本研究室ではヒトと動物の幸せな環境の提案を目指し、3つのテーマを挙げています。
「化学物質やストレスなどの環境因子が引き起こす障害の解明」
「ストレス耐性など生体に有利な性質を獲得させる方法の検索」
「不安・社会性・学習・摂食などの行動を制御する神経内分泌学的機序の解明」

上記テーマの一環として行った研究、「生後24時間以内のエストロゲン様化学物質曝露がラットの行動に及ぼす影響」について紹介します。

畜産動物からヒトに至るまで、その環境中には様々な化学物質が存在し、中には生体内におけるホルモンの作用をかく乱する物質が多様に存在します。畜産物質が曝露されうるホルモン様物質としては、ホルモン製剤はもちろん、飼料植物に含まれる成分、飼料に含まれる保存料や残留農薬の一部などがあります。ホルモンの中でも、エストロゲンはげっ歯類などの脳に構造的、機能的な変化を引き起こすことが知られ、その作用は形成的作用と機能的作用とに分けられると考えられています。

エストロゲンの形式的作用は発達期におこる不可逆的なもので、未発達で可塑性に富んだ神経組織に作用して神経細胞の形態や神経回路を固定します。従って、この時期にエストロゲン様作用をもつ化学物質に曝露されると、正常な脳の分化が阻害される場合があります。一方、機能的作用は神経細胞や神経回路の活動を賦活するもので、多くは可逆的です。エストロゲンが作用する神経機構は、生殖、摂食、情動、高次機能と多岐にわたります。しかし生後直後のホルモン様物質曝露がどのくらいの量でどのような影響を引き起こすかについては一部しか解明されていません。そこで本研究では生後24時間以内にエストロゲン様物質を曝露し、学習行動、不安様行動、摂食行動、生殖行動について検討しました。その結果、生後24時間以内の17α-ethinyl estradiolは2 mg/kgの濃度でメスラットの性行動を抑制し (Komine et al, 2017. Journal of Applied Toxicology.)、その100分の1濃度で受動回避学習試験の成績を低下させることを明らかにしました (Shiga et al, 2016. PLoS One. 11:e0146136.)。

研究手法の紹介

本研究室では主に行動学的解析手法を用いて研究しています。
本研究室で行っている実験方法の一部を紹介します。

高架式十字迷路試験　Elevated plus maze test　

高架十字迷路試験はげっ歯類の不安様行動を測定するためのテストで、床から50〜60cmの高さに、クローズドアーム（壁のあるアーム）とオープンアーム（壁のないアーム）を十字に設置し、クローズアームに進入した回数、滞在時間、オープンアームに進入した回数、滞在時間などを測定します。不安や恐怖心の強い個体ほど壁のあるクローズドアームの滞在時間が多くなるため、本試験をすることにより、不安様行動について検討することができます。私達の研究は、この高架十字迷路試験においてオープンアームに落下防止ヘリがあるかどうか、およびクローズドアームが透明かどうかで、不安様行動の検出力が異なることを示しました (Horii et al, 2015. Behavioral Brain Res. 294:131-40)。

母子分離誘発鳴啼反応試験　
Maternal separation-induced ultrasonic vocalization test

不安様行動の測定系でも、本試験は幼若動物に特化した測定系です。母子分離誘発啼鳴反応試験は、ラットの母仔を離した際に、仔が発する超音波を指標とするものです。この超音波発声は生後初期にみられる仔ラット特有の反応で、母ラットの仔の回収行動を促します。この超音波発声は、不安様行動、社会性行動やストレス反応を反映していると考えられています。

Y字型迷路試験　Y-maze test

Y字型の3本のアームからなる迷路を用いる、Y字型迷路試験は学習行動を測定するためのテストです。ラットが新しい空間を探索する性質を利用し、未知のアームと既知のアームの区別ができているか否かをアームの探索を指標に検討します。

性選好性試験　Rat preference test

性的に成熟した動物は、性に特有な他個体の匂いに対する選好性を示します。テストラットは雌雄により区分された二つ空間を自由に探索ができ、それぞれの空間での滞在時間を計測することで、どちらに長く滞在していたか評価します。