研究フロンティア

ストレス条件下での生殖機能制御におけるグルココルチコイドの役割
松脇貴志，山内啓太郎， 西原真杉東京大学大学院農学生命科学研究科獣医生理学教室

はじめにLH分泌を抑制するストレス刺激

哺乳類の生殖機能は視床下部・下垂体・性腺軸（HPG

実験的に感染ストレス条件を誘起する方法としては，axis）によって制御されているが，ストレス条件下にあリポ多糖（LPS）が頻用される．LPSはグラム陰性菌のる個体では，このHPG axisが抑制され，生殖機能の低膜構成成分であり，TNF-α血中サイトカインの増加な

下 へ と 繋 が る．ストレス刺激により，視床下 部で のどを促し，投与された個体に感染の初期相に類似した症

GnRHパルスジェネレーター活性［１, ２］や下垂体か状を引き起こす［16］．一方，飢餓ストレスの実験モデらのLHのパルス状・サージ状分泌が抑制されることがルとしては，動物を実際に絶食させる方法の他に，イン報告されている［３-６］．一方で，ストレス時には視床スリンや，グルコースの競合利用阻害剤である２-デオ下部・下垂体・副腎軸（HPA axis）が活性化され，副キシグルコース（２-DG）を静脈投与する方法などが広腎からグルココルチコイドが多量に分泌される．これまく用いられている［３, ４］．２-DGは，グルコースの第で，ストレスに誘起されて血中に増加するグルココルチ２位炭素に結合しているヒドロキシル基が水素基に置換コイドは，生殖機能に対しては抑制的に働くと考えられされているため，グルコースと同様に細胞内に取り込まてきた［７-10］．しかしながら，筆者らは過去の研究かれるものの，糖として利用されない．LPS，２-DGいずら，炎症性サイトカインの一種である腫瘍壊死因子

れも，一定量以上を投与することでLH分泌の抑制効果（TNF）-αによるLHのパルス状・サージ状分泌の抑制がみられることが報告されている［２-４］．体内に薬物が，グルココルチコイドにより逆に緩和されることを見を投与して作り出される上記の２つの条件以外にも，い出した［11, 12］．TNF-αの血中濃度は感染初期相にLH分泌を抑制するストレス刺激として，狭い容器内やおいて増加する［13, 14］．感染ストレス条件下では，免板の上などで体の自由を奪う，拘束ストレスなどが知ら

疫系細胞から放出されたサイトカインの情報が脳内ではれている．これら３種類のストレス条件下すべてにおいプロスタグランジン（PGs）によって仲介されることがて，HPA axisは活性化して，副腎からのグルココルチ知られている．われわれの過去の研究から，TNF-αにコイド分泌量は上昇する．

よるGnRHパルスジェネレーターの抑制も，PGsによって仲介されることも明らかになっている［15］．

一方，ラットの頸静脈にカニューレを留置することで，薬物の投与・連続採血を無拘束条件下で行うことが可能

われわれは最近，各種のストレス条件下でグルココルである．この手法を用いて，両側の卵巣を摘出（OVX）

チコイドのHPG axisに対する影響についてさらに検討した雌ラットから５分毎に採血を行ってLH濃度を測定を行い，グルココルチコイドは脳内のPGsの合成を抑制

すると，１時間に２〜３回のLHパルスが観察される．

することによりLHパルスを維持するという新しい知見

本研究ではOVXラットに加えて，両側の卵巣および副を得た．本稿では，このストレス条件下におけるグルコ腎を摘出（OVX/ADX）したラットを用いた．なお，コルチコイドの生殖機能保護作用を明らかにするに至っこのラットには，コルチコステロンを充填したシリコンた一連の研究について紹介したい．

チューブを皮下に埋め込むことで，基底レベルのグルココルチコイドを維持している．OVX/ADXラットにお連絡先：松脇貴志，東京大学大学院農学生命科学研究科獣医生理学教室〒113-8657 東京都文京区弥生1-1-1
TEL: 03-5841-5388
FAX: 03-5841-8017
E-mail: aa37166@mail.ecc.u-tokyo.ac.jp

いてもOVXラットと同様の正常なLHパルスが観察され，このことから，非ストレス条件下では内因性グルココルチコイドはLHパルスに対して影響をもたないことが確認された．

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松脇 貴志他

図２

図１

感染・飢餓ストレス条件下におけるLHパルス
採血は５分毎に行い，開始から１時間でLPS（0.5mg/kg, i.v.）（A）もしくは２-DG（100mg/kg, i.v.）（B）を静脈投与した．コルチコス テ ロ ン（CS,25mg/kg, s.c.） お よ び イ ン ド メ タ シ ン（IND,10mg/kg, i.v.）は，それぞれLPS投与と同時に処置した．
＊ PULSARプログラムにより認定されたパルス．文献23より引用

ストレスによるLHパルス抑制に対するグルココルチコイドの影響

拘束ストレス条件下おけるLHパルス
採血は５分毎に行い，開始から１時間後の13時から14時まで，ラットの四肢を緊縛した．コルチコステロン（CS,25mg/kg, s.c.）およびインドメタシン（IND, 10mg/kg, i.v.）は，それぞれ緊縛開始と同時に処置した．12時から15時までの連続採血（A）もしくは緊縛前の１時間（12〜13時），緊縛からの解放２時間後から２時間（1600-1800）（B）に行った．
＊PULSARプログラムにより認定されたパルス．文献23より引用

板の上で緊縛した．前述の感染ストレス・飢餓ストレス条件とは異なり，拘束ストレス条件下ではOVXラットにおいても，LHパルスの強い抑制が観察された．これ

感染ストレス刺激としてLPS（0.5mg/kg），飢餓ストは他のグループの報告ともよく一致する結果である［17，レス刺激として２-DG（100mg/kg）をそれぞれ静脈投18］が，このOVXラットでは緊縛からの解放後速やか与した．その結果LPSと２-DGはどちらも，LHのパルなパルスの回復が見られたのに対し，OVX/ADXラッス状分泌に対して，副腎を摘出していないOVXラット

トでは解放後もパルスが回復しなかった（図２A）．こにおいては影響を与えなかったのに対し，OVX/ADXのことから，副腎は拘束ストレス状態においても他の２ラットではほぼ完全に抑制した（図１A，B）．この結果つのストレスと同様に，LHパルスの維持に重要な役割から，LHのパルス状分泌にとって，感染・飢餓両ストをもつことが確認された．OVX/ADXラットにおけるレス条件下で正常な分泌を維持するために，副腎が重要

LHパルスの抑制は解放後４時間後にも続いていたが，な役割をもつことが示唆された．さらに，ストレス負荷

緊縛の開始と同時にコルチコステロンを投与すると，解時にコルチコステロン（25mg/kg）を皮下投与して，放２時間後にはほぼ完全に回復していた（図２B）．

ストレス条件下でのOVXラットの血中コルチコステロ

前述の結果と合わせると，グルココルチコイドは，今ンと同程度まで血中濃度を高めると，OVX/ADXラッ回用いられたような急性ストレス条件において，そのストでもパルスの抑制が起こらず正常なLHパルスが維持

トレスの種類にかかわらず共通したLHパルス維持機構された．これにより，感染・飢餓ストレス条件下で副腎をもつものと考えられる．グルココルチコイドに関してのもつLHパルス維持作用が内因性のグルココルチコイは，LHパルスに対しては抑制的に働くという報告が多ド濃度の上昇によるものであることが明らかとなった．

数存在する［７-10］．しかし近年では，LPSによるLH

拘束ストレス刺激としては，ラットの四肢を１時間，パルスに対する抑制作用にはグルココルチコイドは無関

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ストレス条件下での生殖機能制御におけるグルココルチコイドの役割係であるということが，ラットおよびヒツジを使った実投与群のOVXラットではほとんど確認できなかったの

験で報告されている［19, 20］．これらの報告と本研究のに対し，OVX/ADXラットでは脳血管の細胞や髄膜下結果から，急性ストレス刺激に反応して内因性に放出さの 領 域に 広 く 観 察 さ れ た．拘 束ス ト レ ス条 件 でも，れるグルココルチコイドは，LHのパルス状およびサーOVXラットよりもOVX/ADXラットの方がCOX-２免ジ状分泌に対して抑制的な役割をもつのではなく，むし疫陽性細胞は著しく多かった（図３）．これらの結果は，ろ保護的に働くと考えられる．

LHのパルス状分泌がOVXラットではストレス刺激によってほとんど抑制されず，OVX/ADXラットでは激しストレスによるLHパルス抑制に対するプロスタグランジンの関与く抑制されるという結果とよく一致している．OVX/ADXラットではこのCOX-２によって脳で合成されたPGsが，LHの分泌を抑制したものと考えられる．

過去に，われわれの研究グループおよび他のグループ

PGsの合成がグルココルチコイドによって抑制されるによって，PGsが感染ストレス刺激を仲介してLHのパことは，広く知られている．グルココルチコイドはリポルス状分泌を抑制するという報告がなされている［15，コルチン-１を誘導してPLA２の活性を抑制することと21］．そこで，他の２つのストレス条件を含めたLHパル

COX-２の発現を抑制することで，PGs合成を阻害する

ス抑制におけるPGsの関与を検討するため，本実験で用と考えられている［17, 18, 22］．これらの報告の通り，いた３種類のストレス条件下で，OVX/ADXラットに本実験のコルチコステロン処置群でもCOX-２の発現がストレス負荷と同時にPGs合成阻害剤であるインドメタ抑制されていた．したがって，ストレス条件下でのグルシンを投与した．その結果，インドメタシンはOVX/ココルチコイドによるLH分泌の維持作用は，COX-２

ADXラットにおいてすべてのストレス条件下でコルチの発現を抑制し，PGsの合成を阻害することによりなさコステロンと同様のLHパルス保護作用を示した（図１れているものと考えられる．

A，B，図２B）．このことから，PGsは，感染ストレスの場合と同様に，飢餓ストレス・拘束ストレスにおいておわりにも，そのストレス刺激を仲介してLHのパルス状分泌を抑制することが示唆された．そこでわれわれは，ストレグルココルチコイドは，ストレス条件下において，そス種によらない共通のストレス刺激仲介物質としてののストレスの種類にかかわらず副腎から多量に分泌されPGsの 働 き を 確 認 す る た め，PGsの 合 成 酵 素 で あ るる．一方で，生殖機能は，ストレス条件下では抑制されCOX-２の脳における発現を，免疫組織化学により検討した．その結果，免疫陽性細胞は，LPS投与群と２-DG

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図４
図３

ストレス条件下の脳におけるCOX-2の発現LPS（0.5mg/kg）もしくは2-DG（100mg/kg）の静脈投与あるいは拘束解放から１時間で脳を採取し、免疫染色を行った．コルチコステロン（CS,25mg/kg, s.c.）はLPS・2-DG投与あるいは拘束開始と同時に処置した．
矢印はCOX-2免疫陽性細胞を示す．文献23より一部改変

ストレス条件下におけるグルココルチコイドの中枢作用に関する
模式図
生体にストレス刺激が加えられると、HPA axisの活性化とHAGaxisの抑制が起こる．HPG axisの抑制は、脳内で産生されるPGsによって引き起こされる．しかし、HPA axisの活性化により副腎皮質から放出されたグルココルチコイドによってCOX-2の発現が抑制されるため、PGsの合成が阻害される．その結果、ストレス条件下でも、生殖機能が維持されている．

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る．この２つの現象から，グルココルチコイドはストレス時に生殖機能を抑制する役割をもつと考えられてきた．しかし今回の研究で用いた，LHの分泌には影響を与えない低度のストレスよっても，血中のコルチコステロン濃度は上昇していた．ではこのコルチコステロンの働きとは何なのか．本研究において，副腎の摘出により内因性のグルココルチコイドがストレス時にも放出されないラットでは，用いた３種類のストレス条件すべてで，LHのパルス状分泌が強く抑制された．さらにこの抑制は，ストレスに応答して分泌される内因性のコルチコステロンと同程度のコルチコステロン補充により阻害もしくは緩和された．今回用いた感染・飢餓・拘束の３種類のストレス刺激は，それぞれ免疫系・代謝系・神経系に関わるもので，ストレスの種類としては大きく異なるものである．グルココルチコイドがこの３つのストレス条件下で共通してLH分泌に対する保護的な作用を見せた
ことは，グルココルチコイドのもつストレス条件下での生殖機能維持作用が，ストレス特異性をもたないものであることを示唆している．本研究ではさらに，PGsがストレス刺激の共通の仲介物質として脳内で生産されて生殖機能を抑制すること，また，グルココルチコイドはこのPGs合成を阻害する事で生殖機能を維持していることを明らかにした．これらの本研究の結論を，図４に模式的に示した。
われわれ人間を含め動物は，自然界で生活する中で強弱さまざまなストレスに曝され，これらのストレス刺激が加えられる度に，HPG axisすなわち生殖機能は侵襲を受ける危機に曝される．本研究で見られたように，LHパルスに影響が見られないようなレベルのストレス条件においても，実は増加したグルココルチコイドが脳内でのPGs合成を抑制することでLHパルスを維持している．ストレス刺激に対してHPA axisが鋭敏に反応し，グルココルチコイドの合成分泌を促すことで，多種多様なストレスが存在する自然界での生殖機能が維持されていると考えられる．

文

献

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