体の仕組み・器官理科生物

5分でわかる「視交叉上核」体内時計を調律する仕組みを現役大学院生が解説!

よぉ、桜木建二だ。今回のテーマは「視交叉上核」だ。朝に目を覚まし、夜は眠くなるという生活のリズムや、体内では血圧の変動やホルモン分泌、脳や臓器も働きは概日リズムと呼ばれる生体リズムに従っている。一般には体内時計とも呼ばれているな。この概日リズムの中枢が視交叉上核で、視交叉上核が調律したリズムによって全身のリズムが同期しているんだ。生物に詳しい現役大学院生ライターCaoriと一緒に解説していくぞ。

解説/桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

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ライター/Caori

国立大学の博士課程に在籍している現役の理系大学院生。とっても身近な現象である生命現象をわかりやすく解説する「楽しくわかりやすい生物の授業」が目標。 

1.視交叉上核とは

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National Institute of General Medical Sciences – Circadian Rhythms Fact Sheet, パブリック・ドメイン, リンクによる

哺乳類の多くの生命機能は約25時間周期の概日リズム(サーカディアンリズム)と呼ばれるリズムを持っています。視交叉上核(しこうさじょうかく、SCN)は脳にある神経細胞の集まった小さな核で、全身のさまざまなリズムを統率する概日リズムの最高中枢(中枢時計)として働き、他の脳部位や末梢臓器には見られないリズム形成能力を持つことが特徴です。

視交叉上核の個々の細胞は、概日時計の基礎となる時計遺伝子の転写-翻訳のフィードバックループを持っています。実はこれは末梢の組織や細胞がもつ機構(抹消時計)と同じものですが、視交叉上核は独自の細胞間コミュニケーションが高度に発達しているのです。これにより外部から得た光などの情報を統合して概日リズムを調律し、神経あるいは体液性のシグナルを介して脳の他の部位や全身の各組織の細胞のリズムを同期させています。

視交叉上核の構造と細胞

Gray736.png
Henry Vandyke CarterHenry Gray (1918年) Anatomy of the Human Body (See “ブック” section below) Bartleby.com: Gray’s Anatomy, Plate 736, パブリック・ドメイン, リンクによる

視交叉上核は脳の視床下部の前方、視交叉の上部、第三脳室の底部にある左右一対の小さな神経核です。視交叉上核は均一な細胞集団ではなく、いくつかの異なった細胞群の集まりでヒトでは一つの視交叉上核に2万個の神経細胞(ニューロン)が存在しています。視交叉上核の機能は腹外側と背内側 の2つに分けられ、腹外側は光や運動などさまざまな情報の入力を受ける部分背内側は安定したリズムを送り出す部分です。

視交叉上核の細胞は様々な神経伝達物質を産生しています。視交叉上核のほとんどの細胞はγ-アミノ酪酸(GABA)を分泌し腹外側は血管作動性腸管ポリペプチド (VIP)ガストリン放出ペプチド (GRP) 産生細胞。背内側にはバソプレッシン (AVP) 産生細胞、また、背内側と腹外側の中間部にはサブスタンスP(SP)やソマトスタチン(SST)産生細胞が存在しています。

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