脳室周囲臓器

脳室周囲臓器
脳室周囲臓器の位置を示す図
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メッシュ	D066280
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神経解剖学の解剖用語 [Wikidataで編集]

脳室周囲器官（CVO ）（circum-：周囲の、ventricular：心室の）は、毛細血管レベルで血液脳関門（BBB）が存在する脳の他の部分とは異なり、広範で透過性の高い 毛細血管を特徴とする脳内の構造である。 ^{[1] [2] [3] [4]}「脳室周囲器官」という用語は、1958年にオーストリアの解剖学者ヘルムート・O・ホーファーが脳室系の周囲の構造に関して最初に提唱したが、^[5]血液中の染料が特定の小さなCVO領域に浸透することが20世紀初頭に発見された。^[6]迅速な神経液交換を可能にする透過性CVOには、脳弓下器官（SFO）、最後野（AP）、終板血管器官（VOLT、終板血管器官（OVLT）​​としても知られる）、正中隆起、下垂体神経葉、松果体が含まれます。^{[1] [7]}

脳室周囲器官は、血液と脳脊髄液に接触する第三脳室と第四脳室の周囲の正中線上の構造であり、中枢神経系と末梢血との間の特殊なタイプの伝達を促進する。 ^{[1] [8] [9]さらに、それらは}神経内分泌機能の不可欠な部分である。 ^{[10] [11]}透過性の高い毛細血管により、CVOは神経組織内のペプチドとホルモンが循環血液からサンプルを採取して分泌するための代替経路として機能することができる。 ^{[1] [12] [13]} CVOはまた、体液調節、心血管機能、免疫反応、渇き、摂食行動、生殖行動にも役割を果たしている。^{[1] [7]}

CVOは、恒常性機能と体水分バランスを担う感覚器官と分泌器官に分類できます。^{[3] [7]}感覚器官には、最後野、脳弓下器官、終板血管器官が含まれ、いずれも血液中の信号を感知し、その情報を神経的に他の脳領域に伝える能力があります。神経回路を通じて、全身循環から自律神経系に直接情報を提供します。^{[1] [10] [14] [15]}分泌器官には、交連下器官（SCO）、下垂体、正中隆起、松果体が含まれます。 ^{[7] [11]これらの器官は、脳環境と外部刺激の両方からのフィードバックを利用して、ホルモンと}糖タンパク質を末梢血に分泌する役割を担っています。 ^[7]

脳室周囲器官には毛細血管網が含まれており、密度と透過性は器官間でも器官内でも異なります。交連下器官の毛細血管を除き、ほとんどの脳室周囲器官毛細血管には透過性の内皮細胞層があります。 ^{[1] [16]}さらに、すべての脳室周囲器官には神経組織が含まれており、神経内分泌の役割を果たします。

脈絡叢にも透過性毛細血管がありますが、神経組織は含まれません。むしろ、その主な役割は脳脊髄液（CSF）を生成することであり、そのため通常はCVOとして分類されません。^[1]

感覚器官は最後野、終板の血管器官、脳弓下器官である。

最後野は、脳幹と脊髄の接合部付近の延髄尾部に位置する。^[16]ヒトおよび研究された他のほとんどの哺乳類では、第四脳室のどちらかの壁の腫れから構成される。 ^{[16] [17]しかし、}げっ歯類およびウサギ目では、最後野は、大脳辺縁部の背側に正中線構造を形成する。^{[18] [16]毛細血管の分布と形態を}組織学的に見ると、最後野には、毛細血管の透過性、血流速度、およびそれぞれの毛細血管床を通る血液通過時間に応じて分離された多数のサブ領域がある。^[2]

ヒトにおける最後野の機能については、ほとんどわかっていません。しかし、最後野が嘔吐の化学受容器誘発領域として機能しているという強力な証拠があります。 ^[19]これは、血液からの有害な刺激の存在によって引き起こされます。^{[17]また、最後野は、}アンジオテンシンがグルコース代謝、推定される遠心性神経活動、血圧制御、および渇きを刺激する部位であるという証拠もあります。 ^{[20] [21]}また、最後野には、心血管および呼吸活動の自律神経制御に関与する脳の領域に主要な遠心性およびマイナーな遠心性を送ることを可能にする統合能力があります。^{[17] [21]}

終板血管器官（ VOLT）は、感覚性脳室周囲器官（SFOおよびAPとともに）として分類され、^[13]、第三脳室の前壁に位置しています。^[22] CVOの特徴として、緊密な内皮血液脳関門がありません。^{[22] [23]}血管器官は、脳弓下器官（SFO）、正中視床前核（MnPO）領域、脳幹、さらには視床下部からの求心性入力によってさらに特徴付けられます。逆に、終板血管器官は、髄条および基底核への遠心性投射を維持します。^[14]

VOLTは、哺乳類の体液恒常性の維持における主要な役割を担っており、浸透圧感覚バランスを担う主要なニューロンが存在します。^{[23] [24]} これらのニューロンは、アンジオテンシンI型受容体を特徴としており、循環するアンジオテンシンIIによって水分摂取とナトリウム消費を開始するために使用されます。^[13]アンジオテンシン受容体に加えて、VOLTのニューロンは、一過性受容体電位バニロイド1、またはTRPV1と呼ばれる非選択的陽イオンチャネルの存在も特徴としています。^{[23] [24] TRPVファミリーには他の受容体もありますが、Ciura、Liedtke、およびBourqueによる研究では、高浸透圧感知は}TRPV4 ではなくTRPV1の機械的メカニズムを介して機能することが実証されました。^[23] 膨大な量のデータがあるにもかかわらず、VOLTの解剖学はまだ完全には解明されていません。

前述のように、終板の血管器官には浸透圧の恒常性維持を担うニューロンが存在する。^[24]さらに、VOLTの窓のある血管は、VOLTのアストロサイトとニューロンがさまざまな血漿分子を感知することを可能にし、その信号は脳の他の領域に伝達され、自律神経反応や炎症反応を引き起こす可能性がある。^[13]

実験では、哺乳類のVOLTニューロンはTRPV1非選択性カチオンチャネルの活性化によって高張性を伝達することが示されました。これらのチャネルはカルシウムに対して高い透過性があり、膜の脱分極と活動電位放電の増加を引き起こします。^[23]簡単に言えば、浸透圧の上昇はVOLTニューロンの可逆的な脱分極をもたらします。^[14] これは、TRPV1受容体を介してVOLTに対するANGの主に興奮性効果を通して見ることができます。この文脈では、VOLTニューロンは通常、-50〜-67 mVの範囲の静止膜電位と65〜360 MΩの範囲の入力抵抗を特徴としていることに注目する価値があります。^[14]

VOLT が体液恒常性の維持に果たす役割はよく理解されているものの、他の機能についてはあまり理解されていません。たとえば、VOLT は負のフィードバック機構を介してLH分泌の調節にも関与していると考えられています。 ^[14]また、VOLT は発熱物質が CNS で発熱反応を引き起こすメカニズムである可能性も考えられています。^[14]最後に、VOLT ニューロンは温度変化に反応することが観察されており、終板の血管器官がさまざまな気候の影響を受けていることが示されています。^[14]

脳弓下器官は、脳弓の下側に位置する感覚 CVO であり、脳室周囲器官の特徴であるBBBを欠いている。脳の第三脳室に突出し、高度に血管化された SFO は、特に毛細血管の密度と構造によって 3～4 の解剖学的領域に分けることができる。 ^{[25] [26]}中心領域は、グリア細胞と神経細胞体のみで構成される。対照的に、前部と尾部の領域は主に神経線維で構成されており、この領域ではニューロンとグリア細胞はほとんど見られない。^[14] ただし、機能的には、SFO は背外側末梢部と腹内側コアセグメントの 2 つの部分で見ることができる。^{[25] [27]}

SFOには多くの遠心性投射があり、視床下部外側核（視床下部上核（SON）と室傍核（PVN）で終わる繊維を含む）や、第3脳室前核（AV3V）（VOLTと正中視床下部前野で終わる繊維を含む）など、心血管調節に関与する領域に遠心性投射を送信することが示されている。^{[14] [28]}これらすべての接続の中で最も重要なのは、SFOの室傍視床下部核への投射であると思われる。^[27] 機能的関連性に基づいて、SFOニューロンは、非選択的陽イオンチャネルを特徴とするGE、またはカリウムチャネルを特徴とするGIのいずれかに分類できます。^[28] SFOの求心性投射は様々な遠心性接続ほど重要ではないと考えられていますが、それでも脳弓下器官が不確帯と弓状核からシナプス入力を受け取ることは注目に値します。^[29]

脳弓下器官の解剖学の研究はまだ進行中ですが、血液の通過時間が遅いことが脳弓下器官の感覚機能を促進し、血液中の信号が透過性毛細血管に浸透して血圧と体液の調節に影響を与える接触時間を増加させる可能性があることを示す証拠があります。 ^[26]この観察結果は、脳弓下器官のニューロンが本質的に浸透圧感受性であることが示されているという事実と一致しています。^{[14]最後に、脳弓下器官の}静止膜電位は-57～-65 mV の範囲に 維持されることが立証されています。 ^[14]

脳弓下器官は、浸透圧調節、^{[27] [29]}心血管調節、^[27]など、多くの身体機能に関与しています。高張刺激と低張刺激の両方が浸透圧反応を促進しました。この観察は、 SFO が血圧の維持に関与しているという事実を実証しました。SFO ニューロンは ANG のAT1受容体を特徴としており、 ANGによって活性化されると興奮性反応を示し、血圧を上昇させます。^[14] ただし、 SFO を介した飲水反応の誘導は、ペプチドANPによって拮抗される可能性があります。^[14]追加の研究により、脳弓下器官は、心血管制御に関連する下行性自律神経経路を介して血圧を正常な生理学的限度内に維持するためにレプチンが作用する重要な媒介物である可能性があることが実証されています。^[14]

最近の研究では、エネルギーの調節に特に重要な領域として、脳弓下器官に焦点が当てられています。脳弓下ニューロンが広範囲の循環エネルギーバランス信号に反応し、ラットの脳弓下器官への電気刺激が食物摂取につながるという観察結果は、脳弓下器官がエネルギー恒常性において重要であることを裏付けています。^[28]さらに、脳弓下器官は、循環するブドウ糖濃度を常に監視できる唯一の前脳構造であると考えられています。^[28]このブドウ糖への反応性は、脳弓下器官がエネルギー恒常性の調節器として不可欠な役割を果たしていることを裏付けるものです。^[28]

交連下器官（ SCO）は、脳水道の前入口付近の後交連の腹側表面に位置する小さな分泌器官である。^{[1] [30]}他の CVO とは異なり、透過性の高い毛細血管を持たない。^[1]脳室系に関連する神経内分泌構造としての役割により、SCO は CVO として分類される。^[1]分泌機能に関連して、SCO は部分的に上衣細胞で構成される。^{[1] [30]}これらの上衣細胞は、分泌物質を含み繊毛で覆われた細長い細胞体によって特徴付けられる。^{[1] [30]}これらの中で最も顕著なものは、糖タンパク質 SCO スポンジンである。^[31]

SCOの機能の一つは、糖タンパク質SCOスポンジンの分泌であり、これが第三脳室に放出され、そこで凝集してライスナー線維を形成する。^[32]ライスナー線維は、シルビウス中脳水道を尾側に向かって進み、脊髄で終わる長い線維性突起である。^{[1] [30]}この線維は、シルビウス中脳水道の開通性の維持に寄与していると考えられている。^[30]

交連下器官の機能はまだ調査中ですが、^[1]浸透圧調節とともに、アルドステロン分泌と脳脊髄液解毒のメカニズムの一部である可能性があります。^[32]交連下器官は多くのシステムによって神経支配されており、最も一般的なものは水分とナトリウムの摂取に影響を与えるセロトニン作動系に関連しています。水分が不足すると、交連下器官への神経支配も減少します。交連下器官への入力が減少すると、RF産生が著しく減少します。この発見は、交連下器官とそれに関連するライスナー線維が、体液電解質バランスと水分恒常性の不可欠な部分であることを示唆しています。^[32]

下垂体は下垂体前葉、下垂体中間葉、下垂体後葉（それぞれ下垂体前葉、神経下垂体（または神経葉）とも呼ばれる）に分かれています。^{[1] [33]}それぞれが独立した内分泌器官として機能します。

下垂体神経葉は、視床下部の細胞体から漏斗部を通って直接伸びる軸索投射で構成されています。^[33]神経液性調節下でオキシトシンとバソプレシンを分泌するため、神経機能と分泌機能の両方を備えた脳室周囲器官として適しています。^[1]

下垂体前葉には口腔外胚葉由来の非神経分泌細胞が含まれており、下垂体門脈循環を介して視床下部の正中隆起から放出される「放出ホルモン」によって間接的に制御されます。

中間葉（中間部とも呼ばれる）は、視床下部の神経制御下でメラノサイトを刺激するホルモンを合成し分泌する。 ^[34]通常は脳室周囲器官には含まれない。^[1]

下垂体は頭蓋底の蝶形骨のトルコ鞍に位置している。 ^[35]

正中隆起（ME）は視床下部の下部にあり、第三脳室の腹側にある。一部の文献ではMEをCVOとして記載していないが、脳室周囲臓器であると考えられる場合は分泌器官として分類される。正中隆起には窓のある毛細血管が多く存在し、タンパク質や神経ホルモンの通過を可能にしている。より具体的には、正中隆起は脳脊髄液と末梢血液供給の間で神経ホルモンを輸送することを可能にする。^[36]正中隆起を構成する主要な細胞型は、タニサイトと呼ばれる特殊な上衣細胞である。これらは、高分子を中枢から末梢神経内分泌系に選択的に通過させる器官の能力に寄与している。^{[12] [36]}両側視床下部弓状核の腹内側領域は比較的高い毛細血管透過性を示し、この核がホルモンシグナルを感知し神経伝達するための瞬間的な調節的役割を果たしている可能性があることを示している。^[37]

タニサイトは第三脳室の底に並び、視床下部の奥深くまで伸びる単一の長い突起が特徴です。タニサイトは進化の過程で中枢神経系の放射状グリア細胞と結び付けられてきました。正中隆起のタニサイトは、多くの場合、窓のある末梢毛細血管に沿って見られます。毛細血管に密集し、第三脳室と正中隆起の間にシールを形成します。このシールはタニサイト間に見られる密着結合によるもので、正中隆起と第三脳室の間の分子の移動を制限する役割を果たします。^{[12]正中隆起は、正中隆起と下垂体前葉の間の}GnRH輸送にも密接に関係しています。GnRH ニューロンの神経突起は実際には正中隆起で終わり、門脈血系への放出を可能にします。^{[38] [39]}

松果体の形態は、哺乳類間で大きく異なります。この腺の最も一般的な分類は、間脳と第三脳室に対する位置、および大きさと形を考慮に入れています。^[40]これらの条件下では、ヒトの松果体はA型に分類されます。 ^[40] A型松果体は、間脳の後部に近い位置にあります。脳の正中線から1〜2mm以内に位置しています。^[40] 松果体は、妊娠2ヶ月目に発達し始めます。平均的な成人では、寸法は次の通りです。長さ5〜9mm、幅1〜5mm、厚さ3〜5mm。平均重量は100〜180mgです。^{[40]松果体は、小さな葉でできた中心核と、}ニューロン が拡散して分布している皮質で構成されています。松果体の主な細胞型は、狭義の松果体細胞である。このタイプの細胞は、顕著な核と顆粒状の外観を有する。^[40]

松果体の血管新生レベルは高い。^[41]松果体は後中脳の脳動脈から派生した後脈絡膜動脈の枝から大量の血液供給を受ける。^{[40] [41]}

松果体は、中枢神経系の線維に加えて、末梢の副交感神経系と交感神経系の線維によって支配されている。 ^[42]関与する最も重要な線維セットは、上頸神経節からの無髄 節後交感神経線維であり、これは両側の交連神経も形成する。^[40] 2番目の線維セットは、交連脚を介して前方から松果体に入る。^[40] 3番目の線維セットは有髄であり、腹外側松果体路を形成する。^[40]

松果体は分泌器官と考えられており、その活動は概日リズムを示しています。^[42]その主な機能であるホルモンメラトニンの分泌は、視交叉上核の主要な概日リズムペースメーカーからの入力がないときには休止しています。^[40]メラトニンの生成は、前述の概日リズムのタイミングによって制御され、光によって抑制されます。^[40]松果体腫瘍は性的発達に影響を及ぼす可能性がありますが、^[40]そのメカニズムはまだ確立されていません。

松果体ではメラトニン以外のペプチドも検出されています。これらは「松果体ペプチド神経支配」と呼ばれる神経支配のタイプに関連している可能性が最も高いです。^[40]これらには、バソプレシン、オキシトシン、VIP、NPY、ペプチドヒスチジンイソロイシン、カルシトニン遺伝子関連ペプチド、サブスタンスP、ソマトスタチンが含まれます。^[40]