脈動性分泌
Pattern of chemical secretion in cells and tissues

脈動性分泌は、さまざまな細胞や組織で観察される生化学現象であり、化学物質が規則的な時間パターンで分泌されます。このように放出される最も一般的な細胞産物は、ホルモンや神経伝達物質などの細胞間シグナル伝達分子です。脈動的に分泌されるホルモンの例には、インスリン、甲状腺刺激ホルモン、TRH、性腺刺激ホルモン放出ホルモン(GnRH)、成長ホルモン(GH) などがあります。神経系では、中枢パターン発生器からの振動活動に脈動性が観察されます。心臓では、ペースメーカーが脈動的に機能し、分泌することができます。脈動性分泌パターンは、発達や生殖などの重要な生命活動に必要な繊細な恒常性バランスを維持するために、多くのホルモンの機能に重要です。特定の周波数における濃度の変動は、ホルモン機能にとって極めて重要である可能性があります。これは、 GnRHアゴニストの例からも明らかです。GnRHアゴニストは、持続的な（持続的な）刺激に対する反応として、GnRH受容体の著しいダウンレギュレーションにより、その機能阻害を引き起こします。脈動性は、標的組織を目的のホルモンに対して感作させ、受容体をアップレギュレーションすることで、反応の改善につながる可能性があります。この反応の亢進は、動物の環境適応を向上させ、進化的保持を促進した可能性があります。

脈動性分泌は、そのさまざまな形態において、次のような場合に観察されます。

神経内分泌の脈動

ホルモン放出に対する神経系の制御は視床下部を拠点としており、ここから室傍核と弓状核に分布するニューロンが発生する。[1] これらのニューロンは正中隆起に投射し、そこから視床下部と下垂体をつなぐ下垂体門脈系に放出ホルモンを分泌する。そこで、ニューロンは 4 つの HPG 軸を介して内分泌機能を指示する。[1] 最近の研究は、断続的に放出されることが観察されている多くの下垂体ホルモンに先立って、視床下部から関連する放出ホルモンが同様の脈動様式で脈動分泌されているという証拠を示し始めている。黄体形成ホルモン(LH) や卵胞刺激ホルモン(FSH) で観察されるような下垂体ホルモンの脈動に関連する細胞メカニズムに関する新たな研究は、ゴナドトロピン放出ホルモン(GnRH)が下垂体血管に同様に脈動することを示している。[2] [3]

黄体形成ホルモンと卵胞刺激ホルモン（HPG軸）

LHは、下垂体門脈系へのGnRH放出に反応して、FSHとともに下垂体から放出されます。 [4] 脈動性GnRH放出は脈動性LHおよびFSH放出を引き起こし、これにより、優れたフィードバックループの要件に従って、生物学的に利用可能な性腺ホルモン（男性ではテストステロン、女性ではエストラジオール）の適切なレベルが調整・維持されます。 [3] 女性では、生殖期間中のLHレベルは通常1～20 IU/Lであり、18歳以上の男性では1.8～8.6 IU/Lと推定されます。[5] [6] [7]

副腎皮質刺激ホルモンとグルココルチコイド（HPA軸）

グルココルチコイド（ヒトの場合は主にコルチゾール）の規則的な脈動は、ストレス反応の一部としての放出に加えて、概日周期パターンに従って副腎皮質から定期的に放出されます。[8] [9]コルチゾールの放出は超日周期を形成する高頻度の脈動に従い、振幅がその放出の主な変動であるため、信号は振幅変調されます。[8] グルココルチコイドの脈動は概日周期に従うことが観察されており、最高値は起床前と予想される食事時間前に観察されています。[8] [9]この放出振幅のパターンは、脊椎動物全体で一貫していることが観察されています。[9] ヒト、ラット、およびヒツジで行われた研究でも、結果として生じるコルチコステロイドの脈動の直前に副腎皮質刺激ホルモン（ACTH）の同様の概日周期パターンが観察されています。[8] 現在、観察されるACTHとグルココルチコイドの脈動は副腎皮質刺激ホルモン放出ホルモン（CRH）の脈動を介して駆動されているという仮説が立てられているが、CRHの測定が困難なため、これを裏付けるデータはほとんど存在しない。[8]

甲状腺刺激ホルモンと甲状腺ホルモン（HPT軸）

甲状腺刺激ホルモン（TSH）濃度の概日リズムと超日リズム。SimThyrで作成されたシミュレーション時系列。

甲状腺刺激ホルモン（TSH）の分泌パターンは、インフラディアンリズム、概日リズム、超日リズムによって形成される。インフラディアンリズムは主に、甲状腺機能の季節性を反映した年周変動によって表される。 [10]概日リズムは、真夜中頃に分泌がピーク（頂点期）となり、正午頃と午後の早い時間に最低濃度となる。 [11] [12]トリヨードチロニンでも同様のパターンが観察されるが、位相がずれている。[12]脈動放出は、24時間あたり約10回の脈動でTSH濃度の超日リズムに寄与する。[13] [14] [15]重症非甲状腺疾患症候群（TACITUS）では、概日リズムと超日リズムの振幅が低下する。 [16] [17]

現代の理論では、下垂体前葉内のTSH分泌を制御するオートクリンおよびパラクリン（超短波）フィードバック機構が、その脈動性の進化に寄与する主要な要因であると仮定されている。 [18] [19] [20]

インスリン

ランゲルハンス島からのインスリンの放出は3～6分周期で脈動する。[21]

個々のβ細胞からの脈動的なインスリン分泌は、細胞内のカルシウム濃度の振動によって駆動されます。接触のないβ細胞（すなわちラゲルハンス島外）では、これらの振動の周期はかなり変動します（2～10分）。しかし、ランゲルハンス島内では、ギャップジャンクションで繋がれた近接するβ細胞間の電気的結合によって振動が同期し、周期はより均一になります（3～6分）。[21] ギャップジャンクションに加えて、パルスの調整はATPシグナリングによって制御されます。膵臓のα細胞とβ細胞も同様の脈動的な様式で分泌因子を共有しています。[22]

参考文献

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