体内環境の維持と免疫（知識）の問題

難易度 4国公立二次の標準レベル高校生物体内環境の維持と免疫（知識）

ヒトが強いストレスを受けたり、空腹が続いて血糖濃度が低下したりすると、間脳の視床下部から放出ホルモンが分泌され、これを受けた脳下垂体前葉から副腎皮質刺激ホルモンが分泌される。副腎皮質刺激ホルモンは副腎皮質にはたらきかけ、あるホルモンXの分泌を促す。ホルモンXは、組織のタンパク質を分解してグルコースをつくるはたらきを促進し、血糖濃度を上昇させる。また、血液中のホルモンXの濃度が高くなると、視床下部や脳下垂体前葉にはたらきかけて放出ホルモンや副腎皮質刺激ホルモンの分泌を抑える。

このホルモンXを何というか。

この問題で使うもの

血糖濃度の調節（説明と入口の問題）
内分泌系とフィードバック（説明と入口の問題）

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算数中学高校大学大学院

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ヒント

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ヒント 1

副腎は皮質と髄質に分かれ、それぞれ別のホルモンを分泌する。脳下垂体前葉の副腎皮質刺激ホルモンで分泌が促されるのはどちらから分泌されるホルモンかを考えよう。

ヒント 2

副腎皮質から分泌されるホルモンには 2 種類あり、一方は腎臓での $N a^{+}$ の再吸収に、もう一方は血糖濃度の調節にかかわる。

ヒント 3

タンパク質からグルコースをつくる反応を促して血糖濃度を上げるのは、副腎皮質のホルモンのうち、鉱質コルチコイドではない方である。

答えと解説

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糖質コルチコイド

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解説を読む

副腎皮質から分泌され、タンパク質からグルコースをつくる反応（糖新生）を促進して血糖濃度を上げるホルモンは 糖質コルチコイド である。糖質コルチコイドの分泌は、視床下部 → 脳下垂体前葉（副腎皮質刺激ホルモン）→ 副腎皮質という階層的な経路で調節されており、血液中の糖質コルチコイドの濃度が高くなると視床下部や脳下垂体前葉にはたらいて上位のホルモンの分泌を抑える（負のフィードバック）。このしくみによって、ホルモンの濃度はほぼ一定の範囲に保たれる。

似たホルモンとの違い:
- 鉱質コルチコイドも副腎皮質から分泌されるが、腎臓での $N a^{+}$ の再吸収を促進して体液の塩類濃度や量を調節するホルモンであり、血糖濃度を上げるはたらきの中心ではない。
- アドレナリンも血糖濃度を上げるが、分泌するのは副腎髄質で、交感神経の刺激によって分泌が促され、肝臓のグリコーゲンの分解を促進する。副腎皮質刺激ホルモンによって分泌が促されるのではない。
- グルカゴンはすい臓のランゲルハンス島 A 細胞から分泌され、グリコーゲンの分解を促進する。

よって、ホルモンXは糖質コルチコイドである。

別解

ストレスや低血糖のとき、視床下部が放出ホルモンを分泌し、脳下垂体前葉から副腎皮質刺激ホルモンが分泌される。このホルモンが副腎皮質にはたらいて分泌を促すホルモンのうち、タンパク質を分解してグルコースをつくる(糖新生を促進する)はたらきをもち、血糖濃度を上昇させるものは糖質コルチコイドである。なお、副腎皮質から分泌される鉱質コルチコイドは、腎臓でのナトリウムイオンの再吸収を促進するホルモンであり、血糖濃度の調節には主要な役割をもたないため当てはまらない。また、血液中の糖質コルチコイドの濃度が高くなると視床下部や脳下垂体前葉にはたらいて分泌を抑える負のフィードバックが起こり、問題文の記述と一致する。よってホルモンXは糖質コルチコイド。

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難易度 4（国公立二次の標準レベル）

遺伝的にすべて同じ系統のマウス（互いに移植をしても拒絶反応が起こらない）を用いて、次の実験を行った。

抗原 A と抗原 B は、互いに異なる物質である。各群のマウスに、下の表の「前処理」を行った。その後、すべての群に抗原 A を注射し（これを「本注射」とよぶ）、本注射の直前と本注射の 7 日後に、血清中の抗原 A に対する抗体の量を測定した。表には、本注射の 7 日後の値から本注射の直前の値を引いた「抗体量の増加量」を、群 1 の値を 1 とした相対値で示してある。

群	前処理	抗体量の増加量
1	何もしない	1
2	本注射の 30 日前に抗原 A を注射する	100
3	本注射の 30 日前に抗原 B を注射する	1
4	本注射の 1 日前に、抗原 A を 30 日前に注射しておいた別のマウスから採った血清を注射する	1
5	本注射の 1 日前に、抗原 A を 30 日前に注射しておいた別のマウスのひ臓から採ったリンパ球を注射する	100
6	生まれた直後に胸腺を除去し、成長後、本注射の 30 日前に抗原 A を注射する	0.1 未満

この実験の結果から考えられることとして最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

ア　群 2 と群 3 の比較から、1 回目の注射でつくられた記憶細胞は、抗原の種類を区別せずに、あとから侵入したどの抗原に対しても二次応答を起こすと考えられる。
イ　群 2 と群 4 の比較から、二次応答が起こるのは、1 回目の注射で産生された抗体が血清中に残り、その抗体が再び侵入した抗原 A を認識して抗体産生を促すためと考えられる。
ウ　群 4 と群 5 の比較から、抗原 A の注射によって獲得された免疫記憶は、血清ではなくリンパ球によって別の個体に移すことができると考えられる。
エ　群 1 と群 6 の比較から、胸腺を除去したマウスでは B 細胞がつくられなくなるため、抗原 A に対する抗体がほとんど産生されないと考えられる。
オ　群 4 の結果から、血清療法のように他の個体でつくられた抗体を注射する方法でも、ワクチンの接種と同様に、注射を受けた個体の体内に記憶細胞がつくられると考えられる。

難易度 2（教科書の章末問題レベル）
ある成人のヒトで、甲状腺の細胞が傷害され、甲状腺がチロキシンをほとんど分泌できなくなった。このヒトの間脳の視床下部、脳下垂体、その他の内分泌腺は正常にはたらくものとする。このヒトの体内で起こると考えられることとして適当なものを、次のア〜カからすべて選べ。
- ア　脳下垂体前葉からの甲状腺刺激ホルモンの分泌量が増加する。
- イ　間脳の視床下部からの甲状腺刺激ホルモン放出ホルモンの分泌量が減少する。
- ウ　からだの細胞での代謝（物質の分解とそれにともなう熱の発生）が低下し、寒冷な環境で体温を維持しにくくなる。
- エ　甲状腺刺激ホルモンを注射すると、血液中のチロキシン濃度は正常な値まで回復する。
- オ　チロキシンを適量投与し続けると、血液中の甲状腺刺激ホルモンの濃度は正常な値に近づく。
- カ　チロキシンの不足を補うため、脳下垂体後葉からの甲状腺刺激ホルモンの分泌量が増加する。