2021 Fiscal Year Research-status Report

咀嚼のストレス緩和・血圧抑制効果の制御分子を究明する

Research Project

Project/Area Number	21K11707
Research Institution	Takasaki University of Health and Welfare
Principal Investigator	永井俊匡高崎健康福祉大学, 農学部, 准教授 (50451844)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	朝倉富子東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任教授 (20259013) 清水愛恵高崎健康福祉大学, 健康福祉学部, 助手 (30816343) 豊田集高崎健康福祉大学, 農学部, 助手 (70808998)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	咀嚼 / 自律神経系 / 内分泌系 / トランスクリプトーム / 血圧
Outline of Annual Research Achievements	咀嚼は、単に消化作用のみではなく、生命の維持に極めて重要で広範な作用を持つ。しかしその効果は現象論的な議論にとどまっており、メカニズムの解明には至っていない。そこで報告者らは、これまでに粉末飼料または固形飼料をラットに与え、DNAマイクロアレイにより脳内発現遺伝子を網羅的に解析した。その結果、15週飼育後のラットで固形飼料による血圧の有意な低下を観察し、視床下部で自律神経系や視床下部－下垂体－副腎（HPA）軸に関与する遺伝子群の発現変動を見出した。本研究では、咀嚼による血圧制御メカニズムの解明を目指す。自律神経系とHPA軸による血圧制御を検証するには、次に挙げる①～③の３つの解析による制御分子候補の解析が、まず必要である。すなわち「①トランスクリプトーム解析による制御分子候補の絞り込み」、「②動物の行動試験による咀嚼とストレス応答の相関解析」、そして「③自律神経系・HPA軸と咀嚼との相関の検証」である。本研究では、これらの推進を計画しており、2021年度における進捗を、以下に述べる。 ①のトランスクリプトームについて、2021年度には、これまでの視床下部マクロアレイ結果を詳細に解析し、血圧制御分子の候補を抽出した。②のストレス応答について、ビデオカメラを用いて24時間リアルタイムにモニタリングしたところ、少なくとも3週間程度の短期間飼育では、毛づくろい等のストレス軽減につながる行動の変化は見られなかった。③のうち、自律神経系については、テレメトリーを用いて生体パラメーターを24時間リアルタイムにモニタリングしたところ、心拍変動から固形飼料群で副交感神経の亢進が示唆された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 「①トランスクリプトーム解析による制御分子候補の絞り込み」について、2021年度には、これまでの視床下部マクロアレイ結果を詳細に解析し、血圧制御分子の候補を抽出した。さらに文献調査や共同研究者とのディスカッションを深めた。「②動物の行動試験による咀嚼とストレス応答の相関解析」について、ビデオカメラを用いて24時間リアルタイムにモニタリングしたところ、少なくとも3週間程度の短期間飼育では、毛づくろい等のストレス軽減につながる行動の変化は見られなかった。むしろ活動量や探索行動などが、固形飼料群で増加することが明らかになった。これらの変化は、③と関連して考察する必要があり、2022年度に継続して検討する。「③自律神経系・HPA軸と咀嚼との相関の検証」については、テレメトリーを用いて生体パラメーターを24時間リアルタイムにモニタリングしたところ、心拍変動から固形飼料群で副交感神経の亢進が示唆された。HPA軸については、関与する分子についてELISAやウェスタンブロットなどで生化学的に検証する予定であったが、計画通りには進捗しなかった。
Strategy for Future Research Activity	「①トランスクリプトーム解析による制御分子候補の絞り込み」にて抽出した分子候補について、ELISAやウェスタンブロットなどで生化学的に検証し、「③自律神経系・HPA軸と咀嚼との相関の検証」へと発展させていく。また、15週の長期間飼育でなく、2週前後の短期間飼育における視床下部のDNAマイクロアレイ解析を行い、咀嚼の短期的・長期的な効果を比較する。 ②について、今のところストレス応答に群間の差を見いだせていないことから、咀嚼が慢性的にストレスを軽減するのではなく、急性ストレスに対する耐性を付与している可能性を考えている。拘束実験等の急性ストレスを与えたうえでの解析を、予備的に開始する。
Causes of Carryover	新型コロナウイルス感染症に伴う物流の停滞（プラスチック消耗品や抗体を用いた試薬類など）、および研究室活動の自由度低下により、一部の実験、具体的には主に生化学的な解析を、計画通りに進めることができなかった。2021年度に比べて2022年度は、物流・活動自由度ともに改善の傾向にあることから、研究活動全体を活性化させる予定である。遅れの生じている生化学実験を中心に、計画を実施していきたい。