４］．そして，PT から分泌された赤道付近を除く地域では，毎日の日照時間（日長）がTSH はタニサイトに存在する TSH 受容体を介して２型１年を通じて変化し季節が生じる．四季の変化は生物の脱ヨウ素酵素（DIO2）遺伝子の発現を誘導することが生存や，種の保存に大きな影響を与えるため，生物は日わかった［３］．DIO2はタニサイトにおいて長日条件下長を感知することで繁殖時期を特定の季節に限定し，環で特異的に発現し，organic anion transporting polypep-境の変化に適応しながら種を維持してきた．例えば妊娠tide

期間が約１年のウマや数週間のハムスター，孵卵期間の第３脳室から取り込まれた甲状腺ホルモンの T４（thy-短い鳥類などは，日が長くなる春から夏に繁殖活動を行roxine）を局所的に活性型ホルモンである T３（triiodothy-うため長日繁殖動物といわれている．一方，妊娠期間がronine）に変換する［２］．長日条件下で MBH で局所約半年のヒツジやヤギは秋から冬の日の短い季節に繁殖的に合成された T３は正中隆起 （median eminence : ME）活動を行うため，短日繁殖動物といわれている．いずれに位置するグリア細胞と GnRH 神経終末の形態変化をの場合も，春から夏にかけて出産し，餌が豊富なよい条誘導し，GnRH 神経終末が ME と下垂体門脈との境界件下で仔が成長できるように遺伝的にプログラムされてにある基底膜と接する割合を増加させる．その結果，いる．このプログラムにより下垂体門脈血中の性腺刺激

GnRH が下垂体門脈へと放出され，下垂体前葉からの LHホルモン放出ホルモン（gonadotropin

分泌量が上昇し性腺が発達する可能性が指摘されている

releasinghor-mone : GnRH）が季節の変化に応じて変化し黄体形成ホルモン（Luteinizinghormone : LH）や卵胞刺激ホルモン（Follicle stimulating hormone : FSH）が増減し，性1c1（Oatp1c1）トランスポーターを介して［５］［２，６，７］．

哺乳類の季節繁殖の制御機構腺発達や繁殖行動が制御されている．ここでは，脊椎動哺乳類以外の脊椎動物は，眼以外に松果体や脳深部に物の季節繁殖のメカニズムについて，われわれの最新の光受容器をもっている．しかし，哺乳類は眼が唯一の光研究成果を踏まえて紹介する．

受容器官であり，眼で受容された光の情報は概日時計の存在する視床下部の視交叉上核（SCN）を介して松果体鳥類の季節繁殖の制御機構に伝わり，そこから夜間に分泌されるメラトニンの分泌１９２
５年に Rowan は，ユキヒメドリが日長の変化に伴っパターンにより日長情報が伝達される．長日繁殖動物のて生殖腺を発達させること（光周性）を脊椎動物においハムスターでは暗期が短くなりメラトニンの分泌亢進時てはじめて報告した［１］．以来，鳥類は顕著な光周性間が短くなる春から夏にかけて妊娠・出産を行うが，短を示すことから光周性の研究に用いられてきた．特に，日繁殖動物であるヒツジやヤギは暗期が長くなりメラト

長日繁殖動物のウズラ（Coturnix japonica）は短日からニンの分泌亢進時間が長くなる秋から冬にかけて繁殖活

長日に移行すると，その日の終わりには血中 LH が上昇動を行い，春から夏は発情が休止する．実際，ハムスターし，精巣が短期間で劇的に発達するため光周性の優れたの松果体を除去すると生殖腺発達，体重増加，換毛などモデル動物として知られている．近年の研究で光周性のの光周性を示さなくなる［８］．最近のわれわれの研究

制御中枢は視床下部内側基底部（Mediobasal hypothala-

で，周年繁殖動物であるマウスでも長日に移行するとウmus : MBH）の第３脳室上衣細胞（タニサイト）とそのズラと同様に TSH や DIO2が増加することが明らかに近傍に位置する下垂体隆起葉（parstuberalis : PT）になった．さらにメラトニンの脳室内投与によってこれら存在することが明らかにされた．すなわち明期の長さがの発現が抑制されることがわかった．このことから，光１２時間を越えると，PT で発現してくる甲状腺刺激ホル周性研究に不向きとされてきたマウスが有用なモデル動モン（thyroid stimulating hormone : TSH）が光周性を物になりうることが示唆された［４］．さらに，ノック日本生殖内分泌学会雑誌（2010）15 : 55-5７

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アウトマウスを用いた実験により松果体から血中に放出されたメラトニンは PT に存在するメラトニン受容体（MT１）を介して TSH―TSH 受容体シグナル伝達系を制御し季節繁殖を制御することも明らかになった［４，９］．

季節繁殖と概日時計
繁殖のタイミングを決めるうえで特に重要なのが日長であり，それを感知するのが約２４時間の内因性のリズムを刻む概日時計であることは現象として古くから知られていた［１０］．概日時計は地球上のほとんどの生物に備わる基本的な性質であり，睡眠覚醒のリズムやホルモン分泌，代謝といった生体機能や行動などと関係している．
哺乳類では SCN がリズム発振の中枢であり，鳥類ではSCN の他に松果体と網膜も概日時計の中枢である．鳥類においてそれらの中枢の破壊や除去を試みても性腺の発達などには影響がなかったことから，概日時計中枢以外の概日時計の存在が示唆され，その概日時計が日長を測定すると考えられてきた［１１，１２］．この概日時計によ図

哺乳類と鳥類の季節繁殖の分子制御機構る日長測定機構はこれまで多くの研究者が取り組んできたが，未だ解明に至っていない．近年，鳥類において光周性の制御中枢である MBH や PT で時計遺伝子が発現し，PT で日長の変化によりリズムが変化することが確認された［１３，１４］．また，時計タンパク質の局在も確認されたため，日長を測定する概日時計は MBH や PT に存在する可能性が示唆された［１５］．哺乳類でも MBH
や PT での時計遺伝子の研究が進み，PT での時計遺伝子の発現リズムが日長により変化するという報告がされている［１６］．

おわりに長年にわたり，哺乳類と鳥類の季節繁殖の制御機構は異なると考えられてきたが，近年の研究によって基本的な分子機構は共通していることがわかった（図）．しかし，動物が概日時計を使って日長を測定する仕組み（光周性の本質）は謎に包まれたままであり，今後の研究の発展が望まれる．

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