アミノ酸の脳室内投与による摂食 ・異常行動発現機序の解明

1〈
平成14年度〉

ア ミノ酸 の脳 室内投 与 に よる摂食 ・異 常行 動
発 現 機序 の解 明村上昇

(宮崎大学農学部獣医学科教授)

1.はも,主 要 な成分 であ るこ とか ら,こ の よ うな ア ミ

じ め にノ酸の脳 内機序 を解明 する ことは食品 と健康 の観
現代 社会 は食文化 社会 といっ ても過言 でない ほ

点 か ら極 め て重 要 と思 われ た。そ こ で本研 究 でど,多 くの 食品や加 工品が 食卓 に並ぶ。摂 食 は生は,予 備 実験 をふ まえて,ア ミノ酸の 中枢作用,

物が有 する普 遍的 な本能 の中で も,固 体生 命 を維特 に摂食 や行動へ の作用 を明 らかにす るこ とを 目持す るため に極め て重要 な生理機構 であ る。摂食的と した。

量の恒 常性 は精密 に遺伝 的な神経 機構(特 に視床下部腹 内側核 と外側 視床下 部,お よび室傍 核 によって)で 制御 され てい ると考え られて きた。 しかし,現 代 社会 での過 食 による肥満,栄 養過 多 によ2.材

料 および 方法

使 用動 物お よび主な実験 方法 は以下 の とお りである。

る肥満 ある いは摂食拒 否 による拒 食症 などは遺伝(1)使性 要素 とは無 関係 に,日 常 的に起 こる問題 として(7週 齢 〜8週 齢)お よび,雄 のWitarラ ッ ト(7用 動 物:雄 のSprague‑Dawleyラット

クロー ズア ップ され てお り,摂 食制 御が単 に精密

週齢 〜8週 齢)をCharlesRiverJapanInc(横な遺伝 的神経 機構の 支配 による ものでは ない とい日本)か ら購入 し,8週

浜,

う考 えを支持 する に至 った 。近年,脂 肪組 織か ら

明 ・12時間暗(7時点灯,19時 消灯)の 照明 条件,

分泌 される レプチ ンの発見 によ り,物 質 による摂

お よび室温22±1℃の 環境下 で飼育 した後,実 験

食の抑制 機構 が判明 し,過 食症障害 への治 療に一に供 した。 この 間,餌(CE‑2,日

歩 前進 した。 一方,摂 食促 進物質 の発見 は遅れ て会社)お よ び水 は 自由摂 取状態 とした。例外 的に,いたが,我 々 は,近 年,胃 で生産 されるghrelinと絶食 実験 の場合 は,餌 の みを除去 し,水 は 自由に

いう28個 のア ミノ酸 か らな る蛋白 質が摂食 促進 ホ

摂取 させ た。

齢 〜10週 齢 まで,12時 間

本 ク レア株 式

ルモ ンであ るこ とを発見 した'1。このghrelinは摂す べて の動物実 験は 日本 生理学 会の実験 動物 の食 促進 のみで はな く,成 長 ホルモ ンを過剰 に分泌

取 り扱い規 定,お よび宮崎 大学実 験動物 委員会 規させる ため,成 長に も大 き く寄与 してい るこ とも定 に準拠 して行 った。

判 明 した。 このghrelinの研究 を契機 に,種 々の ア(2)側ミノ酸の脳 室 内投 与 におけ る摂 食効 果を予 備的 に(4.5mg/100gBW)の検 討 した結 果,ア ミノ酸の 中には,1)摂後,脳 定位 固定装 置(narusige,東起 する ものや抑 制す る もの,2)行
す もの,3)欝

食を誘動 異常 を来た状 態の 沈静化 を来 たす もの,な ど様 々な作 用が見 出 され た。 ア ミノ酸 は食品 の中で脳 室 投 与:Pentobarbitalsodium
腹 腔 内投 与 によ り麻 酔 した京)を 用い,頭 部 を固定 した。Inrerauralか ら前方 に&Omm,
正 中か ら左 方向 に1.5mmの 位置 に歯科用 ドリル で穴 を開 け,そ の左 右2ヶ所 に 精 密 ネ ジ(1.4×

浦 上 財団 研究 報 告書VoL13(2005)

2

2.5mm)を

はめ込 んだ 。先の 穴に,ス テ ンレス ガ

イ ドカニ ュー レ(15mm,内径0.6mm,外径0.9mmPBSTを溶 媒 と し,ロ

バ 抗 ヤ ギ 抗 体(500倍)とバ 抗 ウ サ ギ 抗 体(2000倍)ので下 か ら3mmの 位置 に はめ込 んだ もの)を脳 表面

切 片 に の せ 室 温 で30分

か ら垂 直下方 に3.Omm挿 入 し,そ の位置で 歯科用の 後PBSに

セメ ン トを用 いて脳 にカニ ュー レを固定 した2'3。

片 は488donkeyanti‑rabbit,AlexaFluor546

セメ ン トが乾 燥 した後,サ ルフ ァ剤を塗布 し,切donkeyanti‑goatIgG(H+L)に

開部 を皮膚縫 合 した。手術 後,回 復期間 を4日 と546nmの間イ ンキュベ ー トした。そよ る 洗 浄 を7分

間 ず つ3回

対 す る 波 長488,

り,そ の後 実験 を行 った。27G注 射針 がつ なが っ

CamHRC,ZEISS)が

光 顕 微 鏡(Axioskop2plus,zEIss)に酔,無 拘束下 で投与 した。 ア ミノ酸は生 理食塩 水

察溶解 した後 に)に 溶 き,10

し た。 まAxioVision3.1ソ付属 された共焦 点正立 型蛍

た そ

の

撮

よ って観

影

さ れ

た

画 像

は

フ ト ウ ェ ア パ ッ ケ ー ジ(ZEISS)に よ り得 られ た 。

μ1を投与 した。
(3)免行っ た。切蛍 光 フ ィ ル タ ー と デ ジ タ ル カ メ ラ(Axio

たマ イ ク ロ シリ ンジ にて,各 種 ア ミノ酸 を無 麻(あるいは0.1%HCLにロ

カ ク テ ル を 作 成 し,

疫組織 化学掃:ア ミノ酸投与 に よる摂

(4)摂
PCRに

る可 能性 を検討す るため,摂 食 関連ペ プチ ドのニ

出 し,弓食 関 連 遺 伝 子mRNAの食へ の効果 が,脳 内摂食 関連ペ プチ ドを介 していュ ーロペ プチ ドY(NPY),ア

グーチ関連 ペプ チ ド

よ る 定 量:ア

リア ル タイ ム

ミ ノ酸 投 与90分

状 核 を 直 径780μmの後に脳 を取 り

パ ス ツー ル ピペ ッ

トで パ ンチ ア ウ トし た 。 各 個 体 か ら の 弓 状 核 は ホ(AGRP)および プ レ オ ピ オ メ ラ ノ コ ル チ ン

モ ジ ナ イ ズ 後,RNeasyMicroKit(Qiagen)を(POMC)の

抗 体を用 いて,そ れ らの細 胞 を同定

い てmRNAの用

抽 出 及 び 精 製 を 行 っ た61。iScript

し,ど の 細胞 にFos蛋 白質が発 現 したか を2重 免

cDNASynthesisKit(Qiagen)を用いて 各サ ンプ

疫染 色で観 察 した。 アミノ酸投 与90分 後に脳 を取ル のcDNAを反 応 はSulのり出 した。 クリオ スタ ッ トを使用 し,厚 さ18μm

cDNA,各の 脳の 凍結切 片 を作製 した。新鮮 な1%PFA溶GreenSupermix(Qiagen)そ

液 で10分 間切 片を固定 した後,0.IMPBSに

Waterをよる洗合 成し た 。PCRのプ ラ イ マ ー250μM,o.5×iQSYBER
しチ ュ ー ブ に 入 れ,タて4ulのFreeッ ピ ン グ を 行 い,95

浄 を3回 行 い,1.5%正 常 ロバ血 清 と3%BSAの℃ ・180秒 で 変 性 さ せ,94℃

入 ったPBSTで45秒 の ア ニ ー リ ン グ で 伸 長 させ る プ ロ トコ ー ル に

ブ ロ ッキング を行 った。1.5%正 常ロバ血清 と3%BSAの入っ たPBSTを 溶媒 と し,

ヤギFos抗 体(4000倍)と倍),ウ サ ギAGRP抗抗 体(2000倍)とウサギNPY抗 体(2000

体(4000倍),ウ

サギPOMCのカ クテル をそれぞ れ作 成 した。

さ らに特 異性 を調 べ るた め,Fos抗 体 とAGRP抗体の中 に合成AGRPをlul/mlとなる ように加 え,

4℃ で 一晩 イ ンキ ュベー トした ものを対象 に用 いた。作 成 した各溶液 をそれ ぞれ切 片にのせ,湿 潤
箱中 にて4℃ で36時 間〜40時 間 インキ ュベー シ ョンした。そ の後PBSTによる洗浄 を3回 行 った。

続い て,1.5%正 常 ロバ 血清 と3%BSAの

入 った

準

じ た 。まLaboratories)をた 増 幅

・15秒 の 変 性,68℃

反 応

・はiCycler(Bio‑Rad

用 いて行 っ た。な お設計 したプ

ライマー は以下 のとお りであ る。
GAPDHsense:5'CGGCAAGTTCAACGGCACA
anti‑sense:5'AGACGCCAGTAGACTCCACGACA
NPYsense:5'CTGTGTGGACTGAOOOTCGCTCTAT
anti‑sense:5'CATGTCCTCTGCTGGCGCGTCCTCG
AGRPsense:5'TCTGAAGAAGACAGCAGACCGA
anti‑sense:AGCGACGCGGAGAACGAGACT
POMCsense:5'GACCTCACCACGGAAAGCAACCTG
anti‑sense:ACTTCCGGGGATTTTCAGTCAAGGG

アミノ酸の脳室内投与による摂食 ・異常行動発現機序の解明(5)摂食 中 枢,室Pentobarbitalsodium(大3

傍 核 の 電 位 記 録:

電 位 の 測 定 を 開 始 す る た め,切日本製 薬

行 わ な か っ た 。MultipleUnitActivity?貝ネ ンブ ター

開部 の皮膚縫 合 は
旺定 装 置 とル)の 腹腔 内投 与で麻酔 され たラ ッ トの頭部 を,して,ヘ

脳 定位 固定 装置(Narisige,東デ ー タ 取 得 装 置ADInstruments社PowerLab,デ京)固 定 し,電 極ッ ドス テ ー ジ ・ア ン プSYGNUS社ER‑1,

埋設 用に,正 中にあ る縫 合線 に沿って歯 科用 ドリ

ー タ 解 析 ソ フ

ル でBregmaから後方 に長 さお よ そ7〜8mm,

Windows,デジ タ ル オ シ ロ ス コ ー プIWATSU社

トADInstruments社Chart5

幅3〜4mmの穴を あけ,側 脳室 カニ ュ レー シ ョ

BRINGOを使 用 した 。 ラ ッ トは イ ソ フ ル レ ン で 持.1for

ン用には,Interauralか ら前 方に8.Omln,正 中か ら

続 的 に 麻 酔 さ れ た 状 態 で シ ー ル ド ケ ー ジ内 に 入 れ

右方 向に1.5mmの 位 置 に歯 科用 ドリル で頭骸骨 をられ た 。 電 極 とヘ ッ ドス テ ー ジ を接 続 し,リ

貫通 しな い程度 に窪み をつけ 目印 とした。左 前頭

レ ン ス と し て シ ー ル ド線 に21G注

骨,右 前頭 骨,後 頭骨頭 頂部の3ヶ 所 に穴 をあけた ものを肩 甲骨上の 皮下に設 置 した。ア ンプの増て ネ ジ(2×6mm)を

幅 率 は20.000倍,20kHzの固定 した。 この ネ ジは,

後 に電極お よ び側 脳室投 与用 カニュー レを 固定す100〜3kHzのフ ァ

射針 を取 り付 け

サ ン プ リ ン グ レ ー トでバ ン ドパ ス フ ィ ル タ ー お よ び ハ ム フ

る ために使 用す る歯科用 セメ ン トの アン カーとなィル タ ー を か け 自動 測 定 し た 。 ア ン プ か ら 出 力 さる。 次に電 極埋設 用 に開けた穴 の正中 にあ る血管

れ た シ グ ナ ル(デの左 側の 硬膜 を27G注 射 針で切 開 した。 こ こで先力)は,パー ソ ナ ル コ ン ピ ュ ー タ に 出 力 さ れ,に側 脳室 カニ ュレー ショ ン用 につけて おい た印のChart形式 で保存 され た。保存 した生 デー タは リ

位置 に穴 を開 けた。電極 は先端 を手術 直前 に,プ

ア ル タ イ ム でSpikeHistogramに

ラチナ イリジ ウム線が ガイ ドとしての ステ ンレス

Disciminator上

ス チー ル管か ら約1mm露入 る30秒出 する よ う鋏 で トリ ミ

ン グ を 行 っ た。室 傍 核 へ の 電 極 埋 設 は,Interauralか ら前 方 に6.9〜7.2mm,正らの 出

か け ら れ,で 適 宜 決 定 し たthresholdの

範 囲 に

あ た り の ス パ イ ク 数 をratemeterで

表示

させ た。

中か ら左 方3.結向 に0.25mm,硬ー タ取 得 用PowerLabか果

膜 表 面 か ら鉛 直 下 方 へ7.5〜

7.6mmの 範 囲内で それぞ れの ラッ トの体 重 を考慮して行っ た。電極埋 設後,歯 科 用セ メン ト(株 式
会社 ジー シーデ ン タル プロ ダクツ,UNIFASTH)

3.1ア

ミノ酸の 側脳室 投与 に よる摂 食 に及 ぼ
す 影響

ラ ッ トにおいて各種 ア ミノ酸の血 中濃度 を測定を流 し込み,側 脳 室 カニュ レー シ ョン用の穴 まで

してみ る と(Fig.1),グ

カバ ー して しまってい るセメ ン トを硬化 前 に速や

アラ ニ ン,リ ジ ンが 多 く存 在 し,タ ウ リン,セ リ

リシン,グ ルタ ミン酸,

か に除去 し,硬 化 後,ス テ ンレスガ イ ドカニュー

ン,バ リ ン,ロ イシン,ア ルギニ ン,プ ロ リンがレ(ユ ニ ーク メデ ィカル

内径0.6Φ,外 径0.9Φ,

中間 的な値 を示 した 。一方,ア スパ ラギ ン酸,メ

長 さ15mmの位置 に半 田 をつ けた

チオ ニ ン,イ ソ ロイシ ン,チ ロ シン,フ ェニル アもの)を 硬 膜表面 か ら鉛直下方 へ3.Ommの 位 置に

下 か ら4mmの

ラニ ン,ヒ スチ ジンな どは かな り低 値で あった。

固定 し,再 度セ メ ン トを流 し込 み硬化 させ た。術

これ ら血中 の濃度 と脳脊髄 液中や脳 血管 中の濃 度

創 はセメ ン トで完 全に覆 われて いるた め,ま たラに は必ず し も相 関 して いな い こ とが知 られ て い

ッ トがPentobarbitalsodium麻 酔か ら覚醒 してする。脳 内の ア ミノ酸 の作用 を見 るために,ま ず,

ぐインフ ルレ ンによる吸 入麻酔 に切 り替 え多 電極

側脳 室投 与 にお け る摂 食へ の影 響 を検 討 した。

4

浦 上財 団研 究報 告 書VoLl3(2005)

Fig.lPlasmaconcentrationsofvarbusaminoacidsinintactrats,AminoacidconcentrationsweremeasuredbyautomaticHPLCdetection
system.

Fig.2Effectofasingleicvinjectionofaminoacidsonthefoodintakeinrats.Aminoacid、vasinjectedat8:45h.

に ア ミ ノ酸 を投 与

ニ ル ア ラニ ン1μg投 与 に おい て投 与2時 間 に有し,投 与 後2時 間 と,そ の 後暗期 開始 までの9時

意 な増加 が,ま た,グ リシ1μgに おい て有意 な抑間の摂 食量 を,Fig.3は24時制 が認め られた。 しか し,24時 間で比較 す ると,

Fig.2は 午 前8時45分〜9時

間の 摂食量 を検 討 した もので あ る。投 与 量 はそれ ぞれ,1μgと10μg

有 意な差 はな く,こ の ことか ら,2時を 用 い た。生 理 食 塩 水 投 与 で は2時

急性 効果 と推測 された。

間 で0.5±間での差 は0.04gま たそ の 後の9時 間 は1.8±0.6gであ った。

3.2グ

これ に対 し,ア ミノ酸投与 群で は各群の バラ ツキ

摂食抑 制効果 が,空 腹 状態で も起 るのか を検討

リシ ンの摂 食抑制 の機序 につい てが大 き く(標 準誤差 は大 きいので グ ラフが 見づ ら

す るため,12時 間の夜 間絶食 を行い,そ の後 にアく,図 中に 入れて いない)摂 食量 に大 きな差が認

ミノ酸 を側脳室 に投与 し,2時

め られ た。 また,抑 制効果 が認 められ たものの 多

24時 間の摂 食量 を測定 した。そ の結果,Fig.4に

間,9時

間お よび

くは行 動異常 を示 したため,摂 食へ の効果 の判定

示 す ように,グ リシ ン,セ リン,リ ジン1μg投 与

か らは除外 した。 その中で,グ ルタ ミン酸,フ ェに よ り24時間 の摂 食量 の 有意 な抑 制 が認 め られ

アミノ酸の脳室内投与による摂食 ・異常行動発現機序の解明

rFig.3Effectofasingleicy‑injectionofaminoacidsonfoodintakeinrats.̲aminoacidw‑asinjectedat8:40hand24hfoodintakewas
measured.Blackanddottedbarrepresentthefoodintakeinland10μgaminoacidinjectedrats,respectively.

Fig.1Effectofasingleicvinjectionofaminoacidsonfoodintakein12hfastedrats.Fastingwasperformedbetween21:00hand9:00h.
Aminoacidwasinjectedat8:45h,Eachbarandverticallinerepresentthemean±SEMof6rats..asterisksindicatesignificant
difference(Pく0.05vs.saline‑treatedrats)

た。 グリ シン,セ リンで は2時 間,9時

間で も,リジ ンでは9時 間で も同様 に抑制 された。

グリ シンに よって制御 されて いるのか を検討す る
ため,グ リシ ン投 与後 の弓状核 のNPY,AGRPお

グ リシ ン投 与が,ラ ッ トの満腹 中枢の一 つで あ

よび α一MSH前

駆体POMCのmRNA発

現 をリアる室傍核 の電 気活動 に どの ように影響 を及 ぼ してル タイムPCRで 測 定 した。そ の結 果,Fig.6にいる のか を検討 した。そ の結果,Fig.5にす よ う に,グ リ シ ン投 与 は摂 食 抑 制 遺 伝 子 の

示す よ

示

う に,神 経 の 発火 頻 度 の有意 な 減少 が 認 め られ

POMCmRNAの発現 を 促進 した。摂 食 抑制 系 はた。室 傍核 は 弓状 核 か ら種 々の摂 食 関 連ペ プ チ

このPOMC系と室 傍 核 のCRH系 が あ る8〕。そ こ

ド,NPY,AGRPあるいは α一MSHの影響 を受 けてい るD。 そ こで,こ れ らの摂 食関連 ペ プチ ドがで,グ リ シ ン投 与 後 の室 傍核 のCRHmRNAを定 した とこ ろ,CRHmRNA発

測現 も同様 に 促進 さ

浦上 財 団研 究報 告 書Vol.13(2005)

6

Fig.e

Effectoficrinjectionofg15・cineonmultiunitactieit}‑recordinparaeentricularnucleusinrats.a:photographofratloadedmultielectrodeonhead.b:histologicalsectionofbrainincludingparaeentricularnucleusinsertedelectrodetip.̲arrowheadindicatesthe
positionofelectrodetip.c:exampleoffirelillgrecordbeforeandaftericvinjectionofglccine,Arrowheadindicatesthetimeof
injection.d:integratedrecordoffirelingrateinparaventricularnucleusbeforeandaftericeinjectionofglycine.

3.3ア

ミノ酸の 側脳 室投 与 による 行動 に及 ぼ
す 影響

ラッ トの側 脳室 に各種 ア ミノ酸 を投与す る と,幾つ かのア ミノ酸で は,異 常 行動 が発現 した。 それ らの代 表 をTablelに 示 した。 ヒ スチ ジ ン,セリンおよび リジ ン投 与で はグルー ミング行動"が顕著 に現れ た。セ リ ンとアルギ ニンの多量 投与 では一 方向(側 方)回 転で体 を ぐる ぐる回転 させ る
行動(barrelrolling)が現れ た。 グリ シン投与 は行動 を抑制 し,沈 静 化 した。ア ラニ ンはふ らふ らす る行動 を発現 させ た。 アスパ ラギ ン酸 は舞踏病
Fig,6EffectoficvinjectionofglycineontheexpressionofNPY.
.aGRPandPO¥ICmRl¥.ainarcuatenucleusandCRH
mR¥Ainparaventricularnucleusinrats.Thedataare
representedasthevaluerelativetoGAPDHmRNa.The

的 な行動 を誘 発 し,プ ロリンは歯軋 りや 鳴 く行動を誘 起 した 。

barandverticallinesrepresentthemean‑一*SEM(n=8).
Asterisksindicatesignificantdifference(P<0.05vs.saline‑

ア ミノ酸 の側 脳室 投与 によ る急性 効 果 にお いtreatedrats)て,行 動量 に変化 があ った ものをFig.8に 示 した。
グリシ ンは明 らか に行動抑 制を,リ ジ ン,ヒ スチ

れ た。

ジンでは行動 促進が 認め られた。

POMCmRNAがグ リシ ンで影 響 を受 けた こ とか ら,次 にPOMC細胞 にグ リシ ンが 直接作用 してbarrelrolling行動 は極めて 異常 な行動 であ るた

いるか否 か を確 認す るため に,神 経活 性の指 標 とめ,そ の機 序を明 らか にす るた め,ア ルギニ ンをなるc‑Fos蛋 白質 とPOMCに対す る抗 体 を用 いた

例 に して,投 与 後のFosの 発現 を調べ た。 その結

2重 免 疫染 色 法 で 検 討 し た。Fig.7に 示す よ う

果,Fig.9に 示す ように,側 脳室投 与 によ り,投与に,弓 状 核のPOMC細側 の大脳 皮質 に著 しいFosの 発 現が 認め られ,対胞の 一部 にFosが発 現 した。

アミノ酸の脳室内投与による摂食 ・異常行動発現機序の解明

7

TablelEffectoficvinjectionofaminoacidonthebehaviorinrats

a:POMCb:Fos
Fig.8Totallocomotoractivitiesfor2hrsaftericvinjectionof
variousaminoacids.Eachbarandverticallinerepresent
themean±SEMof6rats.̲‑asterisksindicatesignificant
difference(P<0.05vs.saline‑treatedrats)

側に は発現 し なかっ た。 この片側性Fosの 発現 がbarrelrolling行動 の原因 と推測 された。
次 に,ア ミノ酸投与 後の体温 変化 につい て検討
C:POMC+Fos

したゆ。 ア ミノ酸投 与は行 動量 と ともに,体 温の変化 も誘発 した(Fig.lo)。

グ リシ ンの 側脳 室投与20分後 に体温 低下 を,ま たリジ ン,ヒ ス チジ ン
は体温 の一過 的上昇 を認め た。 しか し,こ れ らは
40分 後 には基礎 レベ ルへ戻 った。
グリシ ン投与 に よる行動抑 制が生体 時計 に影響を与 える可能性 を検 討する ため,ラ ッ トを恒 常暗
下で飼 育 し,自 由継 続 リズム を記録 した'"。ブ リ
ー ランニ ングリズム が一定 の周期で記 録 される よFig.7Representativephotomicrographsofc‑FosandPOMC
immunoreactivecellinarcuatenucleus.Ratswerekilled90
minaftericvinjectionofglycine.Arrowheadindicatesthe
POVIC(a).Fos(b)andPOMCandFos(C)stainedcells.
respectively.

うに なった ところで,様 々な時刻 にグ リシ ンを側脳室 へ投 与 した。Fig.llは そ れぞ れ投 与 した時の代表 図を示 してい る。 グリシ ンを活 動期 に投与

浦 上財 団研 究 報告 書Vo1.13(2005)

8

controlarginine

Fig.9Representativephotomicrographsofo‑Fosimmunoreactivecellaftericainjectionofsalineandarginine.ArrowheadindicatetheFos
immunoreactivecells.

今 回のよ うに,ア ミノ酸 自身が摂 食や行 動に直接影響 を及ぼ すため,そ れ を防御す る機構 が存在 する ためか も知 れ ない。例 えば,グ ル タミン酸 は神経伝達 物質 と して興 奮性 に作 用す るが,も し,グル タ ミン酸 の脳内濃 度が上 昇すれ ば,興 奮状態 に陥 る。これ を防御す るた めにい ろいろ な制御機構が推測 され てい る。 その一 つが,グ リア細 胞 による グル タミン酸の取 り込 みであ る。過剰 な グルタ
ミン酸を グリアが取 り込 み,神 経 細胞へ の作用 を
Fig.10Timecourseofchangeinbodytemperatureaftericy'
administrationofglycine(diagonallinebar),lysine(dottedbar)andhistidin(blackbar).Whitebarindicate
salinegroup.Eachbarandverticallinerepresentthe
meanSEMIof6rats.̲4sterisksindicatesignificant
difference(P<0.05vs.saline‑treatedrats)

防御 してい るのか も知れ ない。今 回の研 究で は,摂食 に関す るア ミノ酸の機 序 として,グ リ シンによる抑 制作 用機序 を検討 したが,室 傍核 での電 気
活動 が減少 した ことか ら,明 らか に グリシ ンの摂食抑 制効果 はグ リシ ンの副 作用 ではな く,摂 食 機

す る と,投 与時刻 に関 係な く,行 動 は著 しく抑制

構へ の 直接 作 用 と思 われ る。室 傍 核 にはCRHとされた。 しか し,リ ズ ムその もの には,影 響 が認

言 う摂食抑 制物 質が存 在す るSi。グリ シン投与 にめ られ なかった 。位相 反応 プロ ッ ト図を作成 してより室傍核 のCRHmRNAがみ る と,す べて の投与 時刻で リズ ムの位相変 移は

グリシ ンの摂 食抑制 が,こ の室 傍核のCRH放起 こっ ていなか った。

関係 してい るこ とが 推測 された。 また,グ リシ ン

4.考察増加 した ことに よ り,

投与 後 にFosの 発現 が弓状 核 のPOMC細胞 に認 められ たこ と,お よび,弓 状 核のPOMCmRNA発
ア ミノ酸の脳 室内投 与は摂 食や行 動に様 々な変

出に

現が増 加 したこ とか ら,グ リシ ンの摂食抑 制は室 傍

化 を起 こ した。 一般 に,血 中のア ミノ酸濃 度は変核 のみな らず,弓 状 核のPOMC細動 して も,脳 内 のア ミノ酸濃 度は極 めて正確 に一食抑 制ペ プチ ドα一MSHを胞へ作 用 し,摂定 量を保持 す ると言 われて いる。 これは恐 ら く,

強 く示唆 された。 これ らの結果 か ら,あ る種 のア

介 して いる可 能性 が

ア ミノ酸の脳室内投与による摂食 ・異常行動発現機序の解明

c:ro,6.zz

9CT12,2

CT9,,20

CT19,12Fig.11a:Examplesoflocomotoractivityrecordsbeforeandaftericvinjectionofgl}‑cine.Thegraphshoa‑ssuperimposedplotsfor2days
Eachtriangleindicatesthetimeanddayoficyinjectionofglycine.Rightlowerfigurerepresentthephase‑responseplotofalldata.

ミノ酸 は摂 食調節 中枢 の 弓状 核 に作用 し,ま た,った可能性 が推測 され る。 この推 測は,投 与 を反摂 食 中枢(満 腹中枢)の 室 傍核へ作 用 して,摂 食

対 側 の側 脳室 に行 う と,回 転 方向 が逆 に なっ たに影響 を与 える ものと結論 された 。

(未発表)こ とか ら も,確 かめ られた。

ア ミノ酸 の側脳室投 与 は,摂 食 のみ ならず,行

グ リシンを投与 する と明 らか に行動抑制 が認 め

動 に も変化 を誘発 した。 ヒスチ ジン,セ リ ン,リられたが,生 体 リズムへ の影響 は認め られなか っジ ン投与 で はグル ー ミング行動が 顕著 に現 れた。

た。 体温 の減少 は,行 動 減少 に伴 う ものなのか,

セ リンとア ルギニ ンの多量投 与で は一方 向(側方)あるい は体温中枢 への直接 作用 である のかは,今回 転 で 体 を ぐ る ぐる 回 転 させ る 行 動,barrel

回の研究 では明 らかで はない。

rollingが現 れた。 グ リシ ン投与 は行 動 を抑 制 し,

以上,今 回の研 究で は,あ る種 のア ミノ酸が 摂

沈 静化 した。 ア ラニ ンはふ らふ らする行動 を発現

食 のみ ならず,行 動異常 を誘起 する ことを示 してさせ た。ア スパ ラギ ン酸 は舞 踏病 的な行動 を誘発

お り,食 生活での 注意 を喚起す る もの である。

し,プ ロ リンは歯軋 りや鳴 く行動 を誘起 した。 これ ら特徴 的 な行動異常 の原 因は今 回の研究 では明

謝らかで ない が,例 えばbarrelrolling行動 におい て

本研究 を遂行す るに あた り,多 大な研 究助成 を辞は,回 転運動 時 にFosの 発現 が大 脳皮 質に おい て

頂 き ました財団法 人

片側性 に認め られた こ とか ら,運 動 や姿勢 反射 にに深 謝い た します 。

おい て,片 側 のみ充 進 したた めbarrelrollingが起

浦 上食 品 ・食文化 振興財 団

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involvedinthemammaliancircadianoscillatorsystem.

Studyonthemechanismoffoodintakeandabnormalbehaviorinduced
byintracerebroventricularinjectionofaminoacids

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Studyonthemechanismoffoodintakeandabnormalbehaviorinducedby
intracerebroventricularinjectionofaminoacids
NoboruMurakami(DepartmentofVeterinaryPhysiology,FacultyofAgriculture,NliyazakiUniversity)

Effectofintracerebroventricular(icv).injectionofaminoacidsonthefoodintakeand
behaviorwasexaminedinrats.Asingleicvinjectionofglutamicacidandphenylalanine
stimulatedfoodintake.Ontheotherhandglycinesuppressedthem.Glycine,serineandlysine
alsosuppressedfoodintakein12hfastedrats.Multiunitactivityoffirelingrateofneuroninparaventricularnucleuswasdecreasedaftericvinjectionofglycine.Inaddition,glycine
increasedexpressionofbothPOMCmRNAinarcuatenucleusandCRHmRNAinparaventricularnucleus.Immunohistochemistryrevealedthatc‑Fosexpressionwasinduced
inPOMCcellsinarcuatenucleus.
Icvinjectionofaminoacidsresultedinseveralabnormalbehaviorinrat.Histidin,serine
andlysineinducedgroomingbehavior.Alargeamountofserineandarginineinducedbarrel
rolling.Glycineandalanineresultedintypicalcalmingandbobble.respectively.Asparticacid
andpralineinducedchoreiformandbleat,respectively.Acutetotallocomotoractivitywas
increasedanddecreasedbyasingleicvinjectionoflysine,histidinandglycine,respectively.
Inbarrelrollingratsinducedbyarginine,c‑Fosexpressionwasobservedinonlyonesideof
cerebralcortex.Bodytemperaturealsoaffectedbyicvinjectionofaminoacids.Glycine
decreasedbodytemperature20minafterinjection.Ontheotherhandlysineandhistidin
increasedthem.Althoughglycinedecreasedlocomotoractivityandbodytemperature,itdid
notchangethecircadianfree‑runningrhythmoflocomotoractivity.
Theseresultsindicatethatvariousaminoacidsmayplayimportantrolesinfeeding
regulationandphysiologicalbehaviors.