REVIEW

哺乳類におけるフェロモンと鋤鼻器官
阿部 峻之，東原 和成
東京大学大学院新領域創成科学研究科先端生命科学専攻分子認識化学分野

はじめに動物の生存や生殖に重要な役割を果たしているということである．

フェロモンという言葉は，「フェロモン香水」というように，一般的には「魅力的な異性のにおい」という限

２．哺乳類のフェロモン効果定された意味で使われることが多い．しかしながら学術

それでは，具体的に哺乳類のフェロモンはどのように的にフェロモンは，性のみならず，広範な個体の情報を働いているのか．ヒトを含む多くの哺乳類で，フェロモ運ぶ物質を意味する．本稿では哺乳類のフェロモン受容ンの影響と考えられる現象が観察されている．ヒトでは器として知られる鋤鼻器官に注目し，フェロモンの分子集団生活をする女性の性周期が揃う，寮効果という現象

実態や受容機構，フェロモンを用いた同種間のコミュニが知られている［５］．また，ヤギやヒツジなどの季節ケーションについて，最近の知見を中心に概説する．

繁殖型の動物では，非発情期にある雌の群れに雄を放つと，雌の発情が励起され，排卵が起こる雄効果が知られ哺乳類におけるフェロモン
１．言葉の定義についてている［６］．
ヒトや家畜以外では，実験動物であるマウスでのフェロモン効果について知見が多い．例えば，マウス雄のフェフェロモンという言葉を提起した Karlson と Luscher

ロモンによって集団飼育している雌が発情を誘発されるによれば，その定義は「ある動物個体が体の外に発し，Whitten 効果や，交尾相手以外の雄のフェロモンにさら同種の他個体に受容され，特定の反応を引き起こす物質」されることによって妊娠阻害が起こる Bruce 効果があであるとされる［１］．例えばカイコガの性フェロモン

る［７］
［８］
．

であるボンビコールは，メスの個体から発せられ，受容したオスの誘引行動を励起する．

これらフェロモン効果が，単一の物質のみで引き起こされることが示された例は少ない．例えば後 述 す る

フェロモンを受容した昆虫は直ちに特定の行動を示

MHC ペプチドは，それだけでは活性をもたない交尾相す．しかし哺乳類の行動は昆虫より複雑に制御されてお手のオスの尿に混ぜることで Bruce 効果を引き起こすり，フェロモンを受容することが直ちに特定の行動に結［９］．哺乳類のフェロモン効果は，複数の情報分子の刺びつかない場合がある．さらに近年単離された哺乳類の激によってもたらされると考えられる．

フェロモン候補物質は，行動変化や生理変化を励起すること以外に，種や系統の情報を担っていることが示唆さ

３．多様なフェロモン受容システム

れている［２］［３］．そのため，とくに哺乳類において哺乳類のモデル動物であるマウスにおいて，フェロモ

フェロモンという言葉は，「性，社会的地位や系統などンは化学受容を担う嗅覚系によって受容されると考えら個体の情報を担い，同種個体間でやりとりされる物質」

れる．マウスの嗅覚系は，主嗅覚系と鋤鼻系という２つとして，Karlson らの定義よりも広義に使用されているのシステムに大別される．主嗅覚系は専ら一般的なにお［４］．

い物質を受容する器官であると考えられてきたが，近年本質的なことは，フェロモンは一般的な「におい」と主嗅覚系で作用するフェロモンが存在することが明らかは区別される情報物質で，同種個体間で授受されており，になりつつある．例えば嗅上皮で受容されるフェロモン
物質として，雌マウスの雄に対する誘引行動を引き起こ

連絡先：阿部峻之，東京大学大学院新領域創成科学研究科先端生命科学専攻分子認識化学分野〒２７７―８５６２ 千葉県柏市柏の葉５―１―５ 新領域生命棟２０１号
TEL :０４７１―３６―３６２７FAX :０４７１―３６―３６２６E―mail :７６５０２＠ib.k.u-tokyo.ac.jp

す，雄マウスの尿から単離された（methylthio）methanethiol（MTMT）という物質が提起されている［１０］．
さらに嗅上皮には嗅覚受容体（OR）を発現する神経細胞のほかに，TAAR, GC―D, TRPM５などの膜受容体を

日本生殖内分泌学会雑誌（2008）13 : 5-85阿部峻之他

発現する神経細胞が存在することが明らかになり，フェロモン受容に関わっている可能性が示唆されている［１１］．
一方で，鋤鼻系の受容器である鋤鼻器官は，古くからフェロモン受容器であると考えられてきた．鋤鼻器官を刺激するフェロモン物質の分子実態や，その受容機構，さらに脳においてどのような回路で情報が処理され，行動や内分泌を制御するかが明らかになりつつある．以下，マウスの鋤鼻器官に注目して，鋤鼻系を介したフェロモン受容機構について現在の知見を紹介する．
図

鋤鼻器官と鋤鼻神経系

鋤鼻器官と鋤鼻神経系
１．鋤鼻器官の構造分子の欠損が，性行動や攻撃行動などの社会行動の異常

鋤鼻器官は鼻腔前方の下部に存在する円筒形の組織に結びついている．このことは，鋤鼻系を介したフェロで，左右対称に２つ配置される．鋤鼻器官の中心を通るモンの受容が動物の行動や生理に深い影響を与えている

内腔は前方が鼻腔に通じており，鋤鼻神経と外側を通ることを示す根拠の１つとなっている．

血管が内腔を挟むような構造を成す（図）．鼻腔に入ってきたフェロモンは血管のポンプ作用によって鋤鼻に能動的に取り込まれると考えられる．

３．脳神経回路
もう１つの根拠として，鋤鼻系の脳神経回路が挙げら

鋤鼻器官は口蓋からアプローチすることにより，外科れる．鋤鼻器官の神経細胞は副嗅球と呼ばれる脳の一次的に除去することができる．鋤鼻器官除去マウスは，雄中枢へと軸索を投射している（図）．鋤鼻系の二次神経では雌を呼ぶ超音波発声やマウントなどの性行動，他の細胞である僧帽・房飾細胞は末梢神経からのシグナル

雄に対する攻撃行動が著しく減弱し，雌では仔をもつ母を，さらに高次脳構造へと伝える．僧帽・房飾細胞の投親の攻撃行動やオスの性行動に対する受け入れ行動が著

射先は，扁桃体内側核や扁桃体後内側皮質核，分界条床しく減弱することが示されている［１２］［１３］．

核であることがわかっている．これら辺縁系に属する領域は，情動や性行動と深く関わっており，この領域の神

２．シグナル伝達

経細胞はさらに視床下部の視索前野や腹内側核へと投射

鋤鼻器官に取り込まれたフェロモン物質は，神経上皮に発現する２タイプ（V１r,V２r）の G タンパク質共役している［１８］．
特に視床下部視索前野には GnRH（LHRH）ニューロンが存在しており，鋤鼻系を介したフェロモンaxis）を型受容体によって受容される（図）．V１r タイプの受容シグナルが視床下部―下垂体―性腺軸（HPG

体は Gi タンパク質と共役して，神経上皮の内腔側の細制御していると考えられる．ちなみに近年，主嗅覚系の胞に発現している．V２r タイプの受容体は Go タンパク

三次神経からも GnRH ニューロンへの投射があること質と共役して，基底層側の細胞に発現している．V１r―Giが判明し，主嗅覚系を介したフェロモンの受容も性ホルを発現する内腔側の神経細胞と V２r―Go を発現する基底モンの制御に影響することが示唆されている［１９］［２０］．

層側の神経細胞は排他的な２層を形成している（Gi 層，Go 層）．どちらの細胞内でも，鋤鼻受容体がリガンドを受容すると，PLC 経路を介して TRPC２チャネルが活性化して，電気信号へと変換されると考えられている［１４］．

鋤鼻器官で受容されるフェロモン候補分子
１．揮発性物質

鋤鼻器官のシグナル伝達に必須と考えられている TRPC

いかなるフェロモン分子が鋤鼻器官で受容されている２のノックアウト（KO）マウスが作製されている．雄ののか．フェロモン効果を示すことが示されている揮発性

KO マウスでは，雄雌どちらに対しても性行動を仕掛けのフェロモン分子が，鋤鼻器官で電気的応答を引き起こるという異常が観察され［１５］［１６］，雌の KO マウスでし，単一細胞レベルで V１r タイプの鋤鼻受容体を発現は性行動が雄化するという異常が観察されている［１７］．

する内腔側の神経細胞内 Ca２＋濃度を上昇させることが鋤鼻器官の外科的な除去や，鋤鼻器官の機能に関わる示されている．例えば雄の尿に含まれ，雄の攻撃行動や6日本生殖内分泌学会雑誌

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哺乳類におけるフェロモンと鋤鼻器官

雌の性成熟を促進する２―sec―butyl―４，５―dihydrothiazole
や，３，４―dehydro―exo―brevicomin は１０―１０M という低い濃度で鋤鼻器官において電気応答を引き起こす．また，雌の尿に含まれ，性成熟の遅延を引き起こす２，５―dimeth１］．これylpyrazine も１０―８M で電気応答を引き起こす［２らの揮発性の物質はにおうフェロモンを利用したコミュニケーション
１．自然条件下でのフェロモンコミュニケーション
自然条件下のマウスは，以上に挙げた物質をどのよう物質であり主嗅覚系でもに利用して他個体とコミュニケーションをとっているの感知される．そのため，尿に含まれる揮発性物質によるか．実際には鋤鼻器官で受容される揮発性，不揮発性のフェロモン効果が，鋤鼻系を介しているのか主嗅覚系をフェロモンのほかに，嗅上皮で受容されるフェロモンや介しているのかは明確ではない．

におい物質が環境に存在している．これらの物質のなかで，ESP１など不揮発性のフェロモン物質は揮発性の物

２．不揮発性物質

質とは違い，直接の接触によって初めて取り込まれる．

鋤鼻器官は不揮発性のフェロモン物質も受容する．

例えば雌マウスが MTMT など雄の誘引フェロモンに

MHC ペプチドは鋤鼻神経細胞の電気応答を引き起こ

よって雄個体に近づき，その後直接顔同士をくっつけて，し，それ自体では着床阻害活性を持たない交尾相手のオ

ESP ペプチドなど個体の情報をもつ不揮発性のフェロ

スの尿に混ぜることで，交尾後雌マウスの着床阻害を起モン物質を授受するということが，実際には起こっていこすことがわかっている［９］．MHC ペプチドは嗅上ると考えられる．自然条件下では，フェロモンやその他皮でも電気応答を引き起こすが［２２］，Bruce 効果は副のにおい物質が総合的に作用し，個体の情報がやり取り嗅球における記憶形成によって制御されることがわかっされていると考えられる．ており［２３］，MHC ペプチドによる着床阻害は鋤鼻系を介した効果だと考えられる．
また雄の尿に多く含まれるタンパク質である MUP
２＋

２．ヒトのフェロモンと鋤鼻器官フェロモンに関する研究はマウスを含むげっ歯類で盛も，単離した鋤鼻神経細胞での Ca 濃度上昇を引き起んだが，ヒトのフェロモンに関する研究も行われている．

こし，雄同士の攻撃行動を誘起することが明らかになっヒトのフェロモン候補物質として，ステロイドホルモンている［２４］．

誘導体の物質であるアンドロスタジエノンが提起されて３．ESP１，ESP ファミリーいる．アンドロスタジエノンは，脳の新皮質だけでなく，扁桃体や視床下部を活性化することが示唆されている

以上に例示した物質は，生体から単離した鋤鼻神経で［２６］．さらに，アンドロスタジエノンを嗅ぐことによっ電気応答や細胞内 Ca２＋の濃度上昇を引き起こすかを解て女性の副腎皮質ホルモンの血中濃度が変化するという析して，鋤鼻器官で受容されうる物質であるかどうかを報告がある［２７］．アンドロスタジエノンの受容体は嗅評価している．

覚受容体の中から見つかっている［２８］．ヒトの脳には

では，実際に行動している生理条件下でマウスはどの副嗅球の構造は認められず，フェロモンは主嗅覚系を介ようなフェロモン物質を鋤鼻器官で受容しているのだろして受容されていると考えられている．一方で，ヒトのうか．近年われわれは鋤鼻器官における c―Fos タンパ

鼻腔内には鋤鼻器官が存在しており，フェロモン物質にク質の発現を指標にして，約７kDa のペプチドである電気的な応答を示すという報告もある［２９］．さらにげっESP１（Exocrine gland-secreting peptide １）を単離同定

歯類鋤鼻受容体ホモログの V１RL１がヒトに存在し，嗅した［２５］．ESP１は眼窩外涙腺に発現して，ペプチドと上皮上で機能していることが示唆されている［３０］．ヒ

して涙に分泌される．その発現は雄特異的であるため，トの鋤鼻系の存在については議論が残るが，ヒトも他の鋤鼻器官で受容される雄の情報をもつフェロモン物質で動物と同じように，フェロモンの影響下にあると考えらあることが考えられる．また，ESP１をコードする遺伝れる．

子は巨大な遺伝子群（ESP ファミリー）の１つである
ことがゲノム情報から明らかになった［２５］．ESP ファ

おわりにミリーはマウスの系統によりその発現パターンが異なり，さらに遺伝子配列に多型をもつことがわかっている鋤鼻器官で受容されるフェロモン物質がわかってきたため，系統や個体の情報をもつフェロモン物質とも考えことから，そのシグナルがどのような神経回路で処理さられる［３］．

れフェロモン効果に結びつくか，という鋤鼻系でのフェREVIEW

7

阿部峻之

他

ロモン受容の総合的な知見が明らかになりつつある．今後は，これらのフェロモン物質やフェロモンを介したコミュニケーションが実際の生態のなかで具体的にどのような役割を果たしているのか，分子レベルの研究に加えて，生態学や進化学といった巨視的な観点から明らかにすることが課題になると考えられる．

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