Sensing mechanism for internal nutritional state in the peripheral taste tissue
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22K09915
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 57010:Oral biological science-related
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
高井 信吾 九州大学, 歯学研究院, 助教 (30760475)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 味蕾 / 栄養 / 味覚 / 栄養代謝 / オルガノイド |
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| Outline of Research at the Start |
我々は口腔内に存在する味蕾により食物の味を感じている。味感受性や味蕾の代謝は、全身の栄養状態に応じて逐次変化していると考えられる。これまでに、味蕾が味を感じるメカニズムに関しては研究が進んできたが、体内の栄養状態をどの様に感知しているのかは全く不明である。本研究では、細胞外の栄養状態を感知して細胞の代謝を制御する分子として知られるmTOR（mechanistic target of rapamycin）に着目し、味蕾におけるその働きを探索する。マウスを用いた動物実験や、味蕾を体外で培養するオルガノイドという技術を用いて、生体のエネルギー需要に呼応する味覚の調節機構を解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
動物の味覚情報入力は全身の栄養代謝状態を反映し、その時に生体が必用とする栄養素を効率的に摂取するように調節されていることが示唆されている。しかし、味蕾細胞が体内栄養状態を感知しているか、またどの様なメカニズムで体内の栄養素（グルコースやアミノ酸など）を感知しているのかは解明されていない。本研究計画は、味蕾における体内の栄養情報の感知、処理のメカニズムを解明することを目的とし、実験を開始した。これまでの実験により、絶食状態のマウスに2時間再給餌すると、一部の味蕾基底細胞と味細胞において、様々な臓器で栄養状態や増殖因子などの情報を統合し、成長や代謝を制御するシグナル伝達ネットワークにおいて中心的な役割を果たすセリン・スレオニンキナーゼであるmTORの活性化が観察された。この活性化はラパマイシン（mTORC1阻害剤）を事前に投与することで完全に消失した。以上の結果は、一部の味細胞は体内の栄養状態を感知しており、そのメカニズムにはmTORの活性化が関与していることを示唆する。さらにラパマイシンを1ヶ月間投与し、mTORを薬理学的に抑制したマウスおよびコントロールマウス有郭乳頭味蕾からRNAを抽出し、発現遺伝子の変化に関して網羅的な解析を行っている。現在データ解析中ではあるが、栄養代謝に関わる遺伝子、また特定の味覚受容体遺伝子の発現が有意に変化する可能性を見出している。得られた結果の一部は第64回歯科基礎医学会学術大会、日本味と匂学会 第56回大会で発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでに、体内栄養情報を感知するレセプターの候補の一つとして想定していたオーファン受容体の機能解析に関して、マウス各臓器（有郭乳頭味蕾、小腸、腎臓、膵臓）における遺伝子発現と、タンパク質発現解析を完了している。また、この受容体遺伝子のクローニング、およびHEK293細胞へのトランスフェクションを行い、当研究室で保有する細胞内カルシウム濃度測定装置と、刺激溶液の灌流システムを用い、受容体発現細胞の性質を調査した結果、単糖類、二糖類、糖アルコールを含む天然糖刺激に対し特異的なカルシウム応答を示すという結果が得られた（人工甘味料、アミノ酸には応答しなかった）。現在この結果をまとめ、学術論文として投稿する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
ラパマイシン投与マウス有郭乳頭味蕾から抽出したRNAのシークエンス結果から、いくつかの味覚受容体、また細胞の代謝に関わる遺伝子の発現変化が認められた。今後、見つかった遺伝子に関して、個別に定量PCRや免疫染色を行い、変化を詳細に解析していく。味蕾幹細胞の3次元培養系である味蕾オルガノイドを用いた解析に関しては、培養に必用な試薬の入荷が滞っていたため、やや予定より遅れている。こちらに関しても、マウスモデル同様にmTOR阻害による遺伝子発現・分子発現を解析していく予定である。
またこれとは別に、体内の栄養素を感知するためのレセプターの候補として想定していたオーファン受容体の一つが、味蕾、腸管、膵臓等、糖の受容に関わる臓器に発現することを見出した。HEK293細胞にこの受容体を強制発現させ、糖で刺激すると一過性の細胞内カルシウム上昇が惹起されることを確認した。さらに、理化学研究所BRCよりこのレセプターのノックアウトマウスを導入、本学動物実験施設での個体化を終了し、繁殖を行っている。今後、このマウスに関して、生化学的解析、または様々な味覚刺激に対する行動応答解析、味神経応答解析を行っていく。特に糖の応答に着目し、解析を進める予定である。またこのレセプターは膵臓でも発現が確認出来ているため、血糖値や血中ホルモン濃度等の変化も同時に探索していく予定である。
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Report
(1 results)
Research Products
(6 results)
