鋤鼻器官

鋤鼻器官
長さ 28 mm のヒト胎児の鼻腔の前部断面 (右側に鋤鼻器官のラベルが貼られている)
詳細
前駆	鼻プラコード
リンパ	ノード
識別子
ラテン	鋤鼻器官
メッシュ	D019147
TA98	A06.1.02.008
TA2	3141
ＦＭＡ	77280
解剖学用語 [Wikidataで編集]

鋤鼻器官（VNO ）またはヤコブソン器官は、様々な四肢動物の口蓋（硬口蓋）のすぐ上の鼻腔内の鼻中隔の軟部組織に位置する一対の補助嗅覚器官である。[1] この名称は、鼻中隔の不対の鋤骨（ラテン語のvomer「鋤の刃^」から、その形状に由来）に隣接しているという事実に由来している。これは全てのヘビとトカゲに存在し、機能しているほか、猫、犬、牛、豚、一部の霊長類を含む多くの哺乳類に存在している。一部の人間にはVNOの物理的な名残があるかもしれないが、それは退化しており機能しない。

VNO には感覚ニューロンの細胞体が含まれており、環境から運ばれてくる特定の非揮発性(液体)有機化合物を検出する受容体を備えています。これらの化合物は、獲物、捕食者、および交尾相手候補から放出される性フェロモンと呼ばれる化合物から放出されます。VNO が活性化されると、これら 3 つのうちのいずれかの存在に対する適切な行動反応が引き起こされます。

VNOニューロンは、特定の化学物質がGタンパク質共役受容体に結合することで活性化されます。VNOニューロンは、V1R、^{[2] [3] [4]} V2R、およびFPR ^{[5] [6]}と呼ばれる3つのファミリーの受容体を発現しています。これらのニューロンからの軸索は、脳神経ゼロ（CN 0）と呼ばれ、副嗅球に投射します。副嗅球は、扁桃体と分界条床核を標的とし、さらに前視床下部に投射します。これらの構造が副嗅覚系を構成します。

VNOは一部の哺乳類でフレーメン反応を引き起こし、液体の有機化学物質を臓器に導くのに役立ちます。VNOは1732年以前にフレデリック・ルイシュによって発見され、その後1813年にルートヴィヒ・ヤコブソンによって発見されました。 ^[7]

鼻中隔は鼻腔の底部にあります。鼻中隔によって2つに分かれており、両側には細長いC字型または三日月型の腔があります。鼻腔の底部に通じる骨または軟骨のカプセル内に包まれています。^[8]

鋤鼻受容ニューロンは、嗅球から副嗅球（AOB）（別名鋤鼻球）まで伸びる軸索を持っています。これらの感覚受容器は、三日月状の腔の内側の凹面にあります。腔の外側の凸面は、非感覚繊毛細胞で覆われており、基底細胞もそこにあります。腔の背側と腹側には鋤鼻腺があり、鋤鼻腔を液体で満たしています。腔の隣には血管があり、拡張したり収縮したりして、刺激を腔に伝える血管ポンプを形成しています。鼻孔内の鼻腔底に通じる細い管が、刺激化学物質が到達する唯一の方法です。

胚発生の過程で、鋤鼻感覚ニューロンは、神経板（脳神経ゼロ）の前縁にある鼻（嗅覚）プラコードから形成されます。

VNO は管状の三日月形で、鼻中隔によって 2 対に分かれています。内腔の中央の凹んだ部分は擬似重層上皮で覆われており、主に 3 種類の細胞 (受容細胞、支持細胞、基底細胞) があります。支持細胞は膜の表面にあり、基底細胞は非感覚上皮の近くの基底膜にあります。受容ニューロンには頂端微絨毛があり、そこに感覚受容体が局在しています。これらはG タンパク質結合受容体であり、鋤鼻受容体がフェロモンの検出に関係していることから、 フェロモン受容体と呼ばれることがよくあります。

VNOには3つのGタンパク質共役受容体が同定されており、それぞれ異なる領域に存在しています。V1R、V2R、FPRです。V1R、V2R、FPRは7つの膜貫通受容体であり、主な嗅覚神経上皮に発現する嗅覚受容体とは密接な関係がありません。^[9]

• V1受容体（V1R）はGタンパク質Gαi2に結合している。GPCRの利点は、複数の方向にシグナルを伝達できることである。V1RはVNOの頂端部分と比較的短いNH2末端に位置し、膜貫通ドメインには大きな配列多様性がある。V1Rは齧歯類の鋤鼻器官（VNO）で特異的に発現し、フェロモン受容を担い、シグナル伝達を誘発すると考えられている。 ^[10]
• V2 受容体 (V2R) は G タンパク質 Gαo に結合しています。これらには長い細胞外 NH2 末端があり、これがフェロモン分子の結合ドメインであると考えられており、VNO の基底部にあります。V2R 遺伝子は、A ～ D とラベル付けされた 4 つの別々のファミリーに分類できます。ファミリー C の V2R は他のファミリーとはまったく異なり、VNO のほとんどの基底ニューロンで発現しています。

鋤鼻器官の感覚ニューロンは、主嗅覚系の感覚ニューロンとは異なるシグナル伝達経路で作用する。受容体の活性化はホスホリパーゼCを刺激し、^[11]イオンチャネルTRPC2を開く。^{[12] [13]}フェロモンによる刺激により、多くの動物のVNO膜でのIP3産生が増加する一方で、主嗅覚系の主要なシグナル伝達分子であるアデニル酸シクラーゼおよび環状アデノシン一リン酸（cAMP）は変化しないことが明らかになっている。この傾向は、ハムスター、ブタ、ラット、ガータースネークなど、膣分泌物や精液分泌物が環境中に導入された 多くの動物で示されている。

V1R と V2R は、異なるリガンドまたはフェロモンによって活性化されます。

• Gi タンパク質は親油性臭気物質による刺激によって活性化されます。
• Goタンパク質は、マウスの主要尿タンパク質^{[14] [15]}や外分泌腺分泌ペプチド1（ESP1）^[16]などの不揮発性タンパク質によって活性化されます。

多くの鋤鼻ニューロンは尿中の化学物質によって活性化されます。活性化合物の一部は硫酸化ステロイドです。^[17]さまざまな硫酸化ステロイドの種類と量を検出することで、尿提供者の生理学的状態に関する情報が得られ、正直なシグナルとして機能する可能性があります。

最近の研究では、マウスのVNO膜に新しいファミリーのホルミルペプチド受容体様タンパク質が存在することが証明されており、これは嗅覚と化学センサーに使用されるシグナル伝達機構の密接な系統関係を示唆している。^[5]

鋤鼻感覚ニューロンは非常に敏感で、1 pA という低電流でも活動電位を発火します。多くのパッチクランプ記録により、鋤鼻ニューロンの感度が確認されています。この感度は、鋤鼻ニューロンの静止電位がこれらのニューロンの発火閾値に比較的近いという事実に関係しています。鋤鼻感覚ニューロンは、適応が非常に遅く、発火率は 10 pA までの電流の増加とともに増加します。主な嗅覚ニューロンは、単一バースト活動電位を発火し、はるかに速い適応率を示します。V1 受容体 (V1R) を持つニューロンを活性化すると、副嗅球 (AOB) の前部に見られる弱い変動応答を伴う電場電位が発生します。一方、V2 受容体 (V2R) を持つニューロンを活性化すると、AOB の後部に明確な振動が促進されます。^[18]

哺乳類では、鋤鼻器官の感覚ニューロンが不揮発性の化学的手がかりを検知しますが、それには匂い源との直接的な物理的接触が必要です。特に、一部の匂いは同種の他の個体からの化学的コミュニケーション信号 (フェロモン) として機能することが知られています。主嗅球が嗅覚皮質にニューロン信号を送るのとは異なり、鋤鼻器官は副嗅球にニューロン信号を送り、次に扁桃体、BNST、そして最終的に視床下部に送ります。視床下部は主要な神経内分泌中枢 (生殖生理学や行動、体温などの他の機能に影響する) であるため、これにより匂いが攻撃行動や交尾行動に影響を与える仕組みを説明できるかもしれません。たとえば、多くの脊椎動物では、脳からの神経信号が季節の変化や配偶者の有無に関する感覚情報を視床下部に渡します。次に、視床下部は繁殖に必要な生殖ホルモンの放出を調節します。^[19]いくつかのフェロモンは主な嗅覚系によって検出されます。^[20]

鋤鼻器官は四肢動物に由来する。機能的な鋤鼻器官系は全てのヘビやトカゲ^[21]、そして多くの哺乳類に見られる。

• サンショウウオは鼻を叩く行動をとり、おそらくVNOを活性化させると考えられている。^[22]
• ヘビはこの器官を使って獲物を感知し、舌を出して匂いを集め、舌を引っ込めた状態で器官の開口部に匂いを触れます。^[23]
• この器官はキツネザルやロリスなどのサル目 霊長類ではよく発達しており、^[24]新世界ザルでは程度の差はあるものの発達しているが、旧世界ザルや類人猿では未発達である。^{[25] [26]}
• ゾウは鼻の先端にある、指と呼ばれる掴むための構造を使って、口蓋の鋤鼻孔に化学感覚刺激を伝えます。 ^{[27] [自費出版ソース]}
• ニシキガメはこの器官を使って水中で嗅覚を働かせます。^[27]

• ガーターヘビ – 主な嗅覚系に加えて、ガーターヘビには鋤鼻器官からなる鋤鼻系もあります。鋤鼻器官は、交尾や獲物の感知に関連する化学物質に対する感度により、一部の脊椎動物で重要な役割を果たしています。たとえば、ヘビは、二股の舌をはじく動作を通じて環境内の化学的手がかりを収集することにより、獲物または捕食者の存在を検出するためにこの器官を使用します。さらに、ガーターヘビはフェロモンコミュニケーションにも鋤鼻器官を使用します。特に、匂いと鋤鼻物質は区別する必要があります。匂いは、嗅覚のプロセスを通じて鼻上皮の感覚細胞によって検出される化学物質です。鋤鼻物質は、鋤鼻嗅覚のプロセスを通じて鋤鼻器官の感覚細胞によって検出される化学物質です。^[28]器官の腔内に入ると、化学分子は鋤鼻器官の神経感覚上皮に付着している感覚細胞と接触する。鋤鼻器官はガーターヘビが空中の獲物の匂いを感知するのに非常に重要であり、鋤鼻神経を切断されたヘビは獲物以外の匂いにしか反応しない。^[29]
• コウモリ—鋤鼻器官はコウモリ亜目全体で機能しない^[30]。コウモリの他の亜目であるヤンゴキロプテラでは、2つの科（PhyllostomidaeとMiniopteridae）のみが鋤鼻器官の機能を保持している^{[31] 。}
• 鳥類—VNOは全ての鳥類に存在しない^[32]

他の哺乳類の中には、匂いを吸い込むために器官全体が収縮したりポンプのように機能したりするものもいる。^[33]

一部の哺乳類、特にネコ科動物や有蹄類（馬、牛、豚など）は、フレーメン反応と呼ばれる特徴的な顔の動きを使って、吸入した化合物を VNO に誘導します。動物は匂い物質を見つけると頭を上げ、唇を上げながら鼻にしわを寄せ、一瞬呼吸を止めます。

フレーメン行動は「解剖学的特殊化」と関連しており、フレーメン行動を示す動物は、歯の裏側に口腔と鼻腔をつなぐ切歯乳頭と管を持っている。しかし、馬は例外で、フレーメン反応を示すが、口呼吸をしないため鼻腔と口腔をつなぐ切歯管を持たない。代わりに、鼻腔は鼻口蓋管によって鼻腔につながっている。^[34]

猫は匂いを擦り付けるときに鋤鼻器官を使います。この器官を使って似た匂いの物質を区別し、擦り付ける行動をとることができます。^[35]

多くの研究が、成人の人間に VNO が存在するかどうかを判定しようと試みてきた。Trotierら^{[36] は、}鼻中隔手術を受けていない被験者の約 92% に少なくとも 1 つの VNO が残っていると推定した。一方、Kjaer と Fisher Hansen ^{[37]は、一部の}霊長類と同様に、胎児の発育中に VNO 構造が消失すると述べた。^[38]しかし、Smith と Bhatnagar (2000) ^[39]は、Kjaer と Fisher Hansen が単に年長胎児の構造を見逃しただけだと主張した。Won (2000) は、22 体の死体のうち 13 体 (59.1%) と 78 人の生存患者のうち 22 体 (28.2%) に VNO の証拠を発見した。^[40] Stoyanov らは、約 1,000 件の外来鼻内視鏡検査を遡及的に分析した研究で、VNOが VNO の証拠である可能性が 2 倍高いことを発見した。 （2016）では、この臓器はブルガリア人の26.83％に存在することがわかった。^[41]

これらの発見を踏まえて、一部の科学者は成人の人間にも鋤鼻器官が存在すると主張している。^{[42] [43]しかし、ほとんどの研究者は、管状}上皮構造自体を特定するのではなく、人間の鋤鼻器官の開口部を特定しようとしてきた。[44]そのため、肉眼的観察法を採用したこのような研究では、鋤鼻器官を誤って特定したり、見逃したりすることさえあると主張されてきた。 [ ^{44 ]}

微細解剖学的手法を用いた研究では、他の動物の鋤鼻系に見られるような活発な感覚ニューロンが人間にあるという証拠は報告されていない。^[45]さらに、成人のヒトの鋤鼻腔に存在する可能性のある感覚受容細胞と脳の間に神経と軸索の接続があることを示唆する証拠は今のところない。^[46]同様に、成人のヒトに副嗅球が存在するという証拠はなく、^[47]他の哺乳類の鋤鼻腔機能に関与する主要な遺伝子はヒトでは偽遺伝子化している。そのため、成人のヒトにこの構造が存在するかどうかについては多くの人が議論しているが、トリストラム・ワイアットによる科学文献のレビューでは、現在の証拠では「この分野のほとんどの人は...成人のヒトに機能的な鋤鼻腔が存在する可能性について懐疑的である」と結論付けている。^[48]

VNOは1732年以前にフレデリック・ルイシュによって発見され、その後1813年にルートヴィヒ・ヤコブソンによって発見されました。 ^[7]