医学のあゆみ295巻4号 神経系による呼吸・循環調節―ホメオスタシスとアロスタシスによる制御

はじめに

“息をする”，“血がめぐる”．これらは，われわれが生きていくうえで欠かすことのできない生体現象である．そのため，呼吸の運動と血液の循環は，常に生体内の調節機構により精密にコントロールされている．特に，神経系は呼吸筋，心臓，血管などの呼吸器系・循環器系の機能を調節することにより，呼吸運動と血液循環を強力に調節している．呼吸と循環は体内の酸素飽和度や物質の運搬などを調節することを通して，体内のさまざまな臓器の機能をサポートしている．そのため，これらの異常は，生体の多くの機能を破綻させることにつながり，時として，命すらも脅かすことにつながる．

そこで，神経系は生体内の環境を維持するために，生体内外の環境変動をモニターし，呼吸と循環の適切な調節をたえず行っている．呼吸・循環調節にみられる生体の恒常性を維持する機構は，ホメオスタシスとよばれており，生体内外の環境変動により変化した酸素飽和度や血圧などを元の値に戻し，常に一定の状態を保つシステムとして知られている．ホメオスタシスによる呼吸・循環の調節は，状態を変化させないことで生体の機能を維持する．

一方で，生体は時として，内外の環境変動に適応するために，あえて元とは異なる状態へとその状況を変化させる必要がある．たとえば運動時には，それに先駆けて予測的に呼吸運動が促進するとともに心拍数と血圧が上昇し，運動中もこれら呼吸・循環の促進は継続する．すなわち，生体内外の環境変化に応じて，呼吸と循環は元とは異なる新たな状態へと積極的に変化することで，生体が置かれた状況に最適な機能を実現する．このような，異なる状態へと遷移することにより動的に最適化された制御を行う機構をアロスタシスとよぶ．

本特集では，生体内外のさまざまな環境変動に対して，呼吸・循環がホメオスタシスおよびアロスタシスによる制御を行うことで，生体の状況を最適化していることを紹介する．これにより，呼吸・循環の神経系による調節機構の多面的な理解につながるとともに，今後のさらなる包括的な理解への一助となることを期待する．

小金澤禎史
筑波大学医学医療系神経生理学