副 腎皮質 ホル モ ンの行 動 ･内分泌学 的研究

副 腎皮質 ホル モ ンの行 動 ･内分泌学 的研究

cortisol及 び cortiso1‑21‑sulfateにつ いて 金沢大学医学部 内科学第三講座 (主任 :服部絢一教授) 金沢大学医学部 内科学 第三講座 (指導 :宮保進助教授)

久 田 友 一 郎

(昭和49年10月6日受付 )

外界 の変化 に対す る生体 の環境適応 の中で下垂体副 腎系 の果す役割 につ いて は.Selyeの ス トレス学 説 以来 .多 くの知見が得 られている.下垂体副腎系 は手 術侵襲 ,火傷 ,寒冷 ,振動 ,エーテル麻酔 などの組織 障害 を伴 うス トレスや物理的 ,化学的 ス トレスばか り でな く,psychicalstressと して の恐 怖 , 不 安 , 騒音 .あるいは単 に novelstimulusに さらされた だ けで も鋭敏 に反応 す ることが知 られている1).

一方 ,逆 に内分泌環境 の変化 が情動 や行動 におよぽ す影響 につ いて は,性 ホルモ ンにおいて古 くよ り知 ら れてい る.即 ち,去勢 によ り急速 に消失 した ラ ッ トの 性行動 は性 ホルモ ンの投与 によ り再 び性行動 を取 り戻 し.又去勢 雌 ラ ッ トの視床下部前部 に少量の estra･ diolを埋没 す ると性行動 が刺激 され ること2),脳 の性 分化 を決定 す るの は出生後 数 日間の脳 における男性 ホ ルモ ンの存否 であ ることが知 られている3).

下垂体副 腎系 の行動上 の効果 については.副 腎摘 出 によ り低下 した ラ ッ トの running wheelactivit･ yは dexamethasoneの投与 によ り回復 す ること4).

dexamethasoneの 投∴与 に よ り ラ ッ トの夜 間の runningwheelactivityが上昇 す ることが報告 され ている5).又副 腎摘 出 ラ ッ トに つ い て 行 った open field testの反応 につ いての成績 は必 ず し も一 致 し ないが6)7).最近 の報告 で は,その情動性 の冗進 が特徴 的であ ると述べ られてい る8). しか しなが ら副 腎 皮 質 ステロイ ドが行動 や情動 に与 え る影響 についての報告 は少 な く.従 ってその作用機序 について も不明 の点が 多 い.

著者 は cortisol(Fk)及 びその硫 酸 抱 合 型 で あ る cortiso1‑21‑sulfate(F‑S)の open field testに お

ける一般活動性 に与 え る影響 につ いて検討 し.若干 の 成績 を得 たので報告 す る.

本研究 では,実験 Ⅰで cortisol及 び cortisoト

21‑sulfateの大 量投与 によ る行動上 の変化及 び glu‑

cocorticoidと しての代謝上 の効果 に つ い て 明 らか に し,実験 Ⅱで は本 ホルモ ン投 与 によ りみ られ る行動 学的変化 が ラ ッ トの加令 と如何 なる関係 にあ るかを検 討 し,実験 Ⅲで は cortisolの微量投 与 に よ る行 動 上 の変化 と身体的変化 につ いて検討 した.

実験方法並 びに成績

〔Ⅰ〕 cortisoI及 び cortisoト2卜sulEateの 大 JL投与による影響

Ⅰ.実墳方法

実験対象 と して Wistar系雄 ラ ッ トを使用 し生 後 21日に離乳 を行 った .披験動物 は す べ て 群 居 飼 育 と し,オ リエ ンタル固型飼料 と水 は自由に与え ,午前6

時 か ら午後6時 まで明 ,午後6時 か ら翌 日6時 まで時 の サイクルにて飼育 した .

各実験 に先 だち ･opeり field test9'(後述) を3

回試行 L ambulationの値 によ り各群 の平均値 に差 が ないよ うに配慮 し,一群10匹 ずつを3群 にわけ実験 に供 した.

1.第1群 cortiso13mg

2.第2群 cortisoト2卜sulfate 3mg 3.第3群 対照 と して溶媒 のみ1.Oml

を各 々 ピーナ ツ油 懸濁 と して1.Omlをそれぞれ 背 部 皮 下 に生後21日よ り生後73日まで隔 日に投与 し,以下 の 観察 を行 った.

1)一般活動性 の測定

Endocrinologicaland BehavioralStudiesonAdrenocorticaI Steroid Hormone :Cortisoland Cortisol･21‑suifate.Tomoichiro Hisada,Department ofInternal Medicine(Ⅲ)(Director:Prof.K.Hattori,ChiefofLabortory:Assc.Prof.S.Miy abo),SchoolofMedicine,Kanazawa,University.

一般活動性 の測定 には Hall の open fieldtest を用 いた . これ は図 1に示 す よ うに金属製 の円形 装 置 で ,その内面 は灰 白色 に塗装 され ,床 面 は図2に示 す よ うに赤 ペ ンキによ り区切 られて い る.さ らに床面 の中心 か ら80cmの高 さに100ワ ッ トの白熱 電灯 を設 置 し,装 置 の 内 面 が 均 等 に照 明 さ れ る よ うに した . open field testの施 行 にあ た って は ラ ッ トを ホ ー

ム ･ケー ジよ り静 か に取 り出 し,床 の辺縁 の一定 部位 にお き,その時 か ら3分 間内 に示 す行動 を観 察 した . 一 般活動性 の測定 のためのパ ラメー ター と して は

ambulation(歩行) rearing(立上 り) pereening(洗 顔 ) grooming(毛 づ くろい) defecation(脱糞)

の5項 目を取 り上 げた. ambulationは ラ ッ トの 体 の半分以上 が床 面 の ブ ロ ックを境切 った回数 をその値 と して表 わ し. rearing,preening,groomingは その行動 の出現 回数 で ,defecationは糞 の数で表わ した. open field testは ラ ッ トの夜 間の活動 性 の リズムを考慮 し,活動性 の高 まる午後8時 か ら10時 の 時 間内 に2‑3日毎 に施 行 した .

Fig.1.Apparatusforopenfieldtest

2田)肝 グ リコーゲ ン及 び肝 トラ ンスア ミナ ∵ ゼ の 測 定 断頭屠殺後 開

腹 し,臓器 重量 を測定 した後 に肝 を冷 凍保存 し,

乾 固 し,各重量 を測定 した.

Ⅱ.実験成績 1.ambulation

図3に示 す よ うに cortisol群 で は第11試 行 (54 日令 )を除 いたすべての試行 で対照群 よ りも増加 す る 傾 向 にあ り,なかで も第5試行 (37日令 ),第7試 行 (43日令 ).第8試行 (45日令 ).第10試行 (50日令 ), 第13試行 (58日令 ),第14試行 (73日令 )で図中 書印で 示す とお り有意 の上昇 が認 め られた (U testP<0.‑

05).なお分散分析 の結果 ,全 体 を とお して の 両 群 問 の ambulationの変動 には有 意 の差 が 認 め られ た

(F(1.18)‑7.78 P<0.005).

cortisol‑2卜sulfate群 では第11試行 (54日令 )以 外 のすべての試行で対照群 よ りも高 い値 を示 し,なかで も第11試行 (54日令 ).第12試行 (56日令 ),第14試行

(73日令 )を除 いたすべての試行で有意 の上昇 を示 し た (U testP<0.05).なお分散分析 の結果 ,両群 間 の ambulationの変動 には有 意 の差 が 認 め られ た

(F(1.18)‑39.34 P<0.005).

cortisolとcortisoト21‑sulfateの 両 群 問 で は第 2試行 (30日令 )か ら第9試行 (47日令 ) まで cor･ tiso卜21‑sulfate群 に増加 の傾向がみ られ るが有意 の 差 は認 め られず ,分散分析 で も両群 間に有意 の変動 は

なか った(F(1.18)‑1.92 P>0.05).

2.rearing

図4に示 す よ うに cortisol群 で は す べ て の 試 行

を通 じて対照群 よ りも高 い値 を示 し.なかで も第3試 行 (32日令 ).第5試行 (37日令 ).第7試 行 (45日 令 ),第13試行 (58日令 )で有意 の増加 が認 め られ た (U testP<0.05).なお分散分析 の結 果 , 両 群 問 の rearingの変動 にば有意 の差 が認 め られた (F(1.18)

‑12.16 P<0.05).

cortisol‑2卜sulfate群 で もすべての試 行 に お い て 対照群 よ りも高 い値 を示 し,なかで も第3試行 (32日 令 ),第5試行 (37日令 )か ら第8試行 (45日令 ).辛 10試行 (50日令 ),第13試行 (58日令 )で有 意 の上 昇 が認 め られた (U testP<0.05).な お 分 散 分 析 の 結果 .両群 間の rearingの変動 に は有 意 の差 が 認 め られた (F(1.18)‑19.86 P<0.005).

cortisol群 と cortiso卜2卜sulfate群 の両 群 間 で は第5試行 (37日令 )か ら第10試行 (50日令 ) まで cortisoト2卜sulfate群 に高 い傾 向がみ られ た が有 意 の差 はなか った .

3.preening

図5に示 す よ うに cortisol群 で は対 照 群 に比 べ て ,既 に第 1試行 (21日令 )で低下 し資料 の解析 は困 難 であ るが ,第5試行 (37日令 ),第11試行(54日令 ) で は有意 の上昇 が認 め られ た. しか しなが ら全体 と し ての変動 のパ ター ンに は ambulationや rearinど のよ うな明確 な差 は認 め られなか った.

cortisoト21‑sulfate群 で は第2試行 (32日令 ) か ら第5試行 (37日令 ) まで対照群 よ り高値 (うち第5

Fig.3.Effectsofco山 sol(Fk)andcortisolsulfate(F‑S)(3mg, everyotherday)onmeanambulationscoresintheopenfield･

= ^{LCOntrOl(N=TO)}

0‑ ‑ 一･oF k3mg(N=10)

▲‑ ‑1▲Fs3lTlg(N二10)

.lu山V九6一▼P中S･JO>eJトS13○lE]+0Ldム∈nN

before 9 ll 13 16 18 22 21 26 29 33 35 3T 52exp day

■nJeCtion 30 39 50 58 730ostn0‑01doJ

･Significantincreaseintheactivitycomparedwithcontrol group(P<0.05byMann‑WhitneyUtest)

試行値 のみ有意 )を示 して い るが ,以後 の試行では対 照群 と同様 の変動 を示 し,全 体 と しての変動 パ ター ン に も明 らかな差 はなか った .

cortisol一群 と cPrtisoト21‑sulfate群 の間 の 変 動 パ ター ンに も有意 の変化 はなかっ､た .

しか しなが ら群内でみてみ ると.三者 ともに第1試

行値 に比べ ,第2以降の試行値 は高 い値 を示 し.試行 を重ね るごとに上昇傾向が認 め られた.

4.grooming

cortisol,cortiso卜2卜sulfate及 び対照 群 の3群 とも groomingの出現回数 は少 な く一 定 の傾 向 は 認 め られなか った.

Fig.4.Effectsofcortisol(Fk)andcortisolsulfate(F･S)(3mg･ everyotherday)onmeanrearing scoresintheopenfield･

SぎーtJIP●tJI○JL●一LJJnNbfore91113161822212629 338581

5

y

1■●h

group(*P<0.05b

yMann‑WhitneyUtest) Fig.5.Effectsofcortisol(Fk)andcortis

olsulfate(F‑S)(3mg, everyotherday)onmeanpreeningscoresintheopenfie ld.Sb!tNHJdIOJ●■ヒnN

P

26

533335;字

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･

5.defecation

cortisol及 び cortisol‑2卜sulfateの 両 群 は共 に 対照群 よ り低 い傾 向にあ ったが ,推計学的 に3群 問 に 有意 の変化 は認 め られなか った.又3群共 に試行 を重 ね るごとに減少 の傾向を示 した.

6.体重増加

図6に示す よ うに cortisol群 で は投与 後13日 よ り対照群 に比 べて有意 の低下 がみ られ ,体重増加抑制 は日を追 って著明 とな った.

他方 .cortiso卜2卜sulfate群 で は対 照 群 と の 間 に有意 の変化 は認 め られなか った

7.主要臓器重量

蓑 1に示す よ うに cotisol群 で は対照群 に比 べ て 胸腺 ,牌 .副 腎の各重量 に有意 の減少(Utest そ れ

ぞれP<0.005,0.02,0.05)が認 め られた . cortisoト2卜sulfate群 で は牌 ,副 腎 に有 意 の 差 は 認 め られなか ったが ,胸腺重量 に有意 の増加 (Utest

P<0.05)が認 め られた.

8.肝 グ リコーゲ ン,肝 トラ ンスア ミナーゼ及 び血 渡 コルチ コステ ロン

表2に示 す よ うに cortisol群 で は肝 グ リコゲ ン.

肝 トラ ンスア ミナーゼに有意 の増加(Utest そ れ ぞ れP<0.02,0.02)がみ られ .血祭 コルチ コス テ ロ ン は有意 の低下 (U testP<0.005)が認 め られた.

cortisoト2卜sulfate群 で は対照群 との間 に有意 の 変 化 は認 め られなか った .

9.抗炎症作用

蓑 3に示 す よ うに cortisol群 で は対 照 群 に比 べ

Fig.6.Effectsofcortisol(Fk)andcortisolsulfate(F‑S)(3mg, everyotherday)onbodyweightgain.

9 ll 13 15 †7 21 23 25 28 31 31 37 10 52●叩 d■y

辛 Significantinhibitionofweightgain comparedwith controlgroup(P<0.05byMann‑WhitneyU test)

Table 1 Effectsofcortisol(Fk)and cortiolsulfate on organwreight.

Treatmentrat●●s

｣ Abr(mg)enal Spl(een Thymus g) (mg) Fk 6 4.70±0.20 0.82±0.03 11±4*

** 0.15iO.05 F‑S 7 4.37±0.31 0.76±0.

07 16±4 0.19j=0.03 Control 6 4.50±0.35 0.79±0.10 15±4 0.19±0.

02 Mean±standarddeviation

Significantdifferen

cevscontrolwascalculated byMann‑Wh itneyU test:･‑p<

て木綿球 重量 の有意 の減少 が み られ たが,cortiso卜 21‑sulfate群 で は対照 群 との間 に有 意 の 差 は認 め ら れなか った .

Ⅱ.

1.cortisol及 び cortiso1‑21‑sulfate投 与 に よ る open field testにお いて は ambulationや

rearingな ど の exploratory behavior(探 索 行 動 ) は冗進 す るが ,他 のパ ラメー ターで は有意 の変化

は認 め られなか った .

2.cortisol投 与 で は糖 新生 ,匪 自異 化 , リ ンパ 組織萎縮 ,下垂 体抑制 ,抗炎症作用 などの glucoco･

rticoid作 用 が著明 で あ ったが,cortiso卜21‑sulfate 投 与 で は これ らの身 休 的 変 化 は全 く認 め られなか っ た .

〔Ⅱ〕eortisol及 び eortisoト2卜sulfateの 効 果 と日令との関係について

本 実 験 で は cortisol及 び cortisoト2卜sulfate の投与 によ り行動上及 び身体上 の変化 に幼若 ラ ッ トと 成熟 ラ ッ トで いか な る差 が あ るか を観察 した .

Ⅰ.実験方法

実験対象 は生後24日 の Wistar系 雄 ラ ッ ト42匹 (幼若 ラ ッ ト群 ) と生後45日の同系堆 ラ ッ ト30匹 (成 熟 ラ ッ ト群 )で あ る. これ らを実験 Ⅰと同様各 々3群

にわけ ,幼君 ラ ッ トで は生 後25日よ り生後43日 ま で , 成熟 ラ ッ トで は生後46日よ り61日まで隔 日に

1.第 1群 cortiso13mg

2.第2群 cortisoト2卜sulfate 3mg 3.L第3群 対照 と して溶媒 のみ1.Oml

を投与 し,その間 op̲en field testを 行 い , 終 了 後 断頭屠殺 し,臓器重量 ,肝 グ リコゲ ン,肝 トランス ァ ミナーゼ及 び血焚 コルチ コステ ロンを前回同様 の方 法 で測定 した .

Ⅱ.実故成績

1.幼 君 ラ ッ トにお け る成績 1)ambulation

図7に示 す よ うに cortisol群 で は第2試 行 (26 日令 ) よ り第6試行 (35日令 ) まで対照群 よ り増加 す る傾 向がみ られ ,なかで も第3試行 (28日令 )か ら第

5試行 (33日令 ) ま で 有 意 の 差 が 認 め られ た (U

testP<0.05).しか し以後 の試行 で は対 膿 群 と類 似 した変動 を示 した .

cortiso卜2トsulfate群 で は対照群 と比 べ て第 5試 行 (33日令 )以 降 すべての試 行 (第6試行値 を 除 く) で有意 の上昇 を示 した (U testP<0.05).

cortisol群 と cortisol‑2卜sulfate群 で は第6試 行 (35日令 ) まで は両群棟似 した変動 を示 した が ,第

Table 2 EffectsofCortisd(Fk)andCortisoISulfate(F‑S) onHepaficGlycogen,HepaicTransaminases, andPlasmaCorticosterone

Treatment No.ratsof(mg/glHeycgWepatogeittcnisse) (103UniGPTHepatt/gweic ttisse) (〟g/corPlt1asi0cos0mlplmateroneasm GOT

Fk 6 1964±598* 1832±512干 1432±250*

8.4±1.7** F‑S 7 850±336 1202士158

952±129 30.3±5.0 Control 6 710±314 1256±180 874± 86 33.5±8.7

Mean±StandardDeviation Significantdifference

vscontrolwascalculated byMann‑WhitneyU t

est:*‑P<0.02;**‑P<0.005.

Table3 Anti‑inflammatoryeffectsofcort

isolandcortisolsulfate Steroid totaldose

Noofrats Meandrycottonpe1‑. administrated (pmg)

let (mg,土S.D)

0 0 4 73.0±13.4

Corsuctiscolsodium inate Cortisolsu

7^試行 (38^{日令 )以 降 は} cortisol‑2卜sulfate^{群 が} 有意 の上昇 を示 した (U testP<0.05). cortisol, cortiso卜2卜sulfate及 び対照群 の3群 間 の分 散 分 析 の結果 .全体 を とお しての変動 パ ター ンには有意 の差 が認 め られた (F(2.39)‑3.26 P<0.025).

2)rearing

図8に示 す よ うに cortisol群 では第4試 行 (31

日令 ) と第5試行 (36日令 )で対照群 よ り有意 の増加 が認 め られた (U testP<0.05).しか しそ の他 の 試行で は対照群 と同 じ変化 を示 した.

cortisol‑2卜sulfate群 で は第4試行 (31日令 ) 以 降 において は,第6試行 (35日令 )を除 いたすべての 試行で対照群 よ り増加 す る傾 向 にあ り,なかで も第4 試行 (31日令 ).第5試行 (33日令 ),第7試行 (38日

Fig.7.Effectsofcortisol(Fk)andcortisolsulfate(F‑S)(3mg, everyotherday)onmeanambulationscoresofttyoung"

ratsintheopenfield.

+‑● control(n,14)

○‑‑･‑10 F日 mg(Tlと11)

▲‑ ･‑▲ Fs3mg(n1141 PBSJL

O^̲11

1

20 I;t･1I‑､

○

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'o''/./ノ ′ グ 甥 ㍉ T :.

TnE;:ti｡n 28 7 9 まま 3184 16 13,㌦ e.I:indaa.ya1 .a,

辛Significantincreaseintheactivitycomparedwithcontrol group(P<0.05byMann‑WhitneyUtest)

Fig.8.Effectsofcortisol(Fk)andcorltisolsulfate(F‑S)(3mg, everyotherday)onmeanrearingscoresof"young"rats intheopenfield.

08642

sEIuEJウaJlOJaqLAJnN

benflOerceTlon 2 4

28 9 主と 誌 ■6 芸 ,e.I:ind:ty&l d&,

･Significantincreaseinthe

activitycomparedwithcontrol group(P

令 ).第8試行 (40日令 )で有意 の上昇が認 め られ た (U testP<0.05).

cortisol, cortiso1‑21‑sulfate及 び対照群 の3群 間の分散 分 析 の 結 果 , 3群 の rearingの 変 動 パ ター ンには有意 の差 が認 め られた (F(2.39)‑3.78 P<0.025).

3)その他 の行動上 のパ ラメー ター

preeningで は3群 ともに頬似 した変動 を示 し全 経 過 を とお して基礎値 であ る第1試行値 よ り高 い値 を示

した .

defecationで は cottisol及 び cortisoト21‑sul･ fateの両群 は共 に対照群 よ り低 い傾向を示 し, 試 行 を重 ね る ごとに減少傾 向を示 した.

groomingは出現頻度 が きわめて少 な く,3群間 に 一定 の傾 向 はみ られなか った .

4)主要臓器重量

cortisol群 で は胸腺 ,牌 ,副 腎の各 重 量 に有 意 の 減少 (U testそれぞれP<0.002,0.005,0.05) が み られた .

cortisoト21‑sulfate群 で は胸腺 ,牌 ,副 腎 の各 重 量 に有意 の変化 はな く,む しろ胸腺重量 の増加傾向が 認 め られた .

2.成熟 ラ ッ トにお ける成績 1)ambulation

図9に示 す よ うに cortisol群 .cortisol‑2トsul･ fate 群 は共 に対照群 と類似 した変動 を示 し, 3群 間 に有意 の差 は認 め られなか った .また分散分析 の結 果 で も3群 間 に有意 の差 は認 め られなか った(F(2.2

7)‑0.147 P>0.05).

2)rearing

図10に示 す よ うに rearingで も ambulationと 同様 に3群 間 に有意 の変化 は認 め られなか った.

3)その他 の行動上 のパ ラメー ター

preeningは3群共 に類似 した変動 を示 し有意 の 変 化 は認 め られなか った .また defecationで も3群 間 に有意 の変化 は認 め られ なか った. groomingは 出現頻度 はきわめて少 な く.かつ3群 間 に一定 の傾向 は認 め られなか った.

4)主要臓器重量

表4に示 す よ うに cortisol群で は対 照 群 に比 べ て胸腺 ,牌 .副 腎 の 各 重 量 に有 意 の減 少 (U test それぞれP<0.005.0.02,0.05) が 認 め られ た が , cortiso1‑21‑sulfate群 ではそれ らに有意 の 変 化 は な

く,む しろわずかなが ら胸腺重量 の増加傾向がみ られ た .

5) 肝 グ リコゲ ン,肝 トランスア ミナーゼ及 び血焚 コルチ コステ ロン

表5に示 す よ うに cortisol群 で は肝 グ リコゲ ン, 肝 トランスア ミナーゼに有意 の上昇 (U testP<0.

02,0.005)がみ られ ,血焚 コルチ コステロ ンに有 意 の低下 (U testP<0.002)が認 め られた.

cortiso卜2卜sulfate群 で は三者共 に有 意 の 変 化 は なか った.

Ⅲ.

1.幼若 ラ ッ トにおける成績 は実験 Ⅰと同様 であ っ た. しか し ambulationにおよぼす影響 については

Fig.9.Effectsofcortisol(Fk)andcortisolsulfate(F‑S)(3mg, everyotherday)onmeanambulationscoresof"adult"rats intheopenfield.

下垂叩J●>■LトS一901CI○JI●一LLFnN

before 2

inj●ction 18 11 13 15 exp.diy