文部科学省科学研究費特定領域研究「性分化機構の解明」 *

研究成果

佐久間 康夫 SAKUMA, Yasuo
日本医科大学大学院医学研究科システム生理学分野 
研究項目A02 「脳の性分化と行動の解析」
研究課題 ラット脳の性分化の際にエストロゲンにより駆動される制御分子の同定と機能解析

Transient transcription of the somatostatin gene at the time of estrogen-dependent organization of the sexually dimorphic nucleus of the rat preoptic area. Orikasa C, Kondo Y, Sakuma Y. Endocrinology, Published on line on November 30, 2006 doi:10.1210/en.2006-1214

研究内容概説―雄が雌より際だって多数の細胞を擁する内側視索前野の性的二型核の成立機序は未だに決着が付いていない。今回われわれは性的二型核の成立の時期に一致して、一過性にソマトスタチン遺伝子の転写が起こることを見いだした。ソマトスタチンmRNA陽性細胞は雌雄共に出生当日から日を追って増加し、生後14/15日で最大領域を占めた。この領域は一貫して雄の方が雌より有意に大きく、この時期以降漸減して、生後60日には雌雄差が認められなくなった。ソマトスタチンmRNA陽性領域は性的二型核の標識タンパクであるカルビンジン陽性領域と完全に重複した。カルビンジン陽性領域も出生当日から増加し、ソマトスタチンmRNAの発現が低下した生後60日に至っても性差が維持された。出生直後の精巣摘除、雌へのエストロゲン大量投与でソマトスタチンmRNAの発現の性差が逆転した。内側視索前野の性的二型核におけるソマトスタチンmRNA・カルビンジン陽性細胞の性差が出生当日から一貫して維持されることから、性差の成立をアポトーシスに帰するこれまでの定説は再考の必要がある。

Nonmammalian forms of gonadotropin-releasing hormone molecules in the brain of promoter transgenic rats. Parhar IS, Soga T, Ogawa S, Ogawa S, Pfaff DW, Sakuma Y Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 102: 5880-5885, April 19, 2005. Published online before print on April 12, 2005 as an Open Access Article doi:10.1073/pnas.0501832102

研究内容概説―10個のアミノ酸から成る性腺刺激ホルモン放出ホルモン(GnRH)にはホヤから哺乳類のそれぞれに特異なサブタイプが少なくとも16種報じられている。一方、単一の動物種でも脳の部位により複数のサブタイプが発現することが硬骨魚、トリ、ジャコウネズミで知られている。われわれは今回、従来から議論のあるラットでこの現象が見られるかを、GnRHプロモータによりEGFPを発現させたTgラット(Kato M et al, Endocrinology 144(11): 5118-5125, 2003 doi:10.1210/en.2003-0213) において、複数の抗体を用いた免疫組織化学により検討し否定的な結果を得た。すなわち、ラットでは哺乳類型GnRHが内側中隔と内側視索前野に分布し正中隆起と終板器官に投射する。中脳にはトリ型分子を発現する細胞体は見られない。また、サケ型、ヤツメウナギ型などを発現する細胞体にも典型的免疫反応像を示すものはなかった。一連の結果は交叉反応や抗原提示など免疫組織化学の隘路をプロモータtg法により打開できることを示した。

Three GnRH receptor types in laser captured single cells of the cichlid pituitary display cellular and functional heterogeneity. Parhar IS, Ogawa S, Sakuma Y
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 102:2204-2209, February 8, 2005. Published online before print January 27, 2005 as an Open Access Article doi:10.1073/pnas.0409494102

研究内容概説―淡水硬骨魚のティラピアは、性腺刺激ホルモン放出ホルモン(GnRH)ファミリー分子をリガンドとする3種の受容体を持つ。下垂体前葉ホルモンのそれぞれを産生する個々の細胞をin situ hybridizationで可視化、顕微鏡下でレーザーにより採取し、リアルタイムPCRで3種のGnRH受容体を特定した。性成熟に伴う受容体サブタイプの発現の変化から、成長の全過程に黄体形成ホルモン、成長ホルモン、ろ胞刺激ホルモン(FSH)、色素胞刺激ホルモン(MSH)が関与する。性成熟の前後でFSHとMSHの中枢性分泌制御に変化が生じ、性成熟後の精巣機能の調節にはプロラクチン、甲状腺刺激ホルモン、副腎皮質刺激ホルモン、ソマトラクチンが加わることが示された。

Laser-captured single digoxigenin-labeled neurons of gonadotropin-releasing hormone types reveal a novel G protein-coupled receptor (Gpr54) during maturation in cichlid fish. Parhar IS, Ogawa S, Sakuma Y Endocrinology 2004 Aug;145:3613-8, Epub 2004 May 20.

研究内容概説ーヒト特発性低ゴナドトロピン性性腺機能低下症の起因遺伝子の候補である G 蛋白共役型受容体GPR54 をコードする遺伝子をティラピアでクローニング し、脳による生殖内分泌調節の最終調節路である性腺刺激ホルモン放出ホルモン(GnRH)産生ニューロンにおける発現を調べた。ティラピアのGPR54 cDNAのヒトとの相同性は56%であった。免疫組織化学により同定した雄の単 一GnRHニューロンをレーザーキャプチャーで採取し、real-time QPCR法で GPR54 mRNAの定量を行った。雄の性成熟にともないGnRH mRNAとGPR54 mRNAの量が増加した。GPR54はGnRHニューロンの遊走を終わらせ、GnRHの分泌を開始する信号として働いている。


2006年発表論文

Neural interaction between galanin-like peptide (GALP)- and luteinizing hormone-releasing hormone (LHRH)-containing neurons. Takenoya F, Guan JL, Kato M, Sakuma Y, Kintaka Y, Kitamura Y, Kitamura S, Okuda H, Takeuchi M, Kageyama H, Shioda S. Peptides 27(11): 2885-2893, November 2006. Published online ahead of print on Jun 19, 2006 doi:10.1016/j.peptides.2006.05.012

The SK channel blocker apamin inhibits slow afterhyperpolarization currents in rat gonadotropin-releasing hormone neurones. M. Kato, N. Tanaka, S. Usui, Y. Sakuma J. Physiol.574(Pt 2): 431-442, Jul 15, 2006, Published on line ahead of print on Apr 20, 2006 doi:10.1113/jphysiol.2006.110155

Immunoneutralization of gonadotropin-releasing hormone type-III suppresses male reproductive behavior of cichlids. S. Ogawa, G. Akiyama, S. Kato, T. Soga, Y. Sakuma, I.S. Parhar Neurosci. Lett. 403, 201-205, 2006

2005年発表論文

Kitahashi T, Sato H, Sakuma Y, Parhar IS: Cloning and functional analysis of promoters of three GnRH genes in a Cichlid. Biochemical and Biophysical Research Communications 336(2): 536-543, 21 October 2005. Published on line ahead of print on August 25, 2005 as doi:10.1016/j.bbrc.2005.08.122

Hamada T, Wada-Kiyama Y, Sakuma Y: Visualizing forebrain-specific usage of an estrogen receptor alpha promoter for receptor down regulation in the rat. Molecular Brain Research 139(1): 42-51, September 13, 2005. Published on line ahead of print on June 13, 2005 as doi:10.1016/j.molbrainres.2005.05.019

Uchida H, Ogawa S, Harada M, Matushita M, lwata M, Sakuma Y, Parhar IS: Surgical removal of the olfactory epithelium modulates reproductive behaviors and gonadotropin-releasing hormone (GnRH) subtypes in tilapia oreochromis niloticus. Journal of Neurobiology 65(1) : 1-11, July 7, 2005. Published on line as doi:10.1002/neu.20156

Soga T, Ogawa S, Millar RP, Sakuma Y, Parhar, IS: immunocytochemical localization of gonadotropin-releasing hormone receptor subtypes in the developing brain of Cichlid fish. Journal of Comparative Neurology 487:28-41, 2005.

Parhar IS, Soga T, Ogawa S, Ogawa S, Pfaff DW, Sakuma Y: Nonmammalian forms of gonadotropin-releasing hormone molecules in the brain of promoter transgenic rats. Proc Natl Acad Sci 102: 5880-5885, 2005

Xiao K, Kondo Y, Sakuma Y: Differential regulation of female rat olfactory preference and copulatory pacing by the lateral septum and medial preoptic area. Neuroendocrinology 81: 56-62, 2005.

Parhar IS, Ogawa S, Sakuma Y: Three GnRH receptor types in laser captured single cells of the cichlid pituitary display cellular and functional heterogeneity. Proc Natl Acad Sci 102(6):2204-2209, February 8, 2005.

2004年発表論文

Orikasa C, Sakuma Y: Sex and region-specific regulation of oestrogen receptor beta in the rat hypothalamus. Journal of Neuroendocrinology 16(6):964-969, 2004.

Xiao K, Kondo Y, Sakuma Y: Sex-specific effects of gonadal steroids on conspecific odor preference in the rat. Hormones and Behavior 46(3):356-361, 2004.

Rho JY, Wada-Kiyama Y, Onishi Y, Kiyama R, Sakuma Y: Expressional regulation of neuronal andcancer-related genes by estrogen in adult female rats. Endocrine Research 30: 257-267, 2004.

Parhar IS, Ogawa S, Sakuma Y: Laser-captured single digoxigenin-labeled neurons of gonadotropin-releasing hormone types reveal a novel G protein-coupled receptor (Gpr54) during maturation in cichlid fish. Endocrinology 145: 3613-3618, 2004.

Terasaka S, Aita Y, Inoue A, Hayashi S, Nishigaki M, Aoyagi K, Sasaki H, Wada-Kiyama Y, Sakuma Y, Akaba S, Tanaka J, Sone H, Yonemoto J, Tanji M, Kiyama R: Expression profiling of the estrogen responsive genes for evaluation of estrogen activity among natural estrogens and industrial chemicals using a customized DNA microarray. Environmental Health Perspectives Toxicogenomics 112: 773-781, 2004.

Watanabe M, Sakuma Y, and Kato M: High expression of the R-type voltage-gated Ca2+/- channel and its involvement in Ca2+/-dependent GnRH release in GT1-7 cells. Endocrinology 145:2375-2383, 2004.