硫化水素は、腐った卵や温泉などから発生する、特徴的な刺激臭を伴った有毒ガスとして知られている。一方で、体内でも生体ガスとして作り出されており、さまざまな役割を担っている。特に、脳ではニューロン同士の情報伝達、つまりニューラルネットワークを調節するなど、脳内の正常なシステムの維持に役立っていると考えられている。

 今回、筑波大学の研究チームは、ニューラルネットワークにより作り上げられるものの一つである呼吸活動に、体の中で合成される硫化水素がどのような役割を果たしているかを明らかにするため、ラットによる実験を行った。その結果、脳における硫化水素の合成を抑えると、ラットは正常な呼吸活動を維持できなくなり、息切れ時にみられるような特徴的な呼吸へと変化することがわかった。一方で、脳以外の組織において硫化水素の合成を抑えた場合は、ラットの正常な呼吸が維持された。このことから、脳内で合成される硫化水素が、正常な呼吸の形成に必須であることが判明した。

 さらに、脳内の硫化水素の合成を抑えた状態で、呼吸中枢の一部のニューロンが作り出す自発活動を抑えた場合は、上述の特徴的な呼吸が見られなくなることもわかった。つまり、脳内の硫化水素はニューラルネットワークによる正常な呼吸の形成を支えており、欠乏すると、ニューロン間の情報伝達の減弱がもたらされ、結果として呼吸中枢ニューロンの自発活動に基づく特殊な呼吸活動に変化するものと考えらえた。

 呼吸活動の形成異常は、乳幼児突然死症候群など重篤な病気へとつながることもある。硫化水素の呼吸活動形成における役割を明らかにすることで、こうした疾患の新たな予防法や治療法開発にも道を拓く可能性がある。

論文情報:【Communications Biology】Endogenous hydrogen sulfide maintains eupnea in an in situ arterially perfused preparation of rats

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大学ジャーナルオンライン編集部

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