口渇調節における小脳の新たな役割の発見

「小さな脳」とも呼ばれる小脳は、その独特な構造と細胞の複雑さから、何世紀にもわたって研究者の注目を集めてきました。進化論の観点から見て、小脳は脳の中で最も古い領域の一つです。従来、小脳は運動制御の中枢としてのみ考えられていましたが、近年の研究では、認知、感情、記憶、自律神経機能、満腹感、食事の完了といった非運動機能にも関与していることが示されています。

Nature Neuroscienceに掲載されたマウスを用いた最近の研究で、ハワイ大学病院（UH）、同大学ハリントン・ディスカバリー研究所、そしてケース・ウェスタン・リザーブ大学の研究者らは、小脳が生存に不可欠な重要な機能である渇きも制御していることを発見しました。具体的には、アスプロシンというホルモンが末梢から脳内に拡散し、小脳のプルキンエ細胞を活性化することを発見しました。これが、水を求めて飲みたいという衝動の増大につながります。

「2016年に私たちの研究室で発見されたホルモンであるアスプロシンは、脳の視床下部と呼ばれる部分にある重要な『空腹』ニューロンを活性化することで食物摂取を刺激し、体重を維持することが知られており、『受容体』と呼ばれるニューロン表面のタンパク質に結合することで作用します」と、本研究の筆頭著者であるアトゥール・チョプラ博士は述べた。

アトゥル・チョプラ博士は、ハワイ大学ハリントン発見研究所の研究員であり、ハリントン希少疾患プログラムの副所長、ハワイ大学の医療遺伝学者、ケース・ウェスタン・リザーブ大学医学部の医学および遺伝学・ゲノミクスの准教授です。

このホルモンの作用には受容体が必要であり、アスプロシンの食欲と体重制御能の場合、その受容体はPtprdです。研究チームは、視床下部に加えて小脳でもPtprdが高発現していることを発見しましたが、その機能的意義は不明でした。

当初、小脳におけるアスプロシンの作用が視床下部と連携して食物摂取量を調整すると想定していましたが、これは誤りであることが判明しました。画期的な発見は、当研究室のポスドク研究員で、現在はケンタッキー大学で自身の研究室を率いるイラ・ミシュラ氏が、小脳のアスプロシン感受性をノックアウトしたマウスの水分摂取量が減少することを発見したことでした。私たちの最終的な目標は、水分摂取量ではなく食物摂取量を測定することでしたが、これは幸運な偶然でした。

これらのマウスはプルキンエ細胞の活動低下と低飲水（喉の渇きの減少）を示しました。摂食量、運動協調、学習には影響がありませんでした。一方、視床下部アスプロシン感受性を欠損したマウスでは、摂食量は減少しましたが、喉の渇きには影響がありませんでした。

「私たちの研究結果は、小脳プルキンエ細胞の渇きの調節における新たな機能だけでなく、運動協調や学習における確立された役割とは独立した制御機構も明らかにしています」とチョプラ博士は付け加えた。「神経生物学研究が1世紀以上も続いた後でも、長らく解明されていると考えられてきた脳部位の重要な新機能が、いまだに発見され続けていることは大変興味深いことです。この発見のより広範な意義は、現在治療法のない多飲症（過度の渇き）、低飲症、無飲症といった渇き障害の管理につながる可能性を秘めていることです。」