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

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26242007
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 阿部 啓子 東京大学, 農学生命科学研究科, 特任教授 (10151094)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井深 章子 新潟薬科大学, 応用生物科学部, 教授 (60301420)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 食と栄養 / 食品機能 / 味物質科学

Outline of Annual Research Achievements

1.末梢受容［口腔］(1) 塩味受容機構の解析：hENaC活性化剤として見い出した10個の化合物について活性・構造相関解析を行い、クロロフェニル基、フェニル基、カルボキシフェニル基へのクロライド付加、カルボキシ基の移動、ピペリジンの形成などが活性に関わることを推定した。(2)甘味受容体の構造解析：sf9により生産した甘味受容体のモノクローナル抗体の作製を試みている。
［消化管］brush cellの機能解析：エネルギー代謝を間接カロリメトリーにより解析したところ、絶食状態では、WTマウスに比べKOマウスではVO2は明期および22時間合計において高値を示し、VCO2は明期でのみ高値、22時間合計では上昇傾向を示した。RER(エネルギー消費量)はKOマウスでは、WTマウスに比べて有意に低下した。またKOマウスのエネルギー消費量はWTマウスに比べて有意に上昇した。KOマウスにおいてALP, T-KBの有意な高値、NEFA上昇傾向、TP低下傾向が示された。両マウスにおいて肝臓遺伝子発現プロファイルが大きく変化していた。WTマウス群に比べてKOマウス群で発現上昇した1020プローブセットと、発現低下した1304プローブセットにはエネルギー代謝に関するGO termが多く抽出された。前者には解糖やコレステロール生合成、後者には糖代謝や脂質代謝、アミノ酸代謝に関連する遺伝子群が含まれた。また、糖新生に関連する不可逆遺伝子は全て発現低下した。肥満への関与が知られている腸内細菌叢のプロファイリングは、両マウス群で異なっていた。
2.中枢認知：固型餌あるいは粉餌を4ヶ月間摂取させたラット視床における遺伝子発現プロファイルは両者間で大きく異なった。海馬、視床下部、小脳の遺伝子発現は両者間で大きな変化は観察されなかった。

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、さらには両者の連動性を分子・細胞・神経レベルで解析し、以下の知見を得た。（1）hENaC活性化剤の構造・活性相関：hENaC活性化の候補化合物①～⑩にはインドール環が共通構造である。また、フェニル基、スルホンアミド、カルボキシフェニル基などの構造も共通である。これらはhENaCを活性化する部分構造であると推定した。
（2）brush cellの機能解析：エネルギー消費量の解析からエネルギー産生が亢進し、RERの低下からKOマウスでは運動非依存的に、脂質の利用が亢進することで体脂肪の蓄積が抑制されている可能性が示された。また、エネルギー消費量や呼吸交換比など、遺伝子型による変化が観察された各項目は22時間合計でも差が見られたが、暗期に比べ明期がより明確な差が見られた。KOマウスでは摂食と絶食のそれぞれの解析においてコレステロール（T-CHO, F-CHO）や、WATからの脂肪分解を示すNEFAにも変化が見られていたことから脂質代謝の亢進が強く推定された。またS-KOマウスでは、解糖は大きな変化がなく、糖新生は抑制されていた。
本研究からSkn-1a KO (SKO) マウスは、脂質代謝が有意に亢進し続ける状態にあることから、エネルギー恒常性が破綻したモデルと位置づけることができた。
摂食によるエネルギー代謝の変化は栄養素の吸収による影響といった「従来の栄養学」とは異なり、摂食刺激が口腔（味細胞）や消化管（brush cell）を介するシグナルによっても制御される新規な代謝制御を提唱する研究成果を得つつある。

Strategy for Future Research Activity

1.末梢受容［口腔］（1）塩味受容機構の解析：hENaC活性化する化合物10種について相同な構造を有する天然物化合物を探索する。ENaC以外の塩味受容チャネル分子をWT, KOマウスの味蕾の遺伝子解析からスクリーニングしており、候補分子の電気的性質解析（培養細胞を用いたwhole-cell patch）を行う。［消化管］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（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）咀嚼による脳内活性化：固型あるいは粉の餌を長期（4ヶ月）および短期（10日間）摂取したラットの脳機能を活動試験、視床および血液の遺伝子発現により解析する。
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質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。

Research Products

• [Journal Article] Effect of proteolytic modification on texture and mastication of heat-treated egg white gels. (2016)
  • Author(s): Funaki, J., Minami, M., Abe, S., Ueda, R., Eto, W., Kugino, K., Kugino, M., Abe, K., Toko, K., and Asakura, T.
  • Journal Title: J. Food Process. Preserv. Volume: 41 Pages: e12857
  • DOI: 10.1111/jfpp.12857
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Expression of serotonin receptor genes in cranial ganglia. (2016)
  • Author(s): Maeda, N., Ohmoto, M., Yamamoto, K., Kurokawa, A., Narukawa, M., Ishimaru, Y., Misaka, T., Matsumoto, I., And Abe, K.
  • Journal Title: Neuroscience Lett. Volume: 617 Pages: 46-51
  • DOI: http://doi.org/10.1016/j.neulet.2016.01.050
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Preparation of an Aroma Fraction from Dried Bonito by Steam Distillation and Its Effect on Modification of Salty and Umami Taste Qualities. (2016)
  • Author(s): Ogasawara, Y., Mochimaru, S., Ueda, R., Ban, M., Kabuto, S., and Abe, K.
  • Journal Title: J. Food Sci. Volume: 81 Pages: C308-316
  • DOI: 10.1111/1750-3841.13194
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Anti-allergenic Activity of Polymethoxyflavones from Kaempferia parviflora (2015)
  • Author(s): Kobayashi, S., Kato, T., Azuma, T., Kikuzaki, H., and Abe, K.
  • Journal Title: Journal of Functional Foods Volume: 13 Pages: 100-107
  • DOI: 10.1016/j.jff.2014.12.029
  • Peer Reviewed / Open Access
• [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.
  • Journal Title: J. Neurochem Volume: 133 Pages: 806-814
  • DOI: 10.1111/jnc.13073
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [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.
  • Journal Title: Biosci. Biotechnol. Biochem. Volume: 79 Pages: 1893-1897
  • DOI: 10.1080/09168451.2015.1042833
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Structural basis of pH dependence of Neoculin, a sweet taste-modifying protein. (2015)
  • Author(s): Ohkubo, T., Tamiya, M., Abe, K., and Ishiguro, M.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 10(5) Pages: e0126921
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0126921
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Broccoli sprout extract induces detoxification-related gene expression and attenuates acute liver injury. (2015)
  • Author(s): Yoshida, K., Ushida, Y., Ishijima, T., Suganuma, H., Inakuma, T., Yajima, N., Abe, K., and Nakai, Y.
  • Journal Title: World J. Gastroenterol. Volume: 21 Pages: 10091-10103
  • DOI: 10.3748/wjg.v21.i35.10091
  • Peer Reviewed / Open Access
• [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, A., Abe, K., and Misaka, T.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 5 Pages: 12947
  • DOI: 10.1038/srep12947
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Effect of orally administered collagen hydrolysate on gene expression profiles in mouse skin: a DNA microarray analysis. (2015)
  • Author(s): Oba, C., Ito, K., Ichikawa, S., Morifuji, M., Nakai, Y., Ishijima, T., Abe, K., and Kawahata, K.
  • Journal Title: Physiol. Genomics Volume: 47 Pages: 355-363
  • DOI: 10.1152/physiolgenomics.00009.2015
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rapid Expansion of Phenylthiocarbamide Non-Tasters among Japanese Macaques. (2015)
  • Author(s): Suzuki-Hashido, N., Hayakawa, T., Matsui, A., Go, Y., Ishimaru, Y., Misaka, T., Abe, K., Hirai, H., Satta, Y., and Imai, H.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 22 Pages: e0132016
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0132016
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Long-Chain Fatty Acids Elicit a Bitterness-Masking Effect on Quinine and Other Nitrogenous Bitter Substances by Formation of Insoluble Binary Complexes. (2015)
  • Author(s): Ogi, K., Yamashita, H., Terada, T., Homma, R., Shimizu-Ibuka, A., Yoshimura, E., Ishimaru, Y., Abe, K., and Asakura, T.
  • Journal Title: J. Agric. Food Chem. Volume: 63(38) Pages: 8493-8500
  • DOI: 10.1021/acs.jafc.5b03193
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] ロスマリン酸による脳機能改善機作の解明 (2016)
  • Author(s): 宍戸駿、山下玲、豊田集、濱口毅、篠原もえ子、小野賢二郎、山田正仁、阿部啓子、小林彰子
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター等、北海道
  • Year and Date: 2016-03-30 – 2016-03-30
• [Presentation] RNA-Seq法を用いた小腸刷子細胞発現遺伝子の網羅的探索 (2016)
  • Author(s): 谷下道大、吉岡美紗子、朝倉富子、阿部啓子、石丸喜朗
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター等、北海道
  • Year and Date: 2016-03-30 – 2016-03-30
• [Presentation] シロイヌナズナシグナルペプチドペプチダーゼの基質の探索と特異性の検証 (2016)
  • Author(s): 楠木賢太、星雅子、石丸喜朗、阿部啓子、朝倉富子
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター等、北海道
  • Year and Date: 2016-03-30 – 2016-03-30
• [Presentation] 官能評価を反映した嚥下調整食の動的粘弾性による物性基準と予測モデルの構築 (2016)
  • Author(s): 茅沼友希、上田玲子、南道子、舟木 淳子、石丸喜朗、阿部啓子、朝倉富子
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター等、北海道
  • Year and Date: 2016-03-29 – 2016-03-29
• [Presentation] Kaempferia parviflora に含まれるポリメトキシフラボンの抗アレルギー作用 (2016)
  • Author(s): 小林彰子、加藤太朗、東鋭明、阿部啓子、菊崎泰枝
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター等、北海道
  • Year and Date: 2016-03-29 – 2016-03-29
• [Presentation] マグネシウム摂取不足が骨代謝に及ぼす影響の包括的検討 (2016)
  • Author(s): 矢後拓己、生貝咲貴、石島智子、阿部啓子、岡田晋治
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター等、北海道
  • Year and Date: 2016-03-29 – 2016-03-29
• [Presentation] コレステロール酸化物が生体に与える影響及びその腸管吸収特性 (2016)
  • Author(s): 多田篤生、萩原琢男、阿部啓子、小林彰子
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌市、北海道
  • Year and Date: 2016-03-28 – 2016-03-28
• [Presentation] テアフラビンおよび関連物質が胆汁酸吸収トランスポーター活性に与える影響 (2016)
  • Author(s): 石川和樹、石井剛志、小川真奈、阿部啓子、小林彰子
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌市、北海道
  • Year and Date: 2016-03-28 – 2016-03-28
• [Presentation] 粉餌あるいは固形餌を長期間摂取させたラットの脳内発現遺伝子の比較解析 (2016)
  • Author(s): 小川真奈、永井俊匡、齊藤美佳、石丸喜朗、阿部啓子、朝倉富子
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター等、北海道
  • Year and Date: 2016-03-28 – 2016-03-28
• [Presentation] 咀嚼頻度の異なる餌を摂取させたラットの行動および脳内発現遺伝子の比較解析 (2016)
  • Author(s): 田熊彩子、永井俊匡、石丸喜朗、阿部啓子、朝倉富子
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター等、北海道
  • Year and Date: 2016-03-28 – 2016-03-28
• [Presentation] 小型魚類を用いた味覚情報伝達・処理のイメージング解析 (2016)
  • Author(s): 若泉宏樹、川崎隆史、弓場俊輔、阿部啓子、岡田晋治
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター等、北海道
  • Year and Date: 2016-03-28 – 2016-03-28
• [Presentation] 疑似スズメバチ幼虫由来アミノ酸混合溶液投与による肝臓および脂肪組織におけるトランスクリプトームの協調調節 (2016)
  • Author(s): 篠崎文夏、阿部岳、亀井飛鳥、渡部由貴
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター等、北海道
  • Year and Date: 2016-03-28 – 2016-03-28
• [Presentation] 腸内細菌叢変化を介したヒト生体機能の調整：次世代シーケンサーを用いた腸内細菌叢解析と遺伝子発現解析結果との関連性 (2016)
  • Author(s): 小田由里子、井上亮、上田文教、亀井飛鳥、宇津山正典、阿部啓子、廣川勝いく
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌市、北海道
  • Year and Date: 2016-03-28 – 2016-03-28
• [Presentation] ポリフェノールとエピジェネティクス (2016)
  • Author(s): 阿部啓子
  • Organizer: レドックス・ライフイノベーション 第11回シンポジウム
  • Place of Presentation: お茶の水女子大学、東京都
  • Year and Date: 2016-03-18 – 2016-03-18
  • Invited
• [Presentation] 「味のサイエンス」について (2016)
  • Author(s): 阿部啓子
  • Organizer: 第19回日本病態栄養学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、神奈川県
  • Year and Date: 2016-01-10 – 2016-01-10
  • Invited
• [Presentation] 食と生命 ―その先端科学の現状と未来像 (2015)
  • Author(s): 阿部啓子
  • Organizer: 第14回自然科学講演会
  • Place of Presentation: お茶の水女子大学、東京都
  • Year and Date: 2015-12-12 – 2015-12-12
• [Presentation] Functional Foods― History and Perspective (2015)
  • Author(s): Keiko Abe
  • Organizer: ICoFF 2015
  • Place of Presentation: Seoul, Korea
  • Year and Date: 2015-11-23 – 2015-11-23
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 甘味認知とエネルギー代謝 (2015)
  • Author(s): 阿部啓子
  • Organizer: 第36回 日本肥満学会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場、愛知県
  • Year and Date: 2015-10-02 – 2015-10-02
  • Invited
• [Presentation] 新国家プロジェクト（ＳＩＰ）「次世代機能性農林水産物・食品の開発」研究の概要 (2015)
  • Author(s): 阿部啓子
  • Organizer: 第2回時間栄養科学研究会
  • Place of Presentation: 早稲田大学、東京都
  • Year and Date: 2015-09-02 – 2015-09-02
  • Invited
• [Presentation] Loss of brush cells and taste cells in the gastrointestinal tract alters energy metabolism in Skn-1- deficient mice (2015)
  • Author(s): Ishimaru, Y., Ushiama, S., Narukawa, M., Yoshioka, M., Kozuka, C., Watanabe, N., Osakabe, N., Asakura, T., Masuzaki, H., and Abe, K.
  • Organizer: ECRO2015 European Chemoreception Research Organization
  • Place of Presentation: Istanbul, Republic of Turkey
  • Year and Date: 2015-09-01 – 2015-09-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 味覚シグナルとエネルギー代謝 (2015)
  • Author(s): 阿部啓子
  • Organizer: 和歌山県立医科大学学術講演会
  • Place of Presentation: 和歌山県立医科大学、和歌山県
  • Year and Date: 2015-08-29 – 2015-08-29
  • Invited
• [Presentation] DNA microarray analysis of labial salivary glands in patients with Sjögren’s syndrome: comparison with IgG4-related disease (2015)
  • 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 Sjögren's Syndrome (ISSS, Bergen)
  • Place of Presentation: Bergen, Norway
  • Year and Date: 2015-05-19 – 2015-05-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Functional Food Science in Japan: Present State and Perspectives (2015)
  • Author(s): Keiko Abe
  • Organizer: ACN 2015 12th Asian Congress of Nutrition
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、日本
  • Year and Date: 2015-05-14 – 2015-05-14
  • Int'l Joint Research / Invited