「体温調節の神経回路」の版間の差分

[[Image:Thermoregulation1.jpg|thumb|right|400px|自律性体温調節反応の種類<ref>'''中村和弘'''<br>体温調節の中枢神経機構<br>''日本臨牀'':2012 in press</ref>。非蒸散性熱放散反応のみで体温を維持できる環境温度域を温熱的中性域という。]]

　自律性体温調節反応は、体温を維持・調節するために、自律性臓器・器官を効果器として行われる生理反応であり、意識にのぼらない[[随意運動と不随意運動|不随意反応]]である。自律性体温調節反応には、体内で熱の産生を行う反応（熱産生反応）と環境中への体熱の放散を調節する反応（熱放散反応）がある。

　行動性体温調節反応は、体温の維持・調節を目的とした、意識的な[[随意運動と不随意運動|随意行動]]を指す。例えば、「体温の維持に適した温度環境に移動する」という行動に加え、「寒いのでコートを羽織る」、「暑いので冷房のスイッチを入れる」などの行動も含まれる。こうした行動の基盤には、暑さ・寒さに起因する[[情動]]が関与すると考えられるが、その中枢神経回路に関する仕組みはほとんど分かっていない。<br>  

　自律性体温調節反応のうち、褐色脂肪組織熱産生や皮膚血管収縮は[[脊髄]]の[[中間外側核]]（intermediolateral nucleus）からの交感神経出力によって惹起され<ref><pubmed>16931649</pubmed></ref><ref><pubmed>18463193</pubmed></ref>、ふるえ熱産生は脊髄の[[前角]]（ventral horn）からの体性運動出力を介して惹起される<ref><pubmed>21610139</pubmed></ref>。こうした脊髄からの出力は、[[延髄]]の[[淡蒼縫線核]]（raphe pallidus nucleus）を中心とした領域に分布する[[プレモーターニューロン]]によって制御される。このプレモーターニューロンのうち、褐色脂肪組織熱産生や皮膚血管収縮の指令を伝達する[[交感神経プレモーターニューロン]]は、[[小胞グルタミン酸トランスポーター|小胞性グルタミン酸トランスポーター３]]（VGLUT3）を発現し、脊髄中間外側核において[[グルタミン酸]]を放出すると考えられている<ref name="ref4"><pubmed>15190110</pubmed></ref><ref name="ref5"><pubmed>15596234</pubmed></ref>。この交感神経プレモーターニューロン群のうち、約20％は[[セロトニン]]も含有する<ref name="ref4" />。また、[[GABA]]を含有するものも報告されている<ref name="ref6"><pubmed>16228993</pubmed></ref>。こうしたプレモーターニューロンには、上位の脳領域からの体温調節指令を受け取り、統合した信号を脊髄の出力システムに伝達する役割がある。

　プレモーターニューロンに興奮性の入力を行う上位の脳領域としては、[[視床下部背内側部]]（dorsomedial hypothalamus）が知られている<ref name="ref7"><pubmed>16367780</pubmed></ref>。一方、プレモーターニューロンに抑制性の入力を行う脳領域はいくつか存在するが、体温調節性の制御に関わる抑制性入力は、視索前野から行われると考えられている。視索前野には体温調節中枢が存在し、自律性体温調節反応の惹起を指令する司令塔として機能する<ref name="ref1" />。視索前野には[[下行性]][[投射]]を行う[[ニューロン]]が存在し、視床下部背内側部や淡蒼縫線核へ[[Tonic]]な抑制性の入力を行うことで、これらの領域のニューロン群の活動を制御する<ref name="ref9"><pubmed>12040067</pubmed></ref><ref name="ref7" /><ref name="ref8"><pubmed>19327390</pubmed></ref>。したがって、視索前野からの下行性抑制のトーンが最終的な体温調節性の交感神経や運動神経の出力レベルを決定している。

　例えば、暑熱環境では（下図参照）、視索前野からの下行性抑制が強まり、視床下部背内側部や淡蒼縫線核のニューロンの活動が低下する。したがって、交感神経や体性運動神経の出力が小さくなるため、熱産生が抑制され、皮膚血管が拡張することにより体熱の放散が促進される。一方、寒冷環境では、視索前野からの下行性抑制が弱まることで、視床下部背内側部や淡蒼縫線核のニューロンが脱抑制される。したがって、こうしたニューロンからの[[興奮性信号]]が交感神経や運動神経の出力を増強する。したがって、熱産生が惹起され、皮膚血管が収縮することにより体熱の放散が抑制される。

[[Image:Thermoregulation2.jpg|thumb|center|750px|体温調節および発熱の神経回路<ref name="ref1" />]]

== 感染性発熱の神経回路 ==

　感染が起こると免疫系が活性化され、[[サイトカイン類]]が血中で産生される。これが脳の[[血管内皮細胞]]へ作用すると、内皮細胞内で[[シクロオキシゲナーゼ−２]]（cyclooxygenase-2、COX-2）などの[[プロスタグランジン合成酵素群]]が発現し、[[発熱メディエーター]]である[[プロスタグランディン|プロスタグランジン]]E₂（prostaglandin E₂、PGE₂）が産生される<ref><pubmed>11306620</pubmed></ref>。プロスタグランジンE₂は[[脳実質]]内へ拡散し、視索前野のニューロンに存在する[[プロスタグランジンEP3受容体]]に作用する<ref><pubmed>10025713</pubmed></ref><ref><pubmed>10842213</pubmed></ref>。EP3受容体は抑制性の[[Ｇ蛋白質]]と共役するので<ref><pubmed>10508233</pubmed></ref>、結果的に視索前野のニューロンは抑制される。EP3受容体を発現する視索前野のニューロンはGABA作動性の抑制性ニューロンであり、視床下部背内側部や淡蒼縫線核へ投射することが分かっている<ref name="ref7" /><ref name="ref8" /><ref name="ref9" />。したがって、プロスタグランジンE₂がEP3受容体を発現する視索前野のニューロンの活動を低下させると、寒冷環境における対寒反応の惹起と同様、視床下部背内側部や淡蒼縫線核のニューロンの脱抑制が起こるため、熱産生が惹起され、皮膚血管が収縮する。寒冷環境でもない状態でこうした反応が起こると、体温の上昇につながる。これが発熱と呼ばれる生理反応である。

　体温を生理的に適正な温度域に維持するには、中枢が体温（深部体温）を感知することが必要である。中枢は、体温が至適温度域から逸脱したことを感知し、適正な方向へ戻すための反応を惹起するのである。このような体温調節様式を[[フィードバック制御]]という<ref name="ref10"><pubmed>19882166</pubmed></ref>。深部体温を感知するニューロンとしては、視索前野や[[前視床下部]]（anterior hypothalamus）に存在する温度感受性ニューロンが知られており、その多くは、脳組織温度が上昇することによって[[発火頻度]]が上昇する温ニューロン（warm-sensitive neuron）である<ref><pubmed>13727681</pubmed></ref>。視索前野や前視床下部の組織温度は、体深部から循環してくる血液の温度の影響を受けるため、深部体温の変動に連動して変化する。そして実験的には、視索前野の局所を冷却すると熱産生が惹起され、加温すると皮膚血管の拡張が起こることが知られている<ref><pubmed>6533384</pubmed></ref><ref><pubmed>8048634</pubmed></ref>。したがって、脳組織温度に依存した温ニューロンの活動レベルが体温調節反応の出力を決定すると考えられている。

==== フィードフォワード制御に関わる温度情報の伝達  ====