光周性を制御する脳の形態変化の制御機構の解明

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鳥類の性腺の光周性を制御する脳の形態変化において、甲状腺ホルモンが深く関与していることを過去に明らかにした。しかし、甲状腺ホルモン(トリヨードチロニン;T_3)の投与のみでは長日刺激時ほどの性腺の発達が見られないことや、ウズラでは甲状腺を除去しても光周性が保存されることから他の光周性制御因子の存在が指摘されていた。そこで新規の光周性制御因子の探索をディファレンシャル解析にて行ったところ、形質転換増殖因子α(transforming growth factor α;TGFα)が甲状腺ホルモンとは異なる経路で性腺の光周性を制御していることを明らかにした。TGFαも甲状腺ホルモン同様、脳の形態変化を介してGnRHの分泌を制御している可能性が考えられたため、TGFαを短日のウズラの脳室内へ投与した時の正中隆起の超微形態を解析した。TGFα投与により性腺の発達が見られたが、正中隆起の形態変化は観察されなかった。一方、陽性対照としてT_3を脳室内投与した動物では性腺の発達が見られ、正中隆起のグリア細胞の形態変化も観察された。さらにTGFαと甲状腺ホルモンの脳への同時投与により性腺の発達が長日刺激時の発達と同程度になることが分かった。これらのことから、TGFαは正中隆起の形態変化を介さずに甲状腺ホルモンとは異なる独立した経路でGnRH分泌を制御し、甲状腺ホルモンとTGFαが相加的にGnRH分泌を誘導することにより性腺の発達が制御されていることが示唆された。この成果は、性腺の光周性の制御において従来主要な因子と考えられていた甲状腺ホルモンのみならずTGFαという新たな因子が作用していることを示し、これらが複合的に作用することで性腺の光周性が制御されていることが示された。また性腺の光周性を制御する脳の形態変化においては改めて甲状腺ホルモンが重要な因子であることが示された。