神経活動の人工制御システムを用いた空腹・満腹中枢神経を介した味覚制御機構の解明

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H05624
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 中島 健一朗 東京大学, 農学生命科学研究科, 助教 (70554492)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 味覚

Outline of Annual Research Achievements

食物は栄養・味覚・生体調節の３つの機能を併せ持つ。しかし、これまで各因子は独立に研究されてきた。このため、これらを統合しなければ分からない課題、例えば栄養状態や体調の変化により味の感じ方が変わる原因は未だに不明である。本研究では最新の神経科学的手法により食欲中枢の神経活動を制御し、いわば人工的に満腹・空腹状態を再現することで味の感度・閾値や食の嗜好性が変化するかどうかを検証する。また、そのような変化を引き起こすメカニズムの解明を目指す。栄養因子・エネルギー状態の変化は末梢の臓器や様々な神経の様々な応答を誘導する。本研究は、これら末梢の臓器による副次的な影響を排除し、脳内における味・栄養情報の統合・評価機構を解明するはじめての取組みであり、食品科学分野に新たな学問領域を拡げるものといえる。
本年度は、DREADD法という最新の神経科学的手法を用い、マウス脳視床下部に存在する摂食亢進神経を人工的に活性化し、空腹状態を再現できるかどうかを検証した。その結果、摂食亢進神経を人工的に活性化すると、マウスは絶食後に再給餌した場合と同様にエサを短時間に大量に摂取することを確認した。そこで、このマウスを用いて様々な味溶液に対する感受性の評価を行った。その結果、人工的に空腹状態を再現したマウスでは味に対する感受性が通常状態から変化すること見出した。また、この変化はマウスを実際に絶食させた場合にも観察された。このことから摂食中枢の神経の活動に応じて味覚感受性が調節されることが示唆された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

視床下部の食欲中枢神経を起点とした神経ネットワークを選択的に活性化することで、人工的に空腹状態を再現できることを確認した。このマウスを用いて味感受性の評価を行ったところ、マウスを絶食状態にした場合と同様に味に対する感受性が通常状態から変化すること見出した。このことから摂食中枢の神経の活動に応じて味覚感受性が調節されることが示唆された。

Strategy for Future Research Activity

味覚感受性の制御を担う摂食中枢の神経が味情報を伝達する神経に及ぼす影響を明らかにするため、両者の位置関係を多重蛍光免疫組織染色にて詳細に解析する。また、視床下部の神経の投射先のどの神経が味や嗜好性の変化に影響を及ぼすかを探索する。

Research Products

• [Journal Article] A Novel GPCR-Regulated Neuronal Signaling Pathway Triggers Sustained Orexigenic Effects (2016)
  • Author(s): Nakajima K, Cui Z, Li C, Meister J, Cui Y, Fu Ou, Smith SA, Jain S, Lowell BB, Krashes MJ, and Wess J
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 7 Pages: 1-13
  • DOI: 10.1038/ncomms10268
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Identification of key neoculin residues responsible for the binding and activation of the sweet taste receptor (2015)
  • Author(s): Koizumi T, Terada T, Nakajima K, Kojima M, Koshiba S, Matsumura Y, Kaneda K, Asakura T, Shimizu-Ibuka A, Abe K, Misaka T
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 5 Pages: 1-11
  • DOI: 10.1038/srep12947
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Virus-mediated Expression of DREADDs for In Vivo Metabolic Studies. (2015)
  • Author(s): Rossi M, Cui Z, Nakajima K, Hu J, Zhu L, and Wess J
  • Journal Title: Methods Mol. Biol. Volume: 1335 Pages: 205-221
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-2914-6_14
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] AgRP神経の活動が味嗜好性に与える影響の解析 (2016)
  • Author(s): 傅 欧、岩井 優、成川 真隆、三坂 巧、中島 健一朗
  • Organizer: 2016年度日本農芸化学会大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター
  • Year and Date: 2016-03-27 – 2016-03-30
• [Presentation] 橋結合腕傍核における味神経の分子マーカーの発現解析 (2016)
  • Author(s): 岩井 優、傅 欧、三坂 巧、中島 健一朗
  • Organizer: 2016年度日本農芸化学会大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター
  • Year and Date: 2016-03-27 – 2016-03-30
• [Presentation] A Novel GPCR-Regulated Neuronal Signaling Pathway Triggers Sustained Orexigenic Effects (2016)
  • Author(s): Nakajima K, Cui Z, Li C, Fu O, Krashes M, and Wess J
  • Organizer: 第93回日本生理学会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター
  • Year and Date: 2016-03-22 – 2016-03-24
  • Invited
• [Presentation] Drug-induced activation of a Gs-coupled designer GPCR in hypothalamic AgRP neurons promotes food intake in mice (2015)
  • Author(s): Nakajima K, Cui Z, Li C, Krashes M, Lowell B, and Wess J
  • Organizer: 2015 Keystone Symposia Conference “Neural Control of Metabolic Physiology and Diseases”
  • Place of Presentation: Snowbird, Utah, USA
  • Year and Date: 2015-04-12 – 2015-04-17
  • Int'l Joint Research
• [Book] “Chapter 2. Design and Analysis of an Arrestin-Biased DREADD” In Designer Receptors Exclusively Activated by Designer Drugs (Neuromethods) (2015)
  • Author(s): Nakajima K, Diaz Gimenez LE, Gurevich VV, and Wess J
  • Total Pages: 175
  • Publisher: Humana Press
• [Remarks] 脳内で長期間にわたって摂食量を高める仕組みの解明
  • URL: http://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/2016/20160113-1.html