The arcuate nucleus as a conduit for diverse signals relevant to energy homeostasis

弧状核ニューロンは、レプチン、インスリン、性腺ステロイド、グルコースなど広範囲のホルモンや栄養素に応答することが知られています。 また、末梢性物質の輸送機構に加え、周皮器官と考えられている正中隆起の弧状細胞体およびその突起を経由して、これらの神経細胞にアクセスする可能性がある。 レプチンの作用部位は弧状神経ペプチドY/アグーチ関連ペプチド（NPY/AgRP）およびプロオピオメラノコルチン（POMC）ニューロンであり、おそらくレプチン作用の一端を担い、この構造がエネルギー貯蔵の長期制御に関与していることが示唆される。 しかし、成長ホルモン分泌促進受容体の内因性リガンドであるグレリンは、一部、弧状NPYニューロンの受容体への作用を介して摂食と体重増加を刺激する可能性もある。 グレリンは胃の内容物が枯渇すると分泌され、半減期は1時間以下であることから、弧状核は栄養素の急変を感知し反応する上でも重要である可能性がある。 我々は、POMCプロモーターが緑色蛍光タンパク質（GFP）の発現を駆動しているトランスジーンを含むマウスを用いて、弧状POMCニューロンから記録するシステムを開発した。 このマウスでは、β-エンドルフィン陽性ニューロンの99%がGFPを発現しており、まばらに分布するPOMCニューロンからのホールセルパッチクランプ記録が容易に行えるようになった。 すべてのPOMCニューロンは、2つの異なるメカニズムでレプチンによって活性化されるようであり、一方、約30〜50％のニューロンは、ガンマメラノサイト刺激ホルモン（MSH）特異的アゴニストによって抑制されるようであった。 後者の結果は、メラノコルチン3受容体（MC3-R）が一部のPOMCニューロンの自己抑制性受容体として作用している可能性を示唆している。 また、この視床下部スライス標本を用いて、弧状POMCニューロンが様々な栄養素やホルモンに反応することが確認された。 このように、弧状メラノコルチン系は、エネルギー恒常性に関わる多くの多様なシグナルの導管として、レプチンが様々なホルモンや栄養素に対する回路の反応性を調節するように同調的に作用していると考えるのが最も妥当であろう

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