2014 Fiscal Year Annual Research Report
味物質シグナルの末梢応答・中枢認知・その連動系の解析および食と健康の科学への活用
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26242007
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
阿部 啓子 東京大学, 農学生命科学研究科, 名誉教授 (10151094)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井深 章子 新潟薬科大学, 応用生物科学部, 教授 (60301420)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 食と栄養 / 食と健康 / 食品機能 / 味物質科学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1.末梢受容 [口腔](1)塩味受容機構の解析：hENaCを一過的に発現させたHEK293T細胞を用いた膜電位測定およびhENaC発現卵母細胞を利用した二電極膜電位固定法の2つの系により塩味受容活性を測定した。この系を用いて、東京大学創薬イノベーションセンターのコアライブラリー3367化合物をスクリーニングし最終的に10個のhENaC活性化剤を見出した。(2)甘味受容体の構造解析：mGluR1 TMDの結晶化条件を参考にしてT1R3 TMDのコンストラクトを作製し、昆虫細胞sf9を用いて大量生産した後可溶化、精製を実施した。
[消化管](1)Brush cell の機能解析：野生型とSkn-1(-/-)(S-KO)マウス間で糖代謝について比較した結果、OGTTにおいて血糖値の経時的変化には両群間で差がなかったが、グルコース投与15分後における血漿インスリン濃度はS-KOマウスにおいて有意に低下した。インスリン分泌促進ホルモンGIPの分泌量、膵臓インスリン分泌能、インスリン感受性は両群間で差がないことから、brush cellがグルコースセンサーとして働き、GIP非依存的にインスリン分泌を促進していることが示唆された。
2.中枢認知 (1)基本味刺激による脳活性化：亜鉛欠乏8日目のラットでは塩味物質であるNaClに対する嗜好性だけが大きく変化した。その嗜好性は忌避行動を示す高濃度域、嗜好行動を示す低濃度域ともに増大し、亜鉛欠乏によってNaClに対する摂取欲求が高まった。
3.末梢受容と中枢認知の連動性 (1)味物質とエネルギー代謝の連動性：WTマウスにサッカリン溶液を飲水または胃内投与した。口腔から飲水したマウス肝臓（6時間後）では、脂肪酸β酸化関連遺伝子の発現上昇などの脂質代謝に顕著な変化が生じた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究では、食品中に含まれる味物質の末梢（口腔味蕾、消化管）受容と中枢認知、さらには末梢受容と中枢認知の連動性を分子・細胞・神経レベルで解析することを目指している。1.末梢受容に関して、以下の3研究を実施した。(1)塩味受容機構の解析：ENaC活性化系を構築し、スクリーニングに用いて実際に10種の化合物の探索に成功した。(2)甘味受容体の構造解析：ヒト甘味及び旨味受容体であるT1R3を生産するために発現コンストラクトを作製し、昆虫細胞に導入した。培養条件を検討し、品質の良いT1R3タンパク質を1～2mg得ることができた。結晶構造解析の成否は「品質の良い受容体タンパク質を数mg取得する」ことであり、当初計画を上回る成果と考える。(3)brush cellの機能解析：brush cellが消失したS-KOマウスはOGTT解析からインスリン分泌が低下することを明らかにした。brush cellはエネルギー代謝制御に関与する可能性が示唆され、S-KOマウスは「腸-脳連関」の良いモデルであることを実証した。
2.中枢認知に関しては、離乳食後の咀嚼の有無が大脳味覚野・運動野の活性化に反映するという興味深い結果を得た。
3.末梢受容と中枢認知の連動性については以下の2課題を実施した。(1)味覚と嗜好性の連動性：亜鉛欠乏動物は、高・低濃度のNaClの嗜好性が有意に高まっていることを明らかにした。本成果は平成27年度研究の結果を含むものである。(2)味物質とエネルギー代謝の連動性：口腔の味受容により大脳味覚野が活性化され、その結果、末梢（肝臓）のエネルギー代謝が変化することを示した。
平成26年度研究は、期待される成果を得ており、当初の計画以上に進展しているといえる。次年度以降の研究をさらに発展させたいと考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
1. 末梢受容【口腔】（1）塩味受容機構の解析：高濃度の食塩受容に関わる新規チャネルのスクリーニングを行うために味蕾に発現する遺伝子解析（次世代シークエンサーを使用）を行う。候補分子についてはin situ ハイブリダイゼーションによる組織染色を実施し分子種を絞り込む。さらに、その分子のKOマウスを作成する。（2）甘味受容体の構造解析：生産・精製した甘味受容体（hT1R2、hT1R3） はリガンドとの結合力を等温滴定カロリメトリーやビアコアにより測定する。
【消化管】（1）brush cell の機能解析：S-KOおよび野生型マウスにおける摂食量（普通食及び高脂肪食）と消費エネルギー量の関連を解析する。さらに、カテコールアミン量測定や肝臓、脂肪組織、筋肉、視床下部などの遺伝子発現解析を行い、総合的エネルギー代謝を解析する。brush cellに発現するチャネル、トランスポーター、GPCRの探索を次世代シークエンサーを用いて解析する。
2. 中枢認知（1）基本味刺激による脳活性化：マーカー分子を用いて、複合基本味刺激による脳活性化部位を特定する。（2）咀嚼による脳内活性化：マウスに硬さが異なる餌（粉あるいは固型）を投与し、咀嚼による脳活性化状態を遺伝子発現から解析する。
3. 末梢受容と中枢認知の連動性：味物質とエネルギー代謝の連動性：サッカリン以外のノンカロリー甘味料であるアセサルファムKやシュクラロースの口腔摂取（甘味刺激）の場合にも肝臓の脂肪代謝系に変化が生じることを解析し「腸脳軸」の検証を行う。
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[Journal Article] Expression of the synaptic exocytosis-regulating molecule complexin 2 in taste buds and its participation in peripheral taste transduction.2015
Author(s)
Kurokawa, A., Narukawa, M., Ohmoto, M., Yoshimoto, J., Abe, K., and Misaka, T.
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Journal Title
J. Neurochem
Volume: 133
Pages: 806-814
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Administration of a maple syrup extract to mitigate their hepatic inflammation induced by a high-fat diet: a transcriptome analysis.2015
Author(s)
Kamei, A., Watanabe, Y., Shinozaki, F., Yasuoka, A., Kondo, T., Ishijima, T., Toyoda, T., Arai, S., and Abe, K.
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Journal Title
Biosci. Biotechnol. Biochem.
Volume: 79
Pages: 1893-1897
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Post-exercise impact of ingested whey protein hydrolysate on gene expression profiles in rat skeletal muscle: activation of extracellular signal-regulated kinase 1/2 and hypoxia-inducible factor-1alpha.2015
Author(s)
Kanda, A., Ishijima, T., Shinozaki, F., Nakayama, K., Fukasawa, T., Nakai, Y., Abe, K., Kawahata, K., and Ikegami, S.
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Journal Title
J. Nutr.
Volume: 111
Pages: 2067-2078
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Administered Chrysanthemum flower oil attenuates hyperuricemia: mechanism of action as revealed by DNA microarray analysis.2015
Author(s)
Honda, S., Kawamoto, S., Tanaka, H., Kishida, H., Kitagawa, M., Nakai, Y., Abe, K., and Hirata, D.
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Journal Title
Biosci. Biotechnol. Biochem.
Volume: 78
Pages: 655-661
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Anti-allergenic Activity of Polymethoxyflavones from Kaempferia parviflora,2015
Author(s)
Kobayashi, S., Kato, T., Azuma, T., Kikuzaki, H., Abe, K.
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Journal Title
Journal of Functional Foods
Volume: 印刷中
Pages: 印刷中
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Nuclear receptor-mediated alleviation of alcoholic fatty liver by polyphenols contained in alcoholic beverages.2014
Author(s)
Yao, R., Yasuoka, A., Kamei, A., Ushiama, S., Kitagawa, Y., Rogi, T., Shibata, H., Abe, K., and Misaka, T.
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Journal Title
PLoS ONE
Volume: e87142
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Sequential gene expression profiling in the mouse spleen during 14 d feeding with Lactobacillus brevis KB290.2014
Author(s)
Fukui, Y., Sasaki, E., Fuke, N., Nakai, Y., Ishijima, T., Abe, K., and Yajima, N.
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Journal Title
Br. J. Nutr.
Volume: 111
Pages: 1957-1966
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Additional nitrogen fertilization at heading time of rice down-regulates cellulose synthesis in seed endosperm.2014
Author(s)
Midorikawa, K., Kuroda, M., Terauchi, K., Hoshi, M., Ikenaga, S., Ishimaru, Y., Abe, K., and Asakura, T.
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Journal Title
PLoS ONE
Volume: e98738
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Luteolin and Quercetin affect the cholesterol absorption mediated by epithelial cholesterol transporter niemann; Pick C1 Like 1 in Caco-2 cells and rats.2014
Author(s)
Nekohashi, M., Ogawa, M., Ogihara, T., Nakazawa, K., Kato, H., Misaka, T., Abe, K., and Kobayashi, S.
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Journal Title
PLoS ONE
Volume: e97901
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Oral administration of the AYA strain of Lactobachillus plantarum modulates expression of immunity-related genes in the murine Peyer’s patch: a DNA microarray analysis.2014
Author(s)
Kikuchi, Y., Toyoda, T., Ishijima T., Abe, K., Nakai, Y., and Fukudome, S.
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Journal Title
Biosci. Biotechnol. Biochem.
Volume: 78
Pages: 1935-1938
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] DNA microarray analysis of labial salivary glands in patients with Sjogren’s syndrome: comparison with IgG4-related disease2015
Author(s)
Takahashi, H., Tsuboi, H., Nakai, Y., Iizuka, M., Asashima, H., Hirota, T., Kondo, Y., Moriyama, M., Furukawa, S., Matsumoto, I., Nakamura, S., Yoshihara, T., Abe, K., and Sumida, T.
Organizer
The 13th International Symposium on Sjogren's Syndrome (ISSS, Bergen)
Place of Presentation
Bergen, Norway
Year and Date
2015-05-19 – 2015-05-19
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