2011年5月31日
中村特定助教
中村和弘 学際融合教育研究推進センター 生命科学系キャリアパス形成ユニット特定助教らのグループは、寒冷環境下や発熱時に生じる「ふるえ（シバリング）」を起こすために機能する脳神経回路の仕組みを解明しました。
本研究成果は、生理学で最も権威ある英国の学術雑誌、The Journal of Physiology（ジャーナル?オブ?フィジオロジー）のオンライン速報版（2011年5月24日（英国時間）付け）で公開されました。
掲載タイトル：Central efferent pathways for cold-defensive and febrile shivering
著者：（2名）： 中村 和弘（Kazuhiro Nakamura、京都大学 学際融合教育研究推進センター 生命科学系キャリアパス形成ユニット特定助教）
ショーン?モリソン（Shaun F Morrison、米国?オレゴン健康科学大学教授）
研究の概要
人间を含めた多くの恒温动物は、寒冷环境中では、体温が低下してしまわないように、脳からの指令によって骨格筋を震えさせることで热を积极的に产生します。この「ふるえ热产生」は、感染による発热时にも生じ、体温上昇に寄与します。こうした生理反応は、普段私达が身近に経験するものですが、その発生に関わる脳神経回路はほとんど分かっていませんでした。
今回本研究グループは、ラットを用いた実験から、皮肤を冷やすことや、脳内に発热物质を投与することによって生じる骨格筋のふるえが、脳内の视床下部背内侧核（ししょうかぶはいないそくかく）あるいは延髄の淡苍缝线核（たんそうほうせんかく）と呼ばれる部位の神経细胞の活动を抑制することによって消失することを见いだしました（図1）。また、皮肤冷却によるふるえ反応は、视索前野（しさくぜんや）と呼ばれる、脳内の体温调节中枢の働きを阻害することによっても起こらなくなりました。今回の実験结果は、ふるえを起こすことを指令する信号が、体温调节中枢である视索前野から视床下部背内侧核および淡苍缝线核を経て、脊髄の运动神経へと伝えられ、それによって骨格筋が震えることを示しています（図2）。
さらに兴味深いことに、今回解明したふるえの神経経路は、これまでに私达が明らかにしてきた、褐色脂肪组织における代谢性の「非ふるえ热产生」を起こす神経経路と近接し、并行して存在するものでした。通常寒い时には、体温调节中枢からの神経経路が、自律神経の一种である交感神経を介して、自律的に（意识とは関係なく）非ふるえ热产生を起こして体温を维持しますが（図3左）、それでもまだ多量の热を作る必要があるほど寒い时には、生命の维持のために、今回解明した神経経路が働き出し、运动神経に影响を与え、私达の随意（意识的な）运动（しゃべる、歩くなど）を犠牲にしても骨格筋を震わせて热を作るように働くものと考えられます（図3右）。
参考図
- 図1
A: 麻酔下のラットの皮膚を冷却すると（矢印）、骨格筋のふるえの発生を示す筋電活動の上昇が起こり（赤）、非ふるえ熱産生による褐色脂肪組織の温度上昇も生じる（緑）。神経活動の抑制剤であるムシモールを視床下部背内側核に微量注入すると（右の写真の矢印は注入部位を示す）、皮膚冷却によるふるえと非ふるえ熱産生はともに起こらなくなった。
B: 脳内への発热物质の投与によって生じるふるえ（赤）と褐色脂肪における非ふるえ热产生（緑）はともに、延髄の淡苍缝线核へムシモールを微量注入することにより消失した。
- 図2 本研究から明らかになった、「ふるえ」の発生に関わる神経経路。平常时（上）は、体温调节中枢である视索前野の神経细胞が视床下部背内侧核の神経细胞を持続的に抑制する。寒冷环境下で皮肤からの冷温度情报が视索前野に伝达される、あるいは、感染が起こって発热物质が视索前野に作用すると（下）、视索前野の神経细胞の活动が低下し、视床下部背内侧核の神経细胞が抑制から解除され、活性化される。それにより、兴奋性の信号が淡苍缝线核を経て脊髄前核の运动神経を活性化することで、骨格筋のふるえが生じる。＋印は、伝达先の神経细胞を活性化させ、－印は、伝达先の神経细胞を抑制することを示す。
- 図3
左：寒冷环境下では、まず、体温调节中枢からの信号によって、交感神経を介した代谢性（非ふるえ）热产生を起こし、体温の低下を防ごうとする。この仕组みは、运动神経を介した随意运动とは独立している。
右：代谢性热产生だけでは体温を维持できないほど寒冷な环境になると、今回発见した経路が働き出し、体温调节中枢から运动神経を介したふるえ热产生が起こる。そのため、随意运动は阻害される。
本研究への支援
本研究プロジェクトは、以下の研究费?制度の支援を受けて行われたものです。
- 日本学術振興会 最先端?次世代研究開発支援プログラム
- 文部科学省 科学技術振興調整費?若手研究者の自立的環境整備促進「わが国の将来を担う国際共同人材育成機構」
- 平成22年度 文部科学省 科学研究費補助金（若手研究（A））
- 平成21年度 日本学術振興会 科学研究費補助金（若手研究（スタートアップ））
- 米国?国立衛生研究所（NIH） R01グラント
- 平成22年度 中島記念国际交流財団 日本人若手研究者研究助成金
- 2009年度 武田科学振興財団 医学系研究奨励金
- 平成21年度 興和生命科学振興財団 研究助成
関连リンク
- 论文は以下に掲载されております。
- 以下は论文の书誌情报です。
Nakamura K, Morrison SF. Central efferent pathways for cold-defensive and febrile shivering. J Physiol. 2011 May 24. [Epub ahead of print]
- 朝日新聞（6月1日 29面）、京都新聞（6月1日 23面）、産経新聞（6月1日 20面）、中日新聞（6月1日 28面）、日刊工業新聞（6月1日 23面）、毎日新聞（6月1日 22面）および読売新聞（7月25日 17面）に掲載されました。