2023 年 10 ⽉ 13 ⽇
報道関係者各位
国⽴⼤学法⼈筑波⼤学

雄マウスが雌の発情状態に基づいて社会的選好性を表出する神経基盤を解明
雄マウスが多くの他の個体の中から発情した雌個体を選び取るメカニズムを、エストロゲン受容体ベータ陽性細胞に着⽬して調べました。その結果、雌の発情状態の有無を区別する社会的選好性と、雄と雌を区別する社会的選好性とで、表出を制御する神経基盤が異なっていることが分かりました。

マウスなどの社会性動物では、攻撃⾏動や性⾏動をはじめとするさまざまな社会⾏動が、縄張り維持や繁殖に重要な役割を果たしています。このような社会⾏動の効率的、適応的な表出には、おのおのの個体が、相⼿の性や⽣殖状態などの特性に関する情報を的確に処理することが必要です。雄のマウスは、他の雄や⾮発情状態にある雌マウスに⽐べて、発情した雌個体に対して強い選好性を⽰すことが知られています。しかし、雄個体が相⼿個体の性や⽣殖状態に関する情報を処理し、最終的に発情した雌個体に選好性を⽰すようになる過程を制御する神経回路基盤については未解明でした。本研究では、社会的な情報の処理に関与することが知られている内側扁桃体に着⽬し、この領域に広く分布するエストロゲン受容体ベータ陽性細胞（MeA-ERβ＋細胞）の役割を調べました。
MeA-ERβ＋細胞を選択的に操作できるようにした遺伝⼦組み換え雄マウス（ERβ-iCre）を⽤いて、社会的選好性テスト中の MeA-ERβ＋細胞の神経活動を記録するとともに、薬理遺伝学的⼿法によるMeA-ERβ＋神経活動の抑制が選好性に及ぼす影響と、MeA-ERβ＋細胞の下流の脳領域である分界条床核（BNST）の役割の検討を⾏いました。その結果、発情状態にある雌個体と⾮発情雌との区別に基づく社会的選好性と、相⼿個体の性の情報に基づく社会的選好性との神経基盤の違いが明らかになりました。すなわち、前者では MeA-ERβ＋細胞の興奮が BNST に⼊⼒されることが必須であるのに対して、後者では、MeA-ERβ＋細胞の活動とは独⽴した BNST の神経集団による制御機構が働いていると結論付けられました。

研究代表者
筑波⼤学⼈間系
⼩川 園⼦ 特命教授
武縄 聡（⼈間総合科学研究科感性認知脳科学専攻 博⼠後期課程 3 年）

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研究の背景マウスなどの社会性動物では、攻撃⾏動や性⾏動をはじめとするさまざまな社会⾏動が、縄張り維持や繁殖に重要な役割を果たしています。このような社会⾏動の効率的、適応的な表出には、おのおのの個体が、相⼿の性や⽣殖状態などの特性に関する情報を的確に処理することが必要です。雄のマウスは、他の雄や⾮発情状態にある雌マウスに⽐べて、発情した雌個体に対して強い選好性を⽰すことが知られています。
本研究グループでは、これまでに、性ステロイドホルモンの⼀種であるエストラジオールが、内側扁桃体に存在するエストロゲン受容体に働くことが、社会的選好性に影響することを⽰唆する知⾒を得ていました。しかし、雄個体が、相⼿個体の性や⽣殖状態に関する情報をどのように処理し、最終的に発情した雌個体に選好性を⽰すようになるのか、その過程を制御する神経回路基盤については未解明のままでした。
研究内容と成果
エストラジオールは主に卵巣で産⽣・分泌されるホルモンですが、雄では、精巣から分泌されるテスト
ステロンが脳に運ばれ、神経細胞に取り込まれた後、⼀部はエストラジール変換され、エストロゲン受容体を介して働きます。エストロゲン受容体には、アルファとベータの２種類がありますが、本研究では、内側扁桃体に多く分布し、社会的な情報の処理に関与しているエストロゲン受容体ベータに着⽬して解析を進めました。
まず、内側扁桃体のエストロゲン受容体ベータ陽性神経細胞（MeA-ERβ＋細胞）を選択的に操作できるようにした遺伝⼦組み換えマウス（ERβ-iCre マウス）を新たに作製しました。雄の ERβ-iCre マウスに、発情した雌個体と⾮発情状態の雌個体、あるいは、発情した雌個体と雄個体を対提⽰し、それぞれに対する匂い嗅ぎ⾏動を測定する社会的選好性テスト注１）を⾏ったところ、雄マウスは発情した雌個体に対して、より⻑い時間、匂い嗅ぎ⾏動を⽰すことが確かめられました。同時に、MeA-ERβ＋細胞の神経活動をファイバーフォトメトリー法注２）を⽤いて記録すると、⾮発情雌や雄マウスへの匂い嗅ぎ⾏動中に⽐べ、発情雌への匂い嗅ぎ⾏動中に MeA-ERβ＋細胞がより強く活動していることが分かりました。
次に、MeA-ERβ＋神経細胞の活動を薬理遺伝学的⼿法注３）により抑制したところ、発情雌個体と⾮発情状態の雌個体のうち、発情雌への選好性のみが特異的に消失しました。⼀⽅、発情雌個体と雄個体を対提⽰した場合、発情雌への選好性には全く影響が⾒られませんでした。このことから、雄と雌といった相⼿個体の性の情報に基づく社会的選好性の神経基盤と、発情状態にある雌個体と⾮発情雌との区別に基づく社会的選好性の神経基盤は異なり、MeA-ERβ＋細胞は後者を制御する神経回路において重要な役割を果たしていると考えられます（図 1)。
さらに、雌の発情状態に基づく社会的選好性を制御する神経回路を解明するために、トレーサーウイル
ス注４）を⽤いた神経解剖学的な検索を⾏ったところ、MeA-ERβ＋細胞のほとんどが、分界条床核（BNST）と呼ばれる領域に投射していることが分かりました。そこで、BNST 細胞の神経活動をファイバーフォトメトリー法により記録しました。その結果、MeA-ERβ＋細胞の活動と同様、BNST 細胞でも、⾮発情雌や雄マウスに⽐べ、発情雌への匂い嗅ぎ⾏動中に、より強い興奮が⾒られました。ところが MeA-ERβ＋の神経活動を抑制すると、発情雌への選好性が消失するとともに、BNST 細胞の興奮も⾒られなくなりました。⼀⽅、発情雌個体と雄個体を対提⽰した場合の発情雌への選好性および BNST 細胞の興奮には、影響は⾒られませんでした（図２）。
以上のことから、発情状態にある雌個体と⾮発情雌との区別に基づく社会的選好性には、MeA-ERβ＋細胞から BNST への⼊⼒が必須であるのに対して、相⼿個体の性の情報に基づく社会的選好性について
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は、MeA-ERβ＋細胞の活動とは独⽴した BNST の神経集団による制御機構が働いていると結論づけられました (図３)。
今後の展開
本研究では、MeA-ERβ＋細胞の神経活動に注⽬し、雄の社会的選好性がどのように制御されるのかを解明しました。次のステップとして、MeA-ERβ＋細胞の機能的な性差や、性ステロイドホルモンがこれらの神経細胞にどのような影響を与えることで神経活動を調整するのかを解明していきます。
脳内の性ステロイドホルモンの状態と性ホルモン受容体を持つ神経細胞との相互作⽤を理解することにより、社会⾏動を⽀える脳基盤、さらには社会性や情動性の制御メカニズムの解明につながると期待されます。
参考図

図１ 内側扁桃体 MeA-ERβ＋細胞の神経活動の測定
発情雌と⾮発情雌または雄を対提⽰する社会的選好性テスト（左上）では、雄マウスは発情雌に対して、より⻑い時間、探索⾏動（匂い嗅ぎ）を⽰した（左下）。このテスト中に、ファイバーフォトメトリー法
により MeA-ERβ＋細胞の神経活動を記録したところ（右上）、⾮発情への探索時に⽐べて、発情雌への探索中により⾼い神経活動（興奮）が⾒られた（右下）。

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図２ MeA-ERβ＋細胞の抑制が社会的選好性テスト中の BNST の神経活動に及ぼす影響
発情雌と⾮発情の対提⽰（上図）、発情雌と雄の対提⽰（下図）のどちらの社会的選好性テストにおいても、発情雌への探索⾏動中に、BNST の神経活動が上昇した。MeA-ERβ＋細胞の神経活動を抑制すると、発情雌と⾮発情の対提⽰テストでは、発情雌への探索⾏動中の BNST の神経活動の上昇が阻害されたが、発情雌と雄の対提⽰テストでは影響は⾒られなかった。

図３ 発情雌への社会的選好に関わる神経回路の概要
雌の発情状態に基づく社会的選好性(A)では、MeA-ERβ＋細胞の神経活動が BNST へ伝わり、発情雌への探索⾏動が促進される。性別の情報に基づく社会的選好性(B)では、MeA-ERβ＋細胞の神経活動と独⽴して BNST の神経活動が起こり、発情雌への探索⾏動が促進される。どちらの場合も、雄マウスは発情雌への社会的選好性を⽰すが、その神経回路、特に MeA-ERβ＋細胞の役割は異なることが分かった。
4⽤語解説注１）

社会的選好性テスト

本研究では、匂いを探索できるように、下部に多数の⼩さな⽳を開けた扇形の透明な２つの筒を⽤い、それぞれ異なる特性（発情雌、⾮発情雌、雄）の刺激個体を⼊れて、オープンフィールドの対⾓線上に配置した。被験体マウスに 2 つの刺激個体間を⾃由に探索させ、各筒への探索⾏動の時間と体の位置等から選好性を測定した。
注２）

ファイバーフォトメトリー法

アデノ随伴ウイルス等を⽤いて、特定の神経細胞へ蛍光センサータンパク質を導⼊、発現させ、その蛍光強度の変化を光ファイバーを⽤いて測定する技術。本研究では、蛍光カルシウムセンサータンパク質である GCaMP7f を、ERβ-iCre マウスの内側扁桃体領域（MeA）の ERβ（エストロゲン受容体ベータ） 発現細胞に導⼊し、カルシウム動態を計測することで、MeA-ERβ＋細胞の神経活動を記録した。
注３）

薬理遺伝学的⼿法

⼈⼯的に遺伝⼦改変を⾏った受容体タンパク質と、これに結合して働く作動薬を⽤いて、任意のタイミングで神経細胞を操作する技術。本研究では、ヒト由来のアセチルコリン受容体をもとに改変された
hM4Di と呼ばれる受容体を、アデノ随伴ウイルスを⽤いて MeA-ERβ＋細胞に導⼊した。導⼊した動物に作動薬である CNO（クロザピン N-オキシド）を投与し、任意のタイミングで MeA-ERβ＋細胞の神経活動を抑制した。
注４）

トレーサウイルス

蛍光タンパク質（GFP）を発現することで、特定の神経細胞の神経投射先、投射元を解剖学的に特定可能にするウイルスの総称。本研究では、神経終末端に局在するシナプシンと呼ばれるタンパク質に GFPを融合したタンパク質を、アデノ随伴ウイルスを⽤いて MeA-ERβ＋細胞に導⼊し、GFP シグナルを検索することにより MeA-ERβ＋細胞の投射先を同定した。
研究資⾦
本研究は、科研費による研究プロジェクト（15H05724, 22H02941）の⼀環として実施されました。
掲載論⽂【題 名】 Activity of estrogen receptor β expressing neurons in the medial amygdala regulates
preference towards receptive females in male mice.
（内側扁桃体のエストロゲン受容体 b を発現する神経細胞の活動は発情雌に対する雄マウスの選好性の表出制御に関わる）【著者名】 Satoshi Takenawa1, Yutaro Nagasawa1, Kim Go1, Yoan Chérasse2, Seiya Mizuno3, Kazuhiro
Sano1, and Sonoko Ogawa1
1

Laboratory of Behavioral Neuroendocrinology, University of Tsukuba, Tsukuba, 305-8577, Japan2

International Institute for Integrative Sleep Medicine (WPI-IIIS), University of Tsukuba, Tsukuba, Ibaraki

305-8575, Japan.
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Laboratory Animal Resource Center and Trans-border Medical Research Center, Institute of Medicine,

University of Tsukuba, Tsukuba, Japan.

【掲載誌】 Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS)【掲載⽇】 2023 年 10 ⽉ 11 ⽇
【DOI】

10.1073/pnas.2305950120
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問合わせ先【研究に関すること】
⼩川 園⼦（おがわ そのこ）
筑波⼤学⼈間系 特命教授
URL: https://trios.tsukuba.ac.jp/ja/researcher/0000001581【取材・報道に関すること】
筑波⼤学広報局
TEL: 029-853-2040
E-mail: kohositu@un.tsukuba.ac.jp

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