タンパク質神経伝達物質がマウスをくしゃみさせた

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ビデオ: 【高校生物】 細胞24 神経伝達物質(12分) 2023, 2月
タンパク質神経伝達物質がマウスをくしゃみさせた
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鼻腔の感覚ニューロンからのくしゃみ経路(ピンク)。 Trpv1チャネルの活性化後、これらのニューロンはニューロメジンB(NMB)を分泌し、NMBは三叉神経核(三叉神経節)の領域でニューロン(緑色)を活性化します。これらの細胞(緑色)はより狭く、呼吸領域(尾側腹側呼吸グループ(cVRG))に信号を送信します。

Cell誌に掲載された研究によると、生物学者はマウスのくしゃみ反射を引き起こす神経経路を特定しました。この経路には、タンパク質ニューロメジンBを分泌する嗅覚領域の感覚ニューロンが含まれていました。このタンパク質は神経伝達物質の役割を果たし、鎖の次のニューロンの可能性を活性化したことが判明しました-中の三叉神経の核で脊髄。次に、これらのニューロンは信号を脳、つまり尾側腹側呼吸器群に伝達しました。

くしゃみ反射は、呼吸器刺激性病原体に対する進化的防御として出現した可能性が最も高いです。さらに、くしゃみもウイルス性疾患の一般的な症状です。 1回のくしゃみで、ウイルス粒子を含む最大4万個の液滴を生成できます。これらの液滴は、最大10分間空気中に残ります。比較のために、咳は5分まで続く3000滴だけを生成します。その進化の古さのために、くしゃみは、反射のように、原始的かつ無意識に引き起こされます。

人間と猫では、脳幹の三叉神経核が脊髄のくしゃみの原因です。前世紀に戻って、生物学者は、このゾーンの刺激が被験者を制御不能にくしゃみさせることを示しました。この領域は、解剖学的に篩骨神経の受容ゾーンに対応し、鼻粘膜の感度を提供します(つまり、感覚ニューロンから脳内のニューロンに信号を送信します)。この事実は、くしゃみ信号が感覚ニューロン(篩骨神経の介在ニューロン)、三叉神経の腹内側核を通過することを示唆しています。

セントルイスのワシントン大学医学部の生物学者は、Fengxian Liが率い、くしゃみ信号がマウスの脳に到達するまでの経路を調査しました。これを行うには、くしゃみのマウスモデルを作成する必要がありました。結局のところ、動物は人のようにくしゃみをするわけではなく、特徴的な「Apchhi!」です。常に聞くことができるとは限りません。マウスは、カプサイシン(赤唐辛子の辛味物質)またはヒスタミン(アレルギー反応のメディエーター)が噴霧されたチャンバーに収容された。この場合、マウスが発するすべての音が録音されました。カプサイシンとヒスタミンの両方がマウスに特定の音のパターンを生成させることが判明しました。肺気量変動の測定および篩骨神経ブロックを用いた対照実験により、マウスがくしゃみをしたことが確認された。

マウスをくしゃみをさせた後、生物学者は反射神経回路の最初のリンクを探し始めました。すべての敏感なニューロンの中で、2つのグループが区別されます:薄い(痛みを伴う刺激を知覚する)と厚い(痛みを伴わない刺激を知覚する:たとえば、タッチ)。カプサイシンまたはヒスタミンの存在に応じて活動電位を誘発するTrpv1イオンチャネルは、細い繊維にのみ見られます。科学者たちは、くしゃみのシグナル伝達におけるTrpv1の役割をテストするために、マウスの鼻を毒素溶液で洗い流すことによってこのチャネルをブロックしました。このチャネルがないと、マウスのくしゃみは実際にははるかに少ないことがわかりました(p≤0.001)。

したがって、生物学者は、初期段階で、くしゃみ信号がTrpv1チャネルを備えた細い繊維を介して送信されることを確認しました。科学者の次の課題は、これらのニューロンが鎖の次の細胞を活性化するメカニズムを決定することでした。感覚ニューロンは、信号伝達において神経伝達物質の役割を果たすことができる4つの化合物を合成しました。次に、科学者はそれらのそれぞれを順番にオフにしました。それらの1つ、ニューロメジンBだけが効果を示しました-それなしでは、マウスはくしゃみをしませんでした。生物学者はまた、三叉神経核(前述の人間と猫のくしゃみセンター)のニューロンが実際にニューロメジンBを放出することを示すことができました。

くしゃみは呼吸筋の働きに直接関係しているため、生物学者は三叉神経核が脳の呼吸中枢に関連していることを示唆しています。ニューロメジンBを分泌するニューロンの免疫染色により、これらの細胞のプロセスがどこに投影され、信号を送信するかを決定することが可能になりました。三叉神経の核から、プロセスは尾側腹側呼吸グループ(呼吸中枢の下部領域)に入ることが判明しました。三叉神経核と尾側腹側呼吸器群の間のこれらの経路の人工的な活性化は、実際にマウスにくしゃみを引き起こしました。

くしゃみのメカニズムの研究は、流行が蔓延しているため、今では重要で興味深いものになっています。たとえば、アメリカの物理学者は昨年、くしゃみをするときにウイルス粒子を拡散させるプロセスについて説明しました。くしゃみの「損傷半径」は1.5メートルの距離を大幅に超えていることが判明しました。

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