2019 Fiscal Year Annual Research Report
口腔脳腸・味情報-内分泌連関食調節系の酸化ストレスによる変調と修復の分子生理基盤
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18H02968
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
二ノ宮 裕三 九州大学, 五感応用デバイス研究開発センター, 特任教授 (50076048)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 竜介 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (60380705)
岩田 周介 九州大学, 歯学研究院, 助教 (60780062)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 酸化ストレス / 味覚 / シグナル伝達 / 内分泌 / 神経科学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
口腔・腸の甘味・塩味受容機構は、体に必要な栄養素の検知や吸収に働くが、その感度は脳の食欲調節因子レプチン・カンナビノイド・アンギオテンシンIIによる最適化制御を受け、生体恒常性の維持に寄与している。高脂肪高甘味食などの過剰摂取は、この味調節系に変調をもたらし肥満に導くことも知られている。また、上記味調節因子は酸化ストレス関連因子としても知られ、酸化により標的分子内SH基を修飾し(S-グルタチオン化：SSG化)、機能変化による調節効果の自己抑制的な低下を導く可能性が示唆される。本研究は、それら酸化ストレス下でSSG化される標的分子による変調と回復の動作原理を明らかにするため、課題1: 酸化ストレスによる味調節系の変調と修復の機序について、調節因子の標的チャネル分子である代謝センサー(KATP:甘味)、温度センサー(TRPV4:甘味)、Naセンサー(ENaC:塩味)について、甘味・塩味受容細胞の興奮性のSSG化による変調と還元剤による修復を細胞分子生理学的に解析し、課題2: 酸化ストレス関連分子・遺伝子群の味細胞における発現と機能を検索する。
昨年度、課題1では、T1R3欠損マウスを用いた味応答解析により、酸化ストレス誘導剤により、糖輸送体SGLTs-KATPチャネル経由の甘味応答が増強されるが、還元剤によりその効果が消失すること、また、野生型マウスを用いた追加実験により、甘味の温度増強がTRPV4の阻害剤で部分的に低下すること、ENaCs阻害剤アミノライドで抑制される塩味応答成分が、酸化ストレス誘導剤で低下し、還元剤で回復することが明確になった。課題2では、RT-PCR解析で、酸化ストレス分子標的の経路上にある酸化還元に関与する各種酵素や輸送体など分子の発現が、BioGeeを用いた解析では、酸化ストレス変化が味細胞I型に最も強く現れることが示唆された。
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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
課題1では、初年度研究で用いた野生型マウスに加え、昨年度はT1R3欠損マウスの味応答を解析した。その結果、T1R3欠損マウスでも野生型マウスと同様に酸化ストレス誘導剤、還元剤による甘味応答変化が起こることが分かり、酸化ストレスの標的は、両マウスが共有する糖輸送体SGLT-KATP経路であり、KATPを標的にするレプチンの細胞興奮性抑制と拮抗することで、レプチン抵抗性が惹起される可能性を得ている。また、2年間の実験結果から、TRPV4阻害剤により甘味特異的に温度増強効果が低下し、TRPV4が甘味特異的温度制御に関与する可能性が示唆されている。しかし、TRPV4欠損マウス実験では麻酔等に問題がありまだ十分な結果は得られていない。ENaCsチャネルは酸化ストレスにより、Na流入が低下することが知られている。本研究で、舌に与えた酸化ストレス誘導剤でアミロライド感受性応答が特異的に低下し、還元剤で回復した。それらの効果は数分以内に現れることから、味細胞の受容膜側で起こることが明らかになりつつある。また、味細胞にはアミロライド・温度感受性をもち、酸化ストレス制御に重要なNa/H交換輸送体(NHE1/2)も発現し、その阻害剤による塩味応答抑制も判明しており、味細胞における酸化ストレス、温度、味受容など多機能の複合特性の新たな研究標的を見出している。
課題2では、酸化ストレスに関わるグルタチオン代謝機構に関連する酵素群の味細胞における発現が、初年度にRT-PCR法レベルで確認され、昨年度はNHEなどの発現も明らかになり、その機能解析へと展開した。また、血中グルタチオン濃度の測定値を基に、味細胞における味応答変化との連関を解析は現在進行中である。また、BioGEEを用いた酸化ストレスの解析では、味細胞I型に特に顕著なSSG化分子の発現があり、ENaCs発現との連関も推定される結果を得ている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題はおおむね研究計画通りに進捗している。課題1では、レプチンによる甘味抑制の標的である代謝センサーKATPチャネルは、酸化ストレスにより慢性的な閉口が起こりレプチン効果と拮抗する可能性が示唆されるが、実際、レプチン効果が酸化ストレス効果と拮抗するかどうかは全く不明である。そのためには、まず味細胞におけるレプチンの細胞内情報経路を明らかにし、酸化ストレスの標的と推定されるKATPチャネルまでの経路と、その経路内の分子群の酸化ストレスによる影響を味細胞レベルで検索する必要がある。次に、神経・行動応答の解析により、酸化ストレス・レプチン感受性を伝える特異的情報経路や、その情報に由来する行動変化を検索することが不可欠である。今までの結果の確認作業と共に、これを実践する。
TRPV4の甘味特異的な温度増強効果については、欠損マウスを用いた実験は麻酔条件等に問題があるため、主に阻害剤を用いて確定させる。ENaCsについては、分子構造上の標的SH基を受容膜側と細胞内部位に分け、酸化ストレス誘導及び還元剤の舌側への投与や血中投与による影響を比較解析する。また、酸化ストレスや温度・アミロライド感受性を有するNHE1/2については、それらに対する感受性を味細胞・神経応答のNHE特異的阻害剤による抑制成分の変化を基に分析し、酸化ストレスに伴う変化を基にレプチン抵抗性との連関について分析する。
課題2では、今までに得られたグルタチオン代謝経路で働く各種分子の味細胞における発現を確認し、酸化ストレス剤投与後の変化と血中グルタチオン濃度との連関を検索する。また、味細胞KATPチャネルのグルタチオン化が分子レベルで検索ができるかどうか試みる。
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Research Products
(22 results)
