「副嗅覚系」の版間の差分

[[ファイル:副嗅覚系1.jpg|サムネイル|350px|右|'''図１　鋤鼻系（副嗅覚系）の概略図'''<br>（上）ネズミの頭部内概念図　鋤鼻系は鋤鼻器に始まり副嗅球を経て扁桃体内側部に至り、最後は視床下部に到達する神経路である。（下）上図1，2の横断面の片側を示した図　鋤鼻器は鼻中隔の前方底部に存在する。]]

　副嗅覚系は、受容器である鋤鼻器にはじまり、[[副嗅球]]を経て、[[扁桃体]]内側部に至り、さらに[[視床下部]]に到達する神経路である(図１)。

　鋤鼻器は、1813年にヤコブソンにより発見され、発見者にちなんでヤコブソンの器官ともよばれている<ref name=ref1><pubmed> 9915121 </pubmed></ref>１）。発見当初は、その働きは不明のままで、多くの研究者は分泌器官と思っていた。1970年代になって、鋤鼻器が脳とつながって感覚系神経路を形成していることがわかり、さらにフェロモンを受容することで注目を浴びた。特に、鋤鼻器の機能を解明する端緒となったのは，1975年に発表されたウイナスたちの実験である。彼らは雄ハムスターの鋤鼻器を壊して，性行動に影響を及ぼすことを見いだした<ref name=ref2><pubmed> 861723 </pubmed></ref>。研究が進展するにつれて、嗅覚系のもう一つの系である主嗅覚系と機能が大きく異なることが明らかになった。すなわち、主嗅覚系は、受容器である嗅覚器内の嗅細胞がいわゆる一般の匂い物質を受容し、[[主嗅球]]､梨状皮質等大脳辺縁系の外側部が関わり、[[大脳皮質]]において匂い物質の[[知覚]]・認知がおこなわれ、匂いで餌を探したり外敵の危険から逃避することなどの役割を演じている。すなわち、個体自身の生存に重要な系である。一方、副嗅覚系は鋤鼻器内の鋤鼻受容細胞がフェロモンを受容し、副[[嗅球]]、扁桃体内側部を経て、視床下部に至り、内[[分泌]]系自律神経系を駆動して、育児行動や生殖行動に関わり、[[動物]]の社会における種の維持に重要な役割を演ずることが明らかになった。このように機能が、はっきり独立しているということから、副嗅覚系より受容器の鋤鼻器（vomeronasal organ）の名前にちなんで鋤鼻系(vomeronasal system)と呼ばれることが多い。

[[ファイル:副嗅覚系2.jpg|サムネイル|350px|右|'''図２　ラットの鋤鼻器の横断面概略図（左側が外側、右側が内側を示す）および感覚上皮の組織像'''<br>支持細胞が密に存在する支持細胞層と鋤鼻受容細胞が散在する受容細胞層が観察できる。受容細胞の一つが茶色に染色されている。青矢印は細胞体、赤矢印は軸索を示す。]]

[[ファイル:副嗅覚系3.jpg|250px|サムネイル|右|'''図３　ラット鋤鼻器感覚上皮表層部の電子顕微鏡像'''<br>電子密度が低く明るく見えるのが鋤鼻受容細胞、電子密度が高く暗く見えるのが支持細胞。]]

　　鋤鼻器は、系統発生学的にはカエル・イモリなどの両生類以上の[[脊椎動物]]に見られ、ヘビ・トカゲ・カメなどハ虫類で良く発達し、多くの[[哺乳類]]に認められる。しかし、[[鳥類]]と一部の[[霊長類]](旧世界[[サル]])には存在しない。鼻腔内の鼻中隔腹側基部で鋤骨に沿って前後に細長く､鼻中隔をはさんで左右対称に横たわる１対の器官である(図１)。鋤鼻器の前端は、鼻腔に直接あるいは切歯管（鼻腔と口腔を結ぶ管）に開口するなど種によって異なり（ハ虫類のヘビなどでは口腔に開口する）、後端は後背方に伸びて鼻中隔基部の鼻腔を覆う粘膜に盲嚢として終わる。図2左は[[ラット]]の鋤鼻器の横断面概略図である。内側に位置し細胞層の厚い感覚上皮と、外側に位置し細胞層が薄く、血管に接するように存在する非感覚上皮がはっきり区別され、両者により鋤鼻腔を形成している。感覚上皮がフェロモンを受容する鋤鼻受容細胞が存在する部位である。他に分泌腺(鋤鼻腺)と自律神経系の[[有髄線維]]が存在する。自律神経は血管の脈動や分泌腺からの分泌を制御し、血管の周囲には筋組織があり、血管の収縮を制御する。ネズミなどではこの血管がフェロモンを受容するのに重要な役割をしている。血管が脈動により拡大・縮小するのにともない鋤鼻腔も拡大・縮小を繰り返すといわれている。つまり、閉じた状態から拡大するときに鋤鼻腔内が陰圧になる（鋤鼻腔は毛管で尾端が閉じている）、この陰圧を利用して鋤鼻腔のなかにフェロモン物質が侵入しやすくしている。いわゆる“鋤鼻ポンプ”と呼ばれている現象で、興奮して血管の脈動がより激しくなるとフェロモンは鋤鼻腔に入りやすくなる。

　感覚上皮内のフェロモンを受容する細胞である鋤鼻受容細胞の形態は双極型を示している(図２右)。一方の突起は上皮の表面に達し、鋤鼻腔にむかって数十から数百本にもおよぶ微絨毛を発している(図３)。細胞体からは[[軸索]]が基底部にむかって伸び、さらに[[基底膜]]を貫いて、上皮組織に接している支持組織の粘膜固有層で、束を形成し副嗅球に向かう。この束を形成する軸索を鋤鼻神経とよぶ。感覚上皮内には他に支持細胞が存在する。名前の通り鋤鼻受容細胞を取り囲むことで構造を保持している。感覚上皮表面は、鋤鼻受容細胞と支持細胞から突出する微絨毛に覆われている。

　フェロモンの受容体は鋤鼻受容細胞に存在する。フェロモン受容体はI型およびII型（V1RとV2R）に分けられる。両者とも、７回膜貫通型受容体であるが、それぞれ全く相同性がない。これらフェロモン受容体はＧタンパク質共役型受容体のうち、I 型にGi2がII型にGoが共役している（フェロモンの受容体の詳細ついては事典のフェロモン受容体の項目を参照）。また、I型受容体を有する細胞は感覚上皮の浅層に、II型受容体を有する細胞は深層に分布する。すなわち、鋤鼻受容細胞は、Ｉ型フェロモン受容体を有しＧタンパク質Gi2を共有し浅層に位置するもの（V1R-Gi2型鋤鼻受容細胞）と深層に位置しII型受容体とGoを共有するもの（V2R-Go型鋤鼻受容細胞）の２種類が存在する。

[[ファイル:副嗅覚系4.jpg|サムネイル|350px|右|'''図４　鋤鼻受容細胞(鋤鼻ニューロン)の副嗅球への投射様式'''<br>（左）分割型、(右)非分割型]]

　ラット・マウスにおいて、鋤鼻受容細胞は鋤鼻感覚上皮の浅層に位置しＩ型フェロモン受容体を有しＧタンパク質αサブユニットGi2を共有するもの（V1R-Gi2型鋤鼻受容細胞）と深層に位置しII型受容体とGoを共有するもの（V2R-Go型鋤鼻受容細胞）が存在する。これらが、副嗅球の異なる部位に終止している。すなわち、V1R-Gi2型鋤鼻受容細胞が副嗅球の吻側に、V2R-Go型鋤鼻受容細胞が尾側に終止する（図４左）。このように分割して投射することが機能的には何を意味するのかまだわからない。おそらく、特定の機能に関わる部位、いわゆる[[機能局在]]があるのだろう。ViR-Gi2型鋤鼻受容細胞およびV2R-Go型鋤鼻受容細胞に発現するフェロモン受容体のそれぞれがどのようなフェロモンを受容するのかが明らかになれば、それぞれの機能が明らかになり、分割して投射する意味はわかってくるだろう。この鋤鼻受容細胞の副嗅球への分割投射は、実験動物としてよく用いられるラットやマウスのゲッシ類の他、有胎類のオポッサムで明らかにされている。

　図５左はラット脳の矢状断組織像の嗅球部位を示す。嗅覚器からの軸索が投射する主嗅球および鋤鼻器から軸索が投射する副嗅球の位置がわかる。図５中央の副嗅球組織像で表層からやや白く見える部分、ここは鋤鼻受容細胞の軸索が副嗅球に侵入して、表面を走行している部位である。鋤鼻受容細胞の軸索を鋤鼻神経と呼ぶことから、この層を鋤鼻神経層と呼ぶ。鋤鼻受容細胞からの情報をうけ、さらに高次中枢にその情報を送る投射ニューロンとしての役目をする比較的大型の僧帽房飾細胞は、表面から比較的深い３番目の層に存在する。この層を、局在するニューロンの名前から僧帽房飾細胞層と呼ぶ。鋤鼻受容細胞から僧帽房飾細胞の樹状突起が情報を受けるため[[シナプス]]を形成する部位が糸球体（glomerulus）と呼ばれる構造で、鋤鼻神経層と僧帽房飾細胞層の間にあり、この部分を糸球体層と呼ぶ。僧帽房飾細胞はさらに高次の中枢に軸索を送るとともに、自身の樹状突起と顆粒細胞の樹状突起との間でシナプスを形成する（図５右）。顆粒細胞は小型で介在ニューロンとしての役目をする。細胞体はもっとも深い位置にあり、この部位を顆粒細胞層と呼ぶ。

　僧帽房飾細胞の樹状突起と顆粒細胞の樹状突起の間のシナプスは、相反性シナプス(reciprocal synapse)とよばれ大変ユニークなシナプスである。主嗅球の僧房細胞と顆粒細胞のあいだでも見いだされているが、おそらく、主嗅球および副嗅球以外で、脳の中ではほとんど観察されない（眼球の網膜の中に似たものが見つけられている）。この相反性シナプスは、僧帽房飾細胞の樹状突起から顆粒細胞樹状突起の方向性を有し[[グルタミン酸]]を伝達物質とする[[興奮性シナプス]]と顆粒細胞から僧帽房飾細胞への方向性を有し[[GABA]]を伝達物質とする[[抑制性シナプス]]が隣接して存在している(図６)。一般のシナプスが軸索と樹状突起の間で形成されるのと異なり、樹状突起間に形成されること、また[[興奮性]]と[[抑制性]]シナプスが同一突起内で相反する方向に隣接して形成されることが特徴である。鋤鼻神経からの興奮入力を受けて、僧帽房飾細胞の樹状突起に興奮が生じた際に、その興奮は相反性シナプスのうち興奮性シナプスを介して顆粒細胞樹状突起に伝えられる。顆粒細胞樹状突起が興奮すると、相反性シナプスの抑制性シナプスを介して僧帽房飾細胞樹状突起を抑制することになる。このように相反性シナプスは自らの興奮を細胞体に伝達する前に樹状突起内で抑制することにより、「フィードバック機能」をより効率的に働かすためのシナプスと考えられている。

[[ファイル:副嗅覚系7.jpg|サムネイル|350px|右|'''図７　ラット扁桃体内側核'''<br>（A）副嗅球からの投射部位を黒点で示す(矢印)。M:扁桃体内側核、OT:視索、(B)副嗅球からのトレーサー（HRP-WGA）の投射部位が黒く染色されている (矢印)､MAN:扁桃体内側核、OT:視索、（C）細胞内染色したニューロンが緑色で表されている。(D) Cのニューロンの拡大写真。]]

[[ファイル:副嗅覚系8.jpg|サムネイル|350px|右|'''図８　フェロモンと副嗅覚系・鋤鼻系の関係''']]

　このように、副嗅覚系は、フェロモンを受容し、その情報処理をおこない、フェロモンの内分泌系・自律神経系への効果を仲介することにより、生殖行動・育児行動にかかわり、動物社会における種の維持に重要な役割を演じている(図８)。さらに詳細について調べたい方は他に参考書がある<ref name=ref9>'''市川眞澄'''<br>フェロモンセンサー　鋤鼻器<br>''フレグランスジャーナル社'', 2008</ref><ref name=ref10>'''長田俊哉・市川眞澄・猪飼篤編'''<br>フェロモン受容にかかわる神経系<br>''森北出版'', 2007</ref><ref name=ref11>'''市川眞澄・守屋敬子'''<br>匂いコミュニケーション<br>共立出版, 2015</ref><ref name=ref12>'''澁谷達明・市川眞澄編'''<br>匂いと香りの科学<br>''朝倉書店'', 2007</ref><ref name=ref13>'''Evans C'''<br>Vomeronasal Chemoreception in vertebrates.<br>''Imperial College Press'', 2003</ref>。