Matsumura, Ryusei

Takahashi, Sumio

Takeuchi, Sakae

Okayama University Digital Information Repository

α-Melanocyte-Simulating Hormone Stimulates Prolactin Secretion

Okayama University Scientific Achievement Repository

26寄 稿α-メラノサイ ト刺激ホルモンによるプロラクチン分泌の促進作用一下垂体中葉による前葉機能の制御機構-高 橋 純 夫 ･松 村 龍 成 ･竹 内 栄岡山大学理学部生物学科生体制御科学講座はじめに晴乳類の下垂体前葉細胞の機能発現は,視床下部ホルモンや下垂体ホルモンの標的器官から分泌される末梢ホルモンによって制御 されている｡ その一方､下垂体内には､下垂体由来の成長因子等による局所的な制御機構,すなわち ｢下垂体内制御機構｣があると考えられる(Schwartz,2000;Takahashi,2004)0 ｢下垂体内制御機構｣ は,視床下部･標的器官系による中軸的制御機構 とは独立に機能するのではなく,相互に情報を交換 し協調的に下垂体機能の制御にあたると考えられる｡この ｢下垂体内制御機構｣は､下垂体前葉に認められる機構であり､実例 としてマウス下垂体の成長ホルモン産生細胞において発現 しているインス リン様成長因子 Ⅰ(IGF-Ⅰ)に着 目し,副 腎皮質刺激ホルモン(ACTH)産生細胞の機能制御を明らかに した(Hondaeta1.,2003).本稿では､下垂体中葉ホルモンであるα-メラノサイ ト刺激ホルモン (α-MSH)が､前葉ホルモンの一つであるプロラクチン分泌を促進することを示 し､下垂体中葉による前葉機能の局所的制御機構の実例を紹介 していきたいOα-MSH､β-MSH,γ-MSHおよびACTHは､プロオビオメラノコルチンを前駆体とするホルモンで､メラノコルチンと総称 される｡ ラットやマウスの下垂体前葉においてはACTHが､下垂体中葉においてはα-MSHが産生されている｡ 下垂体中葉由来のα-MSHの生理的な役割は不明であったが､我々の研究も含めて最近の研究によりα-MSHが下垂体前葉機能の制御に関係することが明らかになってきた｡メラノコルチンは､メラノコルチン受容体を介して様々な生理作用を制御 している｡ メラノコルチン受容体には 5種類のサブタイプがあり､マウスの下垂体前葉にはメラノコルチン 3受容体(MC3-氏)が発現 している (Morookaela1.,1998)0我々は､1'DSl'tuhybridizationと免疫組織化学の併用により､マウス下垂体前葉における MC3-氏mRNA発現細胞を解析 したところ､プロラクチン産生細胞 と成長ホルモン産生細胞にMC3-RmRNAが発現 していることがわかった (Matsumuraeta1.,2003)｡このことから､α-MSHはプロラクチン産生細胞に発現するMC3-Rを介してプロラクチン産生細胞の機能を制御することが示唆される｡ そこで､本稿においてはα-MSHのプロラクチン産生細胞に及ぼす作用について､マウス下垂体前葉の初代培養系を用いて解析をした｡また､MC3-Rとメラノコルチン4受容体 (MC4-R)の特異的阻害剤である SHU9119(Schiothet81.,1999)を用いて､α-MSHが作用する受容体の種類を解析 した｡材料と方法マウス下垂体前葉細胞の初代培養2-3ケ月齢の ICR系雄マウスから下垂体前葉を採取 した｡下垂体前葉細胞を0.5% トリプシンと EDTAにより単一細胞に解離 した(Oomizueta1.,1998)｡前葉細胞は､Dulbecco改変の Eagle培地とHamのF12培地を 1対 1に混合 した培養液を用いて無血清的に培養 した｡RNA抽出とMC3-氏mRNAの解析下垂体か ら RNA を ChomczynskiandSacchi(1987)の方法により抽出しNorthern分析を行った｡プローブは 32p-dCTP標識されたマウス MC3-冗cDNAを用いた｡プロラクチンの定量培養液 中のプ ロラクチンは､米国 NationalHormoneandPituitaryProgram(NHPP)より供与されたキッ トを用いて酵素免疫定量法により測定した｡プロラクチンはビオチンで標識 し､プロラクチ ン量 は ､NHPP供 与の標 準品 (NIDDK-mpRL-Rp-AFP-6467C)の重量で表 した｡DNA合成細胞 とプロラクチン産生細胞の検出下垂体前葉細胞は､24ウェルの培養プ レー トを用い､poly-L-1ysine (SigmaChemicalCo.)により表面処理 したカバーガラス上で培養 した｡DNA合成細胞はbromodeoxyuridine(BrdU)の核-の取 り込みを免疫組織化学的に検出することにより同定 し､プロラクチンは免疫組織化学的に検出した(Oomizueta1.,1998)O BrdUの検出には､272.7kb-露 ･夢図 1 成獣雌マウスにおけるMC3-RmRNAのNorthertn分析による解析アマシャム社製キットを用い､プロラクチンの検出にはシキボウ製抗マ ウス ･プロラクチン抗体(mp-001P) を用いた｡ホルモン処理と MC3-R と MC4-Rの特異的阻害剤SHU9119処理培養開始 2日目から下垂体前葉細胞にα-MSH(SigmaChemicalCo,)を添加 した｡ α-MSH作用の時間的変化を調べるために､6時間ごとに培養液を採取しプロラクチン含量を定量 した｡SHU9119(phoenixPharmaceuticals,Inc.) は､培養液に溶解 して下垂体前葉細胞に作用させた (10~6M)0下垂体前葉細胞の計測と統計処理カバーガラス上で培養 した下垂体前葉細胞を免疫組織化学的染色後に光学顕微鏡を用いて､各カバーガラスより 1000細胞以上を観察し免疫陽性細胞を調べた｡データは分散分析法とDunnettの多重比較により解析 した｡ α-MSH のプロラクチン分泌の促進効果の解析については､処理群 と対照群の比較は Studentの tテス トを用いたO結果下垂体前葉細胞における MC3-RmRNAの発現成獣雌マウスの視床下部､下垂体前葉および下垂体中 ･後葉から RNAを抽出 し､MC3-RmRNAの発現をNorthern分析 した｡下垂体前葉および下垂体中 ･後葉には視床下部に発現するmRNAと同サイズ(2.7kb)の MC3-氏mRNAが発現することがわかった (図 1) 0α-MSHのプロラクチン分泌に及ぼす効果の解析成獣雄マウスから採取 した下垂体前葉細胞を用いて､α-MSH のプロラクチン分泌に及ぼす効果を解析 した｡ α-MSH (lo一aM)を培養液に添加 し6時間毎のプロラクチン分泌量を測定した｡? ? ?? ? ???? ???????????????? ??????? ???? ? ???? ?????･61) 0-6 6-12 12-1818-24時間0 10-105x10-1010-95x10-910･8α-MSH(M)図 2 マ ウス下垂体前葉細胞におけるα-MSHによるプロラクチン分泌の促進作用の解析(A) α-MSH(10ー8M)を投与し (0時)､6時間毎のプロラクチン濃度 を測定 した｡ # :pく0.05,投与前の値 と有意の差 ;*:pく0.05,対照群 と有意の差(B) α-MSH投与 6時間後におけるプロラクチン濃度の解析 *:pく0.05,0Mと有意の差α-MSH処理によって､培養液中のプロラクチン濃度は､0-6時間と6-12時間において対照群に比較 して有意に増加 していた (図 2A,pく0.05)0また､α-MSH処理 6時間後におけるα-MSHの用量作用についても調べたところ､ α-MSH添加量の増加につれてプロラクチン濃度は増加 していた(図 2B)028?????? ?? ??? ? ? ?? ? ????????????? ? ?-:-こ=-i:i-:-:L=:I-;_I=-:: =--図 3 SHU9119によるα一MSHのプロラクチン分泌促進作用の阻害の解析*:pく0.05,対照群 (control)と有意の差MC3-Rの阻害剤 sHU9119によるα-MSH作用の阻害α-MSH のプロラクチン分泌促進作用に及ぼすsHU9119作用を解析 した (図 3).SHU9119(10~6M)は､単独ではプロラクチン分泌に効果はなかったが､ α-MSH(10~8M) によるプロラクチン濃度の増加を阻害 した｡α-MSHのプロラクチン細胞の増殖作用α-MSH のプロラクチン細胞の増殖に及ぼす効果を解析 した｡培養 した下垂体前葉細胞には､核に BrdU を取り込んだプロラクチン産生細胞が観察され (図4A;矢印)､プロラクチン産生細胞が､DNAを合成 し､分裂 していることが示された｡ α-MSH は BrdU の核-取 り込んだプロラクチン産生細胞数を有意に増加 させた (図48,pく0.05)0sHU9119 (10-6班)は､単独では効果はなかったが､α-帆SH (10-8M)によるプロラクチン産生細胞のDNA合成細胞数の増加を阻害 した (図4C)0考察ラットにおいて下垂体中 ･後葉にプロラクチン分泌 を促進する因子が存在 し (MuraiandBen-Jonathan,1990;Ellerkmann etall,1991)､その促進因子の候補物質として α-MSHが考えられてきた (Hilleta1.,1993)｡本研究によりメラノコルチンの一つであるα-MSHが､下垂体前葉のプロラクチン産生細胞に発現するMC3-Rを介 して､プロラクチンの分泌を刺激するとともに DNA合成を促進することが明らかになった｡? ?ー ? ??? ? ? ?????????????????????? ???? ??? ?????? ー? ????? ? ????????? ??? ???? ???? ?? ???? ???? ?? ??【 ? ? ??ー0 10-10 10~9 10~8α-MSH(M)-:-I:-I-i:i-:-I:;I-;-fli-,I:-L図4 (A)BrdUを取 り込んだプロラクチン産生細胞(矢印) スケールは 20〝m,(B)α-MSHによるプロラクチン産生細胞におけるDNA合成促進作用の解析*:pく0.05,対照群 と有意の差(C)sHU9119によるα-MSHのプロラクチン産生細胞における DNA合成促進作用の阻害の解析*:pく0,05,対照群 (Control)と有意の差29MC3-Rは､α-MSHをリガン ドとするメラノコルチン受容体の一つである｡ MC31Rは､視床下部ニューロンに発現することが知られていたが､本研究により､下垂体前葉､中 ･後葉においても視床下部に発現する mRNAと同じサイズの MC3-RmRNAが検出されたことから､下垂体細胞においても視床下部ニューロンと同じMC3-Rが発現 していることが示唆された｡IDS1'tuhybridizationを用いた我々の解析により､前葉においては､α-帆SHはプロラクチン産生細胞と成長ホルモン産生細胞に発現し､中 ･後葉においては中葉のα-MSH産生細胞 に発現 してい る こ とが わ か ってい る(Matsumuraeta1.,2003)｡したがって､α-MSHはプロラクチン産生細胞に直接作用 してプロラクチン分泌や細胞増殖を制御 していることが示唆される｡成長ホルモン産生細胞や α-MSH産生細胞にもMC3-Rの発現が示唆 されるが､両細胞におけるα-MSHの生理作用は不明であり今後の解析が必要である｡晴乳中のラットにおける吸飲刺激によるプロラクチン分泌の増加はα-MSHによることが報告されている (Hilleta1.,1991) O さらに､発情ホルモンによるプロラクチン分泌の増加には､下垂体中 ･後葉が存在することが必要である (MuraiandBen-Jonathan,1990)｡本研究では､下垂体細胞培養系においてα-MSHは用量依存的にプロラクチン分泌を促進 し､α-MSH作用は投与後 12時間まで認められることを初めて明らかにしたものであり､本研究の結果は､α-MSHが生理的なプロラクチン分泌促進因子であることを強く支持 している｡α-MSHは､プロオビオメラノコルチンよりプロセ ッシングにより生成される｡ 下垂体においては､α-MSHは主に中葉細胞で産生 されるC 中葉のα-MSHの合成と分泌は視床下部の ドー パ ミンによって制御 されている｡ 中葉で分泌されたα-MSHは､中葉から前葉に流れる血管系 (Murakamieta1.,1985)を経由して前葉に運ばれ､前葉細胞機能を制御すると考えられる｡晴乳中の雌ラットではプロラクチン産生細胞数が増加 し､プロラクチン分泌も高まっている｡ 晴乳中の雌マウスの下垂体中 ･後葉のプロオビオメラノコルチンmRNAを定量したところ､非晴乳中のマウスに比較 して有意に増加 していた(未発表)0このことから､晴乳中の雌マウスではα-MSHの産生が増加 していることが推察され､このα-MSHの増加が下垂体前葉からのプロラクチン分泌の冗進やプロラクチン産生細胞の増加に関係 していると考えられる｡本稿では､下垂体中葉由来のα-MSHが､前葉のプロラクチン産生細胞の機能を制御する機構が存在する可能性を示 した｡プロラクチンの分泌は､主に視床下部弓状核 ドー パ ミンと発情ホルモンにより制御されている｡ 中葉のα-MSHによる制御機構は､晴乳時などの大量なプロラクチン分泌が必要なときに､プロラクチン産生細胞数を増加 させ､プロラクチン分泌を高める補助的な機構であると考えられる｡ 我々は､｢下垂体内制御機構｣として､前葉内における細胞間の局所制御機構を明らかにしてきたが､本稿ではさらに中葉と前葉の間に機能的相関が存在する可能性を示唆 した｡引用文献Ellerkmann E, Nagy GM, Frawley LS: Rapidaugmentation of prolactin cell number andsecretory capacity by an estrogen-inducedfactor released from the neurointermediatelobe.Endocrinology129:838-842(199DHillJB,NagyGM,FrawleyLS:Sucklingunmasksthestimulatoryeffectofdopamineonprolactinrelease:possible rolefor α-melanocyte-Stimulatinghormoneasamammotroperespon-siveness factor. Endocrinology 129:843-847(1991)HillJB,LacyER,NagyGM,GorcsTJ,FrawleyLS:Does α一melanocyte-Stimulatinghormonefromtheparsintermediaregulatesuckling-inducedprolactinrelease?Supportiveevidencefrommorphologlcal and functional studies.Endocrinology133:299卜2997(1993)HondaJ,ManabeY,MatsumuraR,TakeuchiS,Takahashi S: Insulin-like growth factorTregulates prooplomelanocortin and growthhormonegeneexpressioninthemousepituitarygland.∫Endocrinol178:7卜82(2003)Matsumura R, Takagi C,KakeyaT,Okuda K,Takeuchi S, Takahashi S: α - Melanocyte-stilulating hormone stimulates prolactinsecretion through melanocortin-3 receptorsexpressedinmammotropesinthemousepituitary.Neuroendocrinology78:96-104 (2003)MorookaY,OomizuS,TakeuchiS,TakahashiS:Augmentation of prolactin release by α一melanocyte stimulating hormone is possiblymediatedbymelanocortln3TeCeptOrSin themouse anterior pituitary cells. ZooI S°i15:567-572(1998)MuraiI,Ben-JonathanN:Acutestimulationofprolactinreleasebyestradiol:mediationbythe posterior pltuitary. Endocrinology126:3179-3184(1990)30Murakami T, Ohtsuka A, Taguchi T, Kikuta A,Ohtani 0: Blood vascular bed of the ratpituitary intermediate lobe, with specialreference to its development and portaldrainage into the anterior lobe. A scanningelectron microscope study of vascular casts.Arch Histol ]pn 48:69-87 (1985)Oomizu S, Takeuchi S, Takahashi S: Stimulatoryeffect of insulin-like growth factor I onproliferation of mouse pituitary cells inserum-free culture. ] Endocrinol 157:53-62(1998)Schioth HB, Muceniece R, Mutulis F, BouifrouriAA, Mutule I, Wikberg ]E: Furtherpharmacological characterization of theselective melanocortin 4 receptor antagonistHSOI4: comparison with SHU9119. Neuropeptides33:191-196 (1999)Schwartz ]: Intercellular communication in theanterior pituitary. Endocr Rev 21:488-513(2000)Takahashi S: Intrapi tui tary regulatory systemof proliferation of mammotrophs in thepitui t ary g1and. Zoo 1 Sci 21: 60 1-611 (2004)

α-Melanocyte-Simulating Hormone Stimulates Prolactin Secretion

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Okayama University Digital Information Repository

Okayama University Scientific Achievement Repository