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書き出し

ラット腸管粘膜の神経ネットワークに関する組織学的研究

中西, 怜稀 神戸大学

2023.03.25

概要

Kobe University Repository : Kernel
PDF issue: 2024-05-02

ラット腸管粘膜の神経ネットワークに関する組織学
的研究

中西, 怜稀
(Degree)
博士(農学)

(Date of Degree)
2023-03-25

(Date of Publication)
2024-03-01

(Resource Type)
doctoral thesis

(Report Number)
甲第8659号

(URL)
https://hdl.handle.net/20.500.14094/0100482407
※ 当コンテンツは神戸大学の学術成果です。無断複製・不正使用等を禁じます。著作権法で認められている範囲内で、適切にご利用ください。

別紙様式 3 (博士論文審査等内規第 2条関係)

博士論文内容の要旨



名中西怜稀

専攻・講座

資源生命科学専攻・応用動物学講座

論文題目(外国語の場合は,その和訳を併記すること。)

ラット腸管粘膜の神経ネットワークに関する組織学的研究

指導教員星信彦

(氏名:中西怜稀

)
NO. 1

腸管の粘膜内神経ネットワークは腸管粘膜の様々な生理機能を制御することが知られているが,そ
の支配の様式や支配対象となる細胞など,粘膜内における神経支配の実態には不明な点が多く残さ

e走査型電
c
a
f
k
c
o
l
lb
a
i
r
e
れている。そこで本研究では,三次元的な超微形態学的観察が可能である s
子顕微鏡 (SBF-SEM)を駆使することで,腸管粘膜における神経ネットワークの構造の特徴と,神経線
維の接触対象となる細胞を網羅的に明らかにし,腸管粘膜における神経の作用対象と作用様式につ

I章では大腸各部位を解析対象とし,腸
いて考察することを目的とした。さらに第 I章では小腸を,第 I
管全長における普遍的な神経ネットワークの部位差についても明らかにすることを目的とした。
第 I章では, SBF-SEMを用いて,小腸粘膜 4領域(腸絨毛頂部,腸絨毛基部,腸陰窯側面および
腸陰窟底部)における神経ネットワーク構造の三次元再構築,神経線維の接触対象となる細胞の定量
および神経線維の接触構造の三次元再構築を行った。その結果,神経ネットワークは腸絨毛頂部にお

e
p
y
いてとくに複雑なネットワーク構造を形成することに加え,神経線維が線維芽細胞様細胞 (FBLC)t
II—IV, 大食細胞様細胞 (MLC) ,単球様細胞,形質細胞,好酸球,肥満細胞,リンパ球様細胞,絨毛

h細胞および絨毛筋細胞に接触する像が観察された。そのなかでも,とくに腸絨
t
e
n
a
円柱上皮細胞, P
Vおよび MLCに対する神経線維の接触が多く認められた。また,ほ
I
I
I
eI
p
y
毛頂部において FBLCt
とんどの神経線維は上皮下 FBLCより粘膜固有層側を走行しており,粘膜上皮細胞と接触することは
稀であった。これらの細胞に接触していた神経線維の接触構造中には,たいていシナプス小胞様の構
造が含まれていた。神経線維の接触構造を三次元的に解析した結果,接触する神経線維の本数,接
触構造の最大直径および神経線維束と神経線維の位置関係から,接触構造はいくつかのパターンに
分類された。これらの接触パターンのなかには,過去の報告におけるバリコシティーに相当すると考え
られる,接触構造が膨隆しているパターンが観察され,膨隆していないパターンよりも頻繁に接触先の
細胞体に陥入していた。以上の結果から,過去の報告におけるバリコシティーに相当すると考えられる,
膨隆を有する神経線維の接触構造は,従来考えられてきた傍分泌的な支配様式ではなく,直接的な
接触による神経支配の指標となることが示唆された。この考え方に基づいて再計測を実施すると,小腸

,MLC,好酸球およびリンパ
V
I
I
eI
p
y
粘膜において膨隆した神経線維との接触が認められた FBLCt
Iは全細
I
eI
p
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球様細胞が,小腸粘膜内における神経支配対象の候補と考えられた。なかでも FBLCt
eも最
p
y
tt
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a
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i
t
l
u
胞の中で最も多くの神経線維の接触が認められ,複数の神経線維が接触する m
Iは複数の神経線維により繊細に制御されて
I
eI
p
y
も豊富に認められたことから,腸絨毛頂部の FBLCt
いる可能性が考えられた。また,腸陰嵩の上皮細胞は神経制御を受けることが知られているが,小腸腸

h細胞 l例),腸陰嵩周
t
e
n
a
P
陰嵩周囲の粘膜上皮に対する神経線維の接触はごく少数であったこと (
囲の上皮下において腸陰嵩を囲むように網状構造を形成する FBLCtypeIIへの神経線維の接触が豊

Iが腸陰嵩上皮への神経伝達を仲介する可能性が想定された。
eI
p
y
富に認められたことから, FBLCt
さらに,本研究において免疫担当細胞の中でも MLCへの神経線維の接触が多く観察されたことから,

MLC が粘膜内で果たす役割の制御に物理的な接触を伴う神経支配が仲介する可能性が考えられた。
I章では,汎ニューロンマーカーおよび各種神経関連マーカーの発現パターン,神経ネットワー
第I
ク構造および粘膜内細胞との接触関係が,大腸各部位間(盲腸,上行結腸および下行結腸)におい
て部位差を有するのかについて明らかにすることを目的とし,免疫組織化学および SBF-SEM解析を
実施した。免疫組織化学的解析の結果,内在性および外在性の一次求心性ニューロンに発現する

eY に
d
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t
p
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p
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Pと,交感神経ニューロンに発現する n
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s
b
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eおよび s
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a
c
対する粘膜内における陽性割合には,部位間で大きな差はなかった。このことから,ラット大腸の各部



(氏名:中西怜稀

NO. 2
)

位の粘膜では,一次求心性ニューロンと交感神経ニューロンが同程度発達していることが示唆された。
一方, n
o
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rニューロンに発現する v
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e(
V
I
P
)の陽性
割合は,上行結腸,盲腸,下行結腸の順に高かった。このことから,大腸の粘膜内神経ネットワークの
神経化学的観点からの部位差は, VIP陽性の n
o
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e
t
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m
o
t
o
rニューロンの部位差に起
因することが示唆された。次いで,盲腸および下行結腸の粘膜内神経ネットワークを第 I章と同様に

SBF-SEM解析した結果,粘膜内の神経ネットワーク構造は,下行結腸のとくに内腔側において複雑
に発達することが示された。さらに,第 I章の回腸と同様,盲腸と下行結腸でも粘膜内の神経線維は,
粘膜内の細胞と接触しており,両部位ともにその接触は腸陰腐周囲より内腔側において多く認められ
た。また,両部位ともに接触構造はしばしばバリコシティーの様に膨隆しており,その膨隆部にはたい
ていシナプス小胞様の構造が含まれていた。両部位における神経線維の主要な接触対象は,上皮下

FBLC,l
a
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ap
r
o
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i
aFBLCおよび大食細胞であり,とくに膨隆した接触構造は l
a
m
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n
ap
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o
p
r
i
aFBLC
および大食細胞に多く認められた。以上の結果から,第 I章における小腸の結果と同様に,大腸粘
膜内の神経制御は傍分泌的な支配様式のみではなく,物理的な接触によっても行われており,その
神経支配の対象は主に FBLC および大食細胞であることが考えられた。また,神経線維は盲腸およ
び下行結腸において上皮細胞に接触していないこと,下行結腸の腸陰裔周囲において, l
a
m
i
n
a

p
r
o
p
r
i
aFBLCに多く接触していたことを考え合わせると,下行結腸において粘膜内神経ネットワークが
l
a
m
i
n
ap
r
o
p
r
i
aFBLC を通じて上皮を制御している可能性が想定された。また,大食細胞への神経線
維の接触は,下行結腸より盲腸において多く認められ,盲腸における膨隆した接触構造の過半数は
大食細胞に接触していた。 VIP陽性神経線維が下行結腸よりも盲腸に多く存在すること,盲腸の膨隆
した接触構造の大部分は大食細胞と接触していたことを考え合わせると,盲腸の大食細胞は VIP陽
性神経による制御を受けている可能性が考えられた。
以上の結果を統合すると,ラット腸管粘膜では,とくに内腔側において神経線維束が複雑な神経ネ
ットワークを形成しており,小腸から大腸各部位を通じて FBLC,免疫担当細胞など粘膜内に存在する
細胞に接触していることが明らかになった。この神経線維の接触構造は,しばしば膨隆しており,多く
の場合内部にシナプス小胞様構造を含むことから,神経線維は粘膜内の細胞を物理的な接触を介し
て支配していることが考えられた。また,各部位において最も主要な接触対象は異なっていた。すなわ
ち小腸では,上皮下 FBLCが最も主要な神経線維の接触対象であり,この接触は神経ネットワーク構
造が他の小腸内の領域と比較して複雑な,腸絨毛頂部において豊富に認められた。この小腸腸絨毛
における複雑な神経ネットワークと上皮下 FBLCとの豊富な接触関係は,とくに内腔内容物の影響で
変形することの多い腸絨毛において,物理的な刺激の受容および腸絨毛の収縮などに貢献している
可能性が考えられた。一方盲腸では,神経線維は大食細胞をはじめとする免疫担当細胞と多く接触
しており,とくに盲腸の膨隆した接触構造の大部分は大食細胞と接触していたことから,盲腸において
は粘膜内神経ネットワークが免疫担当細胞の制御のために発達している可能性が考えられた。以上よ^
り,腸管粘膜内神経ネットワークがとくに内腔側で粘膜内の種々の細胞に接触するという普遍性を有
するとともに,その接触対象となる粘膜内細胞の種類については腸管の部位ごとに特徴的な傾向を有
することが示された。本成果から,腸管の粘膜内神経ネットワークが部位ごとに特徴的な機能を制御し
ている可能性が考えられた。

(別紙 1)
氏名

論文
題目

論文審査の結果の要旨
中西怜稀



ラット腸管粘膜の神経ネットワークに関する組織学的研究
区分

職名

主査

教授





副査

教授

原山




副査

准教授

佐伯

土土

副査

助教

万谷

洋平



I



信彦

副査










概要
脊椎動物の腸管には,腸管神経系と呼ばれる自律した神経系が発達し,腸管の基礎的な生理機能.の制
御に重要な役割を果たす。その際,腸管粘膜内には豊富な神経ネットワーク構造が形成され,腸液分泌をは
じめとする腸管粘膜の機能を制御するとされる。これまでに,腸管の粘膜内神経ネットワークについては,免
疫組織化学的解析により,腸管粘膜内の神経線維に存在する神経伝達物質の詳細が明らかにされるととも
に,透過型電子顕微鏡による超微形態学的解析により,それらの神経線維の少なくとも一部は,種々の結合
組織性の細胞に接触することが示されている。従来,腸管神経系を含む自律神経系の作用様式は,物理的
接触を必要としない拡散性の様式であると考えられているが,透過型電子顕微鏡解析による報告は,腸管粘
膜内では物理的接触による神経支配様式が重要な役割を担う可能性を提示している。しかしながら,一般的
に単一断面での解析となる透過型電子顕微鏡による解析では,接触部位における神経線維の詳細な構造
や,粘膜内においてどのような細胞種が,どの程度神経線維の接触を受けているのか,といった基礎的な知
見を得ることが非常に困難である。さらに,この制約とも関連し,粘膜内神経ネットワークの超微形態構造を腸
管の様々な部位(十二指腸,空腸,回腸,盲腸,上行・下行結腸など)で比較解析した例はない。近年,神経
細胞同士の接続関係を網羅的に解明する神経コネクトームの分野において,三次元的に超微形態学的解
e
r
i
a
lb
l
o
c
kf
a
c
e走査型電子顕
析が可能な連続断層電子顕微鏡法が着目されている。これまでの研究から, s

微 鏡 (SBF-SEM)による解析は,腸管粘膜内細胞の超微形態学的特徴の解析に極めて有用であることが示
されている。そこで,本学位論文草稿は,この SBF-SEM を駆使することにより,腸管各部位における粘膜内
神経ネットワークの超微形態構造や接触対象細胞について網羅的に明らかにするとともに,小腸・大腸各部
位を比較解析することにより,粘膜内神経ネットワークの部位差を明らかにすることを目的とし,それらの成果
をまとめたものである。
第 1章では,ラット小腸の粘膜内神経ネットワーク構造の特徴と,神経線維の接触対象となる細胞およびそ
の接触部位における神経線維の接触構造を詳細に解明するとともに,小腸粘膜内における直接的接触を伴
う神経支配の存在について議論することを目的とし,回腸の粘膜 4 領域(腸絨毛頂部,腸絨毛基部,腸陰禽
側面および腸陰嵩底部)の SBF-SEM解析を実施している。その結果,神経線維は粘膜内の多種の細胞,す
y
p
eI
I
I
V(分類は過去の知見 (
M
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,2
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1
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,J V
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.Med.S
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.)に基
なわち線維芽細胞様細胞 (FBLC)t

づく),大食細胞様細胞 (MLC),形質細胞,好酸球,肥満細胞,リンパ球様細胞,絨毛円柱上皮細胞および
P
a
n
e
t
h 細胞などに接触することを見出している。さらに,粘膜内を走行する神経線維の大部分は上皮下
FBLC(
t
y
p
eI
I
I
)よりも粘膜固有層側を走行しており,上皮細胞とはほとんど接触していないことを示している。

I
)一つの細胞と一箇所で接触していた神経線維の本数 (
1 本ないし複数
さらに神経線維の接触構造を (
3
)神経線維束と神経線維の位置関係から, 5つのパターンに分類し,
本),( 2)接触構造の最大直径および (

各パターンにおける接触数を定量解析している。その結果,とくに最大直径が 1μm 以上に膨隆した接触構
構を有するパターンは,膨隆していないパターンと比較して接触対象となる細胞の細胞体に陥入する割合が

氏名

I

中西怜稀

高いことを見出している。 FBLCt
y
p
eI
I
I
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,MLC,好酸球およびリンパ球様細胞への神経線維の接触には,従
w
e
l
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gp
a
t
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r
nが頻繁に認められた
来の報告におけるバリコシティー(神経伝達部位)に相当すると考えられる s

ことから,これらの細胞は神経支配対象の有力候補であることを結論づけている。この内,腸絨毛頂部の FBLC
t
y
p
eI
I
Iは全細胞の中で最も多くの神経線維の接触が認められたことを明らかにしており,複数の神経線維が接

触する m
u
l
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eも FBLCt
y
p
eI
I
Iで最も豊富に認められたことから,腸絨毛頂部の FBLCt
y
p
eI
I
Iは複
数の神経線維により繊細に制御されている可能性があることを考察している。さらに,従来神経支配を受けるこ
とで知られる腸陰寓の上皮細胞には,ほとんど神経線維が接触しないこと,腸陰裔周囲の上皮下において腸陰
裔を囲むように網状構造を形成する FBLCt
y
p
eI
Iへの神経線維の接触が豊富に認められたことから, FBLC
t
y
p
eI
I が腸陰窟上皮への神経伝達を仲介する可能性を提唱している。さらに本解析において,免疫担当細胞

の中でも MLCへの神経線維の接触が多く観察されたことから,粘膜内で MLCが果たす役割の制御に物理的
な接触を伴う神経支配が仲介する可能性があることを考察している。
I 章では,大腸各部位間(盲腸,上行結腸および下行結腸)において,各種神経関連マーカーの
次いで第 I

発現パターン,神経ネットワーク構造,および粘膜内細胞との接触関係が部位差を有するのかについて,免疫
組織化学および SBF-SEM解析により調べている。免疫組織化学の結果,内在性および外在性の一次求心性
ニューロンに発現する c
a
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eP と,交感神経ニューロンに発現する
n
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u
r
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p
e
p
t
i
d
eY に対する粘膜内における陽性割合には,部位間で大きな差はないことから,ラット大腸の各部位

の粘膜では,一次求心性ニューロンと交感神経ニューロンが同程度発達していることを考察している。一方,
n
o
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rニューロンに発現するとされる v
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d
e(
V
I
P
)の陽性割合は,

上行結腸,盲腸,下行結腸の順に高かったことから,大腸の粘膜内神経ネットワークの神経化学的観点からの
部位差は, VIPを発現する n
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g
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cs
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r
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t
o
m
o
t
o
rニューロンの部位差に起因することを考察している。次
いで,第 I章と同様 SBF-SEM解析により,盲腸と下行結腸の粘膜内神経ネットワークを調べた結果,粘膜内神
経ネットワークは,下行結腸のとくに内腔側において最も複雑に発達すること,回腸と同様,盲腸と下行結腸で
も粘膜内の神経線維は粘膜内の種々の細胞と接触しており,両部位ともにその接触は腸陰嵩周囲より内腔側
において多く存在することを見出している。また,接触構造はしばしば神経伝達部位とされるバリコシティー様に
膨隆しており,その膨隆部には概してシナプス小胞様の構造が含まれること,神経線維の主要な接触対象は,
盲腸下行結腸ともに上皮下 FBLC,非上皮下 FBLCおよび大食細胞であり,とくに膨隆した接触構造は非上
皮下 FBLCおよび大食細胞に多く認められることを明らかにしている。
以上の結果から,大腸粘膜内の神経制御は傍分泌的な支配様式のみではなく,物理的な接触によっても行
われている可能性があることを考察している。また,盲腸および下行結腸のいずれにおいても神経線維は上皮
細胞には接触しておらず,とくに下行結腸の腸陰嵩周囲では非上皮下 FBLC に多く接触していたことから,少
なくとも下行結腸では腸陰腐周囲の非上皮下 FBLC を通じて上皮を制御していることを考察している。大食細
胞への神経線維の接触は,下行結腸より盲腸において多く認められ,盲腸における膨隆した接触構造の過半
数は大食細胞に接触していたこと, VIP陽性神経線維が下行結腸よりも盲腸に多く存在することから,盲腸の大
食細胞は VIP陽性神経による制御を受けているとの仮説を提示している。
以上,第 I章と第 I
I章の成果より,ラット腸管粘膜神経ネットワークが,とくに内腔側で粘膜内の種々の細胞
に接触するという普遍性を有するとともに,その接触対象となる粘膜内細胞の種類については腸管の部位ごと
に特徴的な傾向を有することを結論づけている。また,これらのことから,腸管の粘膜内神経ネットワークが部位
ごとに特徴的な機能を制御している可能性を提唱したものとして高く評価できる。加えて,ヒトを含めた哺乳動物
の腸管における粘膜内神経ネットワークに関して多くの新たな基礎的知見を得たものとして価値ある研究成果
の集積であると認める。よって,学位申請者の中西怜稀氏は,博士(農学)の学位を得る資格があると認
める。

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70

付 図 および付 図 説 明

71

図 1 ラット回 腸 粘 膜 の解 析 箇 所 を示 す模 式 図

本 研 究 では青 枠 で囲 った 4 部 位 を serial block-face 走 査 型 電 子 顕 微 鏡 によ

りデータ 解 析 し た 。1: 腸 絨 毛 頂 部 , 2: 腸 絨 毛 基 部 , 3: 腸 陰 窩 側 面 , 4: 腸 陰 窩

底部

図 2 ラット回 腸 粘 膜 固 有 層 における神 経 線 維 束 および神 経 線 維 の走 行 の三 次

元像

a) 腸 絨 毛 頂 部 における神 経 線 維 束 および神 経 線 維 の走 行 の三 次 元 像

神 経 線 維 束 ( 灰 ) が他 の部 位 と比 べて頻 繁 に分 枝 ・ 吻 合 しており, 複 雑 な

ネットワーク構 造 を形 成 している。他 の部 位 と比 べて神 経 線 維 束 から神 経 線

維 ( 赤 ) が多 く分 岐 している。

b) 腸 絨 毛 基 部 における神 経 線 維 束 および神 経 線 維 の走 行 の三 次 元 像

神 経 線 維 束 ( 灰 ) は腸 絨 毛 の長 軸 方 向 に沿 って走 行 している。神 経 線 維

束 の分 枝 ・ 吻 合 および神 経 線 維 ( 赤 ) の分 岐 は他 の部 位 と比 較 して少 ない。

c) 腸 陰 窩 側 面 における神 経 線 維 束 および神 経 線 維 の走 行 の三 次 元 像

腸 絨 毛 頂 部 に次 いで, 神 経 線 維 束 ( 灰 ) の分 枝 ・ 吻 合 が認 められる。神 経

線 維 ( 赤 ) の分 岐 は少 数 認 められる。

d) 腸 陰 窩 底 部 における神 経 線 維 束 および神 経 線 維 の走 行 の三 次 元 像

神 経 線 維 束 ( 灰 ) の分 枝 ・ 吻 合 は他 の部 位 と比 較 して少 ない。神 経 線 維

( 赤 ) の分 岐 は比 較 的 多 くみられる。

矢 印 : 内 腔 側 を指 す

IVA: 腸 絨 毛 頂 部 , IVB: 腸 絨 毛 基 部 , ICL: 腸 陰 窩 側 面 , ICB: 腸 陰 窩 底 部

Bar=10 μm

2a

内腔側

IVA

2c

ICL

2b

内腔側

IVB

内腔側

2d

ICB

内腔側

図 3 ラット回 腸 粘 膜 固 有 層 における神 経 線 維 の分 岐 の電 子 顕 微 鏡 像

a–f) 神 経 線 維 束 から分 岐 する神 経 線 維 の連 続 断 層 像

腸 絨 毛 頂 部 において神 経 線 維 束 ( 白 破 線 ) から 1 本 の神 経 線 維 ( 緑 ) が

分 岐 し, 単 独 で粘 膜 固 有 層 内 を走 行 している。

Bar=1 μm

3a

3b

3c

3d

3e

3f

図 4 ラット回 腸 粘 膜 における神 経 線 維 の接 触 構 造 とその接 触 対 象 細 胞 の電 子

顕 微 鏡 像 ( a’–f’はそれぞれ a–f の四 角 で囲 った領 域 の高 倍 像 を示 す)

a) 線 維 芽 細 胞 様 細 胞 ( FBLC) type II に対 する接 触 構 造 の電 子 顕 微 鏡 像

腸 陰 窩 底 部 において神 経 線 維 ( 赤 ) が FBLC type II( 青 ) の細 胞 体 に陥

入 して接 触 している。接 触 構 造 中 には多 数 のシナプス小 胞 様 構 造 が認 めら

れる。

b) FBLC type III に対 する接 触 構 造 の電 子 顕 微 鏡 像

腸 絨 毛 頂 部 において神 経 線 維 ( 赤 ) が FBLC type III( 青 ) の細 胞 体 に陥

入 して接 触 している。接 触 構 造 中 には多 数 のシナプス小 胞 様 構 造 が認 めら

れる。

c) FBLC type IV に対 する接 触 構 造 の電 子 顕 微 鏡 像

腸 絨 毛 頂 部 において神 経 線 維 ( 赤 ) が FBLC type IV( 青 ) の細 胞 体 に陥

入 して接 触 している。接 触 構 造 中 には多 数 のシナプス小 胞 様 構 造 が認 めら

れる。

d) 大 食 細 胞 様 細 胞 ( MLC) に対 する接 触 構 造 の電 子 顕 微 鏡 像

腸 陰 窩 底 部 において神 経 線 維 ( 赤 ) が MLC( 青 ) の細 胞 体 に陥 入 して接

触 している。接 触 構 造 中 には多 数 のシナプス小 胞 様 構 造 が認 められる。

e) 単 球 様 細 胞 に対 する接 触 構 造 の電 子 顕 微 鏡 像

腸 陰 窩 底 部 において神 経 線 維 ( 赤 ) が単 球 様 細 胞 ( 青 ) の細 胞 体 に陥 入

して接 触 している。接 触 構 造 中 には多 数 のシナプス小 胞 様 構 造 が認 められる。

f)

形 質 細 胞 に対 する接 触 構 造 の電 子 顕 微 鏡 像

腸 絨 毛 基 部 において神 経 線 維 ( 赤 ) が形 質 細 胞 ( 青 ) の細 胞 体 に接 触 し

ている。接 触 構 造 中 には多 数 のシナプス小 胞 様 構 造 が認 められる。

IVA: 腸 絨 毛 頂 部 , IVB: 腸 絨 毛 基 部 , ICB: 腸 陰 窩 底 部

Bar=1 μm

4a

4b

4c

ICB

IVA

IVA

4a’

4b’

4c’

4d

4e

4f

ICB

ICB

IVB

4d’

4e’

4f’

1 μm

図 5 ラット回 腸 粘 膜 における神 経 線 維 の接 触 構 造 とその接 触 対 象 細 胞 の電 子

顕 微 鏡 像 ( a’–e’はそれぞれ a–e の四 角 で囲 った領 域 の高 倍 像 を示 す)

a) 肥 満 細 胞 に対 する接 触 構 造 の電 子 顕 微 鏡 像

腸 絨 毛 基 部 において神 経 線 維 ( 赤 ) が肥 満 細 胞 ( 青 ) の細 胞 体 に接 触 し

ている。肥 満 細 胞 への接 触 構 造 の陥 入 は認 められない。

b) 好 酸 球 に対 する接 触 構 造 の電 子 顕 微 鏡 像

腸 絨 毛 頂 部 において神 経 線 維 ( 赤 ) が好 酸 球 ( 青 ) の細 胞 体 に陥 入 して

接 触 している。接 触 構 造 中 にはシナプス小 胞 様 構 造 が認 められる。

c) リンパ球 様 細 胞 に対 する接 触 構 造 の電 子 顕 微 鏡 像

腸 絨 毛 頂 部 において神 経 線 維 ( 赤 ) がリンパ球 様 細 胞 ( 青 ) の細 胞 体 に陥

入 して接 触 している。接 触 構 造 中 には多 数 のシナプス小 胞 様 構 造 が認 めら

れる。

d) 絨 毛 筋 細 胞 に対 する接 触 構 造 の電 子 顕 微 鏡 像

腸 絨 毛 基 部 において神 経 線 維 ( 赤 ) が絨 毛 筋 細 胞 ( 青 ) の細 胞 体 に 接 触

している。接 触 構 造 中 には多 数 のシナプス小 胞 様 構 造 が認 められる。

e) 絨 毛 円 柱 上 皮 細 胞 に対 する接 触 構 造 の電 子 顕 微 鏡 像

腸 絨 毛 頂 部 において絨 毛 円 柱 上 皮 細 胞 ( 青 ) が基 底 膜 ( 白 破 線 ) を貫 通

して細 胞 突 起 を伸 長 し, 神 経 線 維 ( 赤 ) と接 触 している。接 触 構 造 中 にはシ

ナプス小 胞 様 構 造 が認 められる。

IVA: 腸 絨 毛 頂 部 , IVB: 腸 絨 毛 基 部

Bar=1 μm

5a

5b

5c

IVB

IVA

IVA

5a’

5b’

5c’

5d

5e

IVB

IVA

5d’

5e’

図 6 ラット回 腸 粘 膜 における神 経 線 維 の接 触 構 造 とその接 触 対 象 細 胞 の電 子

顕微鏡像

a) Paneth 細 胞 に対 する接 触 構 造 の電 子 顕 微 鏡 像

腸 陰 窩 底 部 において Paneth 細 胞 ( 青 ) が基 底 膜 ( 白 破 線 ) を貫 通 して細

胞 突 起 を伸 長 し, 神 経 線 維 ( 赤 ) と接 触 している。a’1–a’3 は Paneth 細 胞 に

対 する神 経 線 維 の接 触 の連 続 断 層 像 を示 しており, a の四 角 で囲 った領 域

の高 倍 像 である。

b) 接 触 構 造 に含 まれるシナプス小 胞 様 構 造 の電 子 顕 微 鏡 像

腸 絨 毛 頂 部 の FBLC type IV に対 する神 経 線 維 の接 触 構 造 は膨 隆 してお

り, その中 に多 数 のシナプス小 胞 様 構 造 が認 められる。

白 鏃 : 神 経 線 維 の接 触 面 ( 細 胞 体 側 から指 す)

ICB: 腸 陰 窩 底 部

Bar=1 μm

6a

6a’1

6a’2

6a’3

ICB

6b

神経線線維の接触構造数

膨隆していない

膨隆している

30

20

10

0.5

1.5

接触構造の最大直径(µm)

2.5

図7 神経線維の接触構造(sole-contact type)の最大直径

3.5

図 8 sole-contact type の三 次 元 像

a) パターン#S1 の三 次 元 像

神 経 線 維 束 ( 灰 ) から神 経 線 維 ( 緑 ) が分 岐 しており, 細 胞 との接 触 部 ( 赤 )

が膨 隆 している。膨 隆 部 は脳 における樹 状 突 起 スパインのように神 経 線 維 か

らわずかに分 岐 している( 矢 印 ) 。

b) パターン#S2 の三 次 元 像

神 経 線 維 束 ( 灰 ) から細 胞 との接 触 部 位 ( 赤 ) のみが突 出 しており, その接

触 構 造 は膨 隆 している。

c) パターン#S3 の三 次 元 像

神 経 線 維 束 から神 経 線 維 が分 岐 しており, 細 胞 と 接 触 している。細 胞 との

接 触 部 ( 赤 ) に膨 隆 は認 められない。

d) パターン#S4 の三 次 元 像

神 経 線 維 束 ( 灰 ) から細 胞 との接 触 部 位 ( 赤 ) のみが突 出 しており, その接

触 構 造 に膨 隆 は認 められない。

Bar=1 μm

8a

#S1

8b

#S2

8c

#S3

8d

#S4

図 9 接 触 構 造 パターンの模 式 図

図 は神 経 線 維 の接 触 の各 パターンを模 式 的 に示 している。#S1 は神 経 線 維 束

から分 岐 した神 経 線 維 ( 緑 ) が膨 隆 構 造 ( 赤 ) を形 成 して細 胞 ( 灰 ) に接 触 する。

#S2 は神 経 線 維 束 から膨 隆 した接 触 部 位 ( 赤 ) のみが突 出 し細 胞 ( 灰 ) に接 触 す

る。#S3 は神 経 線 維 束 から分 岐 した神 経 線 維 ( 緑 ) が膨 隆 構 造 を形 成 せずに細

胞 ( 灰 ) に接 触 する。#S4 は神 経 線 維 束 から膨 隆 していない接 触 部 位 ( 赤 ) のみ

が突 出 し細 胞 ( 灰 ) に接 触 する。#M( multi-contact type) は 1 つの神 経 線 維 束 か

ら複 数 の接 触 部 位 ( 赤 ) のみが突 出 し, 1 つの細 胞 ( 灰 ) に接 触 する。

緑 , 桃 および青 色 : 神 経 線 維

NB: 神 経 線 維 束

#S1

#S2

#S3

#S4

#M

NB

NB

NB

NB

NB

図 10 multi-contact type の三 次 元 像 および電 子 顕 微 鏡 像

a) multi-contact type の接 触 部 位 の三 次 元 像

一 本 の神 経 線 維 束 ( 灰 ) から複 数 の神 経 線 維 ( 緑 ) が突 出 し, 同 一 の細

胞 に対 して接 触 している。また, この接 触 は非 常 に大 きな接 触 面 積 を有 する

(赤)。

b) multi-contact type の三 次 元 像

a の神 経 線 維 を1 本 ごとに色 分 けしている。一 本 の神 経 線 維 束 ( 灰 ) から複

数 の神 経 線 維 が突 出 し, 同 一 の細 胞 に対 して接 触 している。

c) multi-contact type の連 続 断 層 像

c1–c6 は b で示 された断 面 像 である。同 一 の神 経 線 維 束 中 に含 まれる神

経 線 維 が FBLC type III に対 して複 数 本 接 触 している。線 維 芽 細 胞 様 細 胞

type III の細 胞 体 に陥 入 している神 経 線 維 が認 められる( 白 鏃 ) 。神 経 線 維

の色 はそれぞれ b の色 に対 応 している。

その他 の色 : 神 経 線 維

Bar=1 μm

10a

10c1

10c2

10c3

10b

10c4

10c1

10c2

10c3

10c5

10c4

10c5

10c6

10c6

図 11 ラット大 腸 粘 膜 の模 式 図

本 研 究 では青 枠 で囲 った 2 部 位 ( 粘 膜 固 有 層 の内 腔 側 および腸 陰 窩 底 部 周

囲 ) を serial block-face 走 査 型 電 子 顕 微 鏡 によりデータ解 析 した。

11

上皮

内腔側

粘膜固有層

粘膜筋板

腸陰窩底部

図 12 ラット大 腸 粘 膜 固 有 層 における免 疫 組 織 化 学 の定 量 解 析 の模 式 図

粘 膜 固 有 層 全 体 における各 種 マーカー陽 性 頻 度 は, 各 種 マーカー陽 性 面 積

を, 計 測 した粘 膜 固 有 層 ( LP) の面 積 で除 することで, 算 出 した。また, 内 腔 側 お

よび筋 層 側 における各 種 マーカー陽 性 頻 度 は, 粘 膜 固 有 層 ( LP) を 4 分 割 した

うちの内 腔 側 および筋 層 側 ( 青 ) における各 種 マーカー陽 性 面 積 をそれぞれ計

測 した粘 膜 固 有 層 の面 積 で除 することで算 出 した。

茶 : 各 種 マーカーの陽 性 反 応

12

上皮

内腔側

陽性面積

陽性頻度

粘膜固有層の面積

LP

筋層側

LP

粘膜筋板

Complex

Simple

終点ないし分岐点間の神経線維

束の本数を計測した

緑:神経線維束,赤:終点ないし分岐点

図13 神経線維束の複雑さ解析方法の模式図

図 14 ラット大 腸 粘 膜 固 有 層 における protein gene prpduct 9.5( PGP9.5) に対

する免 疫 組 織 化 学 ( a’–c’は a–c の四 角 で囲 った領 域 の拡 大 図 を示 す)

a) 盲 腸 ( Cecum) における PGP9.5 の検 出 結 果

盲 腸 の粘 膜 固 有 層 全 体 に PGP9.5 の線 維 状 および顆 粒 状 の陽 性 が認 め

られる( 矢 印 ) 。

b) 上 行 結 腸 ( A. colon) における PGP9.5 の検 出 結 果

上 行 結 腸 の粘 膜 固 有 層 全 体 に PGP9.5 の線 維 状 および顆 粒 状 の陽 性 が

認 められる( 矢 印 ) 。

c) 下 行 結 腸 ( D. colon) における PGP9.5 の検 出 結 果

下 行 結 腸 の粘 膜 固 有 層 全 体 に PGP9.5 の線 維 状 および顆 粒 状 の陽 性 が

認 められる( 矢 印 ) 。

(a–c) Bar=50 μm, (a’–c’) Bar=10 μm

PGP9.5

14a’

14b

14b’

14c

14c’

D. colon

A. colon

Cecum

14a

図 15 ラット大 腸 粘 膜 固 有 層 における vasoactive intestinal peptide( VIP) に対

する免 疫 組 織 化 学 ( a’–c’は a–c の四 角 で囲 った領 域 の拡 大 図 を示 す)

a) 盲 腸 ( Cecum) における VIP の検 出 結 果

盲 腸 の粘 膜 固 有 層 全 体 に VIP の微 細 な顆 粒 状 の陽 性 が認 められる( 矢

印)。

b) 上 行 結 腸 ( A. colon) における VIP の検 出 結 果

上 行 結 腸 の粘 膜 固 有 層 全 体 に VIP の微 細 な顆 粒 状 の陽 性 が認 められる

(矢印)。

c) 下 行 結 腸 ( D. colon) における VIP の検 出 結 果

下 行 結 腸 の粘 膜 固 有 層 全 体 に VIP の微 細 な顆 粒 状 の陽 性 が認 められる

(矢印)。

(a–c) Bar=50 μm, (a’–c’) Bar=10 μm

VIP

15a’

15b

15b’

15c

15c’

D. colon

A. colon

Cecum

15a

図 16 ラット大 腸 粘 膜 固 有 層 における neuropeptide Y( NPY) に対 する免 疫 組 織

化 学 ( a’–c’は a–c の四 角 で囲 った領 域 の拡 大 図 を示 す)

a) 盲 腸 ( Cecum) における NPY の検 出 結 果

盲 腸 の粘 膜 固 有 層 全 体 に NPY の微 細 な顆 粒 状 の陽 性 が認 められる( 矢

印)。

b) 上 行 結 腸 ( A. colon) における NPY の検 出 結 果

上 行 結 腸 の粘 膜 固 有 層 全 体 に NPY の微 細 な顆 粒 状 の陽 性 が認 められる

(矢印)。

c) 下 行 結 腸 ( D. colon) における NPY の検 出 結 果

下 行 結 腸 の粘 膜 固 有 層 全 体 に NPY の微 細 な顆 粒 状 の陽 性 が認 められる

(矢印)。

(a–c) Bar=50 μm, (a’–c’) Bar=10 μm

NPY

16a’

16b

16b’

A. colon

Cecum

16a

D. colon

16c

16c’

図 17 ラッ ト大 腸 粘 膜 固 有 層 における calretinin( CR) に対 する免 疫 組 織 化 学

( a’–c’は a–c の四 角 で囲 った領 域 の拡 大 図 を示 す)

a) 盲 腸 ( Cecum) における CR の検 出 結 果

盲 腸 の粘 膜 固 有 層 全 体 に CR の線 維 状 および顆 粒 状 の陽 性 が認 められ

る( 矢 印 ) 。

b) 上 行 結 腸 ( A. colon) における CR の検 出 結 果

上 行 結 腸 の粘 膜 固 有 層 全 体 に CR の線 維 状 および顆 粒 状 の陽 性 が認 め

られる( 矢 印 ) 。

c) 下 行 結 腸 ( D. colon) における CR の検 出 結 果

下 行 結 腸 の粘 膜 固 有 層 全 体 に CR の線 維 状 および顆 粒 状 の陽 性 が認 め

られる( 矢 印 ) 。

(a–c) Bar=50 μm, (a’–c’) Bar=10 μm

CR

17a’

17b

17b’

A. colon

Cecum

17a

D. colon

17c

17c’

図 18

ラ ッ ト 大 腸 粘 膜 固 有 層 に お け る vesicular acetylcholine transporter

( VAChT) に対 する免 疫 組 織 化 学 ( a’–c’は a–c の四 角 で囲 った領 域 の拡 大 図 を

示 す)

a) 盲 腸 ( Cecum) における VAChT の検 出 結 果

盲 腸 の粘 膜 固 有 層 全 体 に VAChT の微 細 な顆 粒 状 の陽 性 が認 められる

(矢印)。

b) 上 行 結 腸 ( A. colon) における VAChT の検 出 結 果

上 行 結 腸 の粘 膜 固 有 層 全 体 に VAChT の微 細 な顆 粒 状 の陽 性 が認 めら

れる( 矢 印 ) 。

c) 下 行 結 腸 ( D. colon) における VAChT の検 出 結 果

下 行 結 腸 の粘 膜 固 有 層 全 体 に VAChT の微 細 な顆 粒 状 の陽 性 が認 めら

れる( 矢 印 ) 。

(a–c) Bar=50 μm, (a’–c’) Bar=10 μm

VAChT

18a’

18b

18b’

18c

18c’

D. colon

A. colon

Cecum

18a

図 19 ラット大 腸 粘 膜 固 有 層 における calcitonin gene-related peptide( CGRP)

に対 する免 疫 組 織 化 学 ( a’–c’は a–c の四 角 で囲 った領 域 の拡 大 図 を示 す)

a) 盲 腸 ( Cecum) における CGRP の検 出 結 果

盲 腸 の 粘 膜 固 有 層 全 体 に CGRP の 微 細 な 顆 粒 状 の 陽 性 が 認 め ら れ る

(矢印)。

b) 上 行 結 腸 ( A. colon) における CGRP の検 出 結 果

上 行 結 腸 の粘 膜 固 有 層 全 体 に CGRP の微 細 な顆 粒 状 の陽 性 が認 められ

る( 矢 印 ) 。

c) 下 行 結 腸 ( D. colon) における CGRP の検 出 結 果

下 行 結 腸 の粘 膜 固 有 層 全 体 に CGRP の微 細 な顆 粒 状 の陽 性 が認 められ

る( 矢 印 ) 。

(a–c) Bar=50 μm, (a’–c’) Bar=10 μm

CGRP

19a’

19b

19b’

19c

19c’

D. colon

A. colon

Cecum

19a

図 20 ラット大 腸 粘 膜 固 有 層 における substance P( SP) に対 する免 疫 組 織 化 学

( a’–c’は a–c の四 角 で囲 った領 域 の拡 大 図 を示 す)

a) 盲 腸 ( Cecum) における SP の検 出 結 果

盲 腸 の 粘 膜 固 有 層 全 体 に SP の 微 細 な 顆 粒 状 の 陽 性 が 認 め ら れ る ( 矢

印)。

b) 上 行 結 腸 ( A. colon) における SP の検 出 結 果

上 行 結 腸 の粘 膜 固 有 層 全 体 に SP の微 細 な顆 粒 状 の陽 性 が認 められる

(矢印)。

c) 下 行 結 腸 ( D. colon) における SP の検 出 結 果

下 行 結 腸 の粘 膜 固 有 層 全 体 に SP の微 細 な顆 粒 状 の陽 性 が認 められる

(矢印)。

(a–c) Bar=50 μm, (a’–c’) Bar=10 μm

SP

20a’

20b

20b’

20c

20c’

D. colon

A. colon

Cecum

20a

各種神経関連マー

カーの陽性頻度

21

0.15

0.1

0.05

Ce AC DC Ce AC DC Ce AC DC

PGP9.5

VIP

CR

0.04

0.002

0.03

0.0015

0.02

0.001

0.01

0.0005

Ce AC DC Ce AC DC Ce AC DC

VAChT

NPY

CGRP

Ce AC DC

SP

AC:上行結腸,Ce: 盲腸,DC:下行結腸

CGRP:calcitonin gene-related peptide,CR:calretinin,NPY:neuropeptide Y,PGP9.5:

protein gene prpduct 9.5,SP:substance P,VAChT:vesicular acetylcholine transporter,

VIP:vasoactive intestinal peptide

Kruskal–Wallis test with Steel–Dwass test,*: P < 0.05,n=5

Ce

_m

us

cu

Ce

_lu ar

AC ina

_m l

us

cu

AC

_lu ar

in

DC

_m al

us

DC ula

_lu r

in

Ce

_m al

us

Ce ula

_lu r

AC min

_m al

us

cu

lar

AC

_lu

DC

in

_m al

us

cu

lar

DC

_lu

in

Ce

_m al

us

cu

lar

Ce

_lu

AC min

_m al

us

cu

lar

AC

_lu

DC ina

_m l

us

DC cula

_lu

in

al

各種神経関連マー

カーの陽性頻度

Ce

_m

Ce scu

_lu lar

AC mi

_m na

AC uscu

_lu lar

DC mi

_m na

DC uscu

_l la

Ce umi r

_m na

u l

Ce scu

_l la

AC umi r

_m na

AC uscu

_lu lar

DC mi

_m na

DC uscu

_l la

Ce umi r

_m na

u l

Ce scu

_l la

AC umi r

_m na

AC uscu

_lu lar

DC mi

_m na

DC uscu

_lu lar

in

al

Ce

_m

Ce scu

_lu lar

AC m

_m in

AC usc l

_lu ula

DC m r

_m ina

u l

DC scu

_lu lar

in

al

各種神経関連マー

カーの陽性頻度

22

0.15

0.25

0.1

0.2

0.15

0.05

**

**

PGP9.5

NPY

**

VIP

CGRP

0.1

0.05

CR

0.025

VAChT

0.02

**

0.015

0.01

0.005

SP

AC:上行結腸,Ce: 盲腸,DC:下行結腸,muscular:筋層側,luminal:内腔側

CGRP : calcitonin gene-related peptide , CR : calretinin , NPY : neuropeptide Y , PGP9.5 :

protein gene prpduct 9.5,SP:substance P,VAChT : vesicular acetylcholine transporter,

VIP:vasoactive intestinal peptide

Mann–Whitney U test,**:P < 0.01,*: P < 0.05,n=5

図 23 ラット大 腸 粘 膜 固 有 層 における神 経 線 維 束 の走 行 の三 次 元 像

a) 盲 腸 内 腔 側 の粘 膜 固 有 層 における神 経 線 維 束 の走 行 の三 次 元 像

神 経 線 維 束 ( 灰 ) が分 枝 ・ 吻 合 し, 複 ...

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