島皮質における味覚情報処理の神経基盤解明

• 研究課題/領域番号: 17K08538
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生理学一般
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 豊田 博紀 大阪大学, 歯学研究科, 准教授 (00432451)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: カプサイシン受容体 / カンナビノイド受容体 / うま味受容体 / 興奮伝播 / パッチクランプ / 島皮質 / 光学的膜電位測定法 / 味覚情報処理 / カプサイシン / カンナビノイド / うま味 / オシレーション / Gタンパク質 / 情報処理 / 局所神経回路 / 味覚 / チャネル / 神経回路 / 錐体細胞 / イオンチャネル / 味覚受容 / 受容体 / 摂食 / ネットワーク / 自律神経応答

研究成果の概要

中枢神経系において味覚関連受容体の発現が認められるが、その生理学的役割には不明な点が多い。本研究では、島皮質味覚野に発現しているカプサイシン受容体（TRPV1受容体）、カンナビノイド1型（CB1）受容体およびうま味（T1R1/T1R3）受容体の生理学的役割を検討した。その結果、これらの味覚関連受容体が活性化されると、島皮質味覚野と自律神経関連領野との間に機能協調が生じることを見出した。このため、島皮質味覚野に発現している味覚関連受容体は、摂食行動や自律神経活動の調節に関わっている可能性が示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、島皮質味覚野に発現している味覚関連受容体（TRPV1受容体、CB1受容体、T1R1/T1R3受容体）の生理学的役割の一端を明らかにした。一般的に味覚関連受容体は、末梢神経系において中心的な役割果たすと考えられているが、中枢神経系においても重要な役割を果たしている可能性を明らかにしたため、学術的意義が高い。高次脳における味覚関連受容体の生理学的役割を明らかにすることで、健康増進に寄与することが期待される。

研究成果

• [国際共同研究] ソウル大学(韓国)
• [雑誌論文] Intranasal Administration of Rotenone Reduces GABAergic Inhibition in the Mouse Insular Cortex Leading to Impairment of LTD and Conditioned Taste Aversion Memory (2021)
  • 著者名/発表者名: Toyoda H, Katagari A, Kato T, Sato H
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 22・1 号: 1 ページ: 259-259
  • DOI: 10.3390/ijms22010259
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CB1 cannabinoid receptor-mediated plasticity of GABAergic synapses in the mouse insular cortex (2020)
  • 著者名/発表者名: Toyoda H
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10・1 号: 1 ページ: 7187-7187
  • DOI: 10.1038/s41598-020-64236-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cellular mechanisms underlying the rapid depolarization caused by oxygen and glucose deprivation in layer III pyramidal cells of the somatosensory cortex (2020)
  • 著者名/発表者名: Toyoda H, Kawano T, Sato H, Kato T
  • 雑誌名: Neurosci Res. 巻: - ページ: 1-9
  • DOI: 10.1016/j.neures.2020.03.003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Molecular and Regulatory Mechanisms of Desensitization and Resensitization of GABAA Receptors with a Special Reference to Propofol/Barbiturate (2020)
  • 著者名/発表者名: Kang Youngnam、Saito Mitsuru、Toyoda Hiroki
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 21 号: 2 ページ: 563-563
  • DOI: 10.3390/ijms21020563
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Interaction of nicotinic acetylcholine receptors with dopamine receptors in synaptic plasticity of the mouse insular cortex (2019)
  • 著者名/発表者名: Toyoda H
  • 雑誌名: Synapse 巻: 73 号: 7
  • DOI: 10.1002/syn.22094
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of nicotinic acetylcholine receptors for modulation of microcircuits in the agranular insular cortex (2019)
  • 著者名/発表者名: Toyoda H
  • 雑誌名: Journal of Oral Biosciences 巻: 61 号: 1 ページ: 5-11
  • DOI: 10.1016/j.job.2018.12.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nicotinic activity layer specifically modulates synaptic potentiation in the mouse insular cortex (2018)
  • 著者名/発表者名: Toyoda Hiroki
  • 雑誌名: European Journal of Neuroscience 巻: - 号: 3 ページ: 2211-2223
  • DOI: 10.1111/ejn.13857
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inhibition of GluR Current in Microvilli of Sensory Neurons via Na(+)-Microdomain Coupling among GluR, HCN channel and Na(+)/K(+) Pump. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki Y, Saito M, Won J, Bae JY, Sato H, Toyoda H, Kuramoto E, Kogo M, Tanaka T, Kaneko T, Oh SB, Bae YC, Kang Y.
  • 雑誌名: Front. Cell. Neurosci. 巻: 印刷中 ページ: 113-113
  • DOI: 10.3389/fncel.2018.00113
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Presynaptic mechanisms at prefrontal synapses involved in persistent pain (2018)
  • 著者名/発表者名: Toyoda H
  • 雑誌名: Neuroimmunology and Neuroinflammation 巻: 5 号: 9 ページ: 40-40
  • DOI: 10.20517/2347-8659.2018.48
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Layer-dependent modulation of mouse insular synaptic activities by nicotinic acetylcholine receptors (2018)
  • 著者名/発表者名: Toyoda H
  • 雑誌名: Journal of Reward Deficiency Syndrome and Addiction Science 巻: 4 号: 01 ページ: 9-12
  • DOI: 10.17756/jrdsas.2018-041
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ion channels involved in spontaneous pain (2018)
  • 著者名/発表者名: Toyoda H
  • 雑誌名: Neurology and Neurobiology 巻: 2
  • DOI: 10.31487/j.nnb.2018.02.001
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Electrophysiological and Morphological Properties of α and γ Motoneurons in the Rat Trigeminal Motor Nucleus (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishimura K, Ohta M, Saito M, et al.
  • 雑誌名: Frontiers in Cellular Neuroscience 巻: 12 ページ: 9-9
  • DOI: 10.3389/fncel.2018.00009
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Nicotine facilitates synaptic depression in layer V pyramidal neurons of the mouse insular cortex (2018)
  • 著者名/発表者名: Toyoda Hiroki
  • 雑誌名: Neuroscience Letters 巻: - ページ: 78-83
  • DOI: 10.1016/j.neulet.2018.02.046
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nicotinic activity depresses synaptic potentiation in layer V pyramidal neurons of mouse insular cortex (2017)
  • 著者名/発表者名: Sato Hajime、Kawano Tsutomu、Yin Dong Xu、Kato Takafumi、Toyoda Hiroki
  • 雑誌名: Neuroscience 巻: 358 ページ: 13-27
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2017.06.031
  • 査読あり
• [雑誌論文] A distinct functional distribution of α and γ motoneurons in the rat trigeminal motor nucleus. (2017)
  • 著者名/発表者名: Morita-Isogai, Y., Sato, H., Saito, M., Kuramoto, E., Yin, D., Kaneko, T., Yamashiro, T., Takada, K., Oh, S.B., Toyoda, H., & Kang, Y.
  • 雑誌名: Brain Structure and Function 巻: - 号: 7 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1007/s00429-017-1400-8
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] マウス島皮質シナプス長期増強におけるニコチンおよびドーパミン受容体の役割 (2020)
  • 著者名/発表者名: 豊田博紀，佐藤元，加藤隆史
  • 学会等名: 第62回歯科基礎医学会学術大会
• [学会発表] マウス島皮質シナプス可塑性におけるニコチンおよびドーパミン受容体の役割 (2020)
  • 著者名/発表者名: 豊田博紀，佐藤元，加藤隆史
  • 学会等名: 第43回日本神経科学大会
• [学会発表] Nicotine layer-specifically modulates synaptic plasticity in the mouse insular cortex (2019)
  • 著者名/発表者名: Toyoda H, Sato H, Yin DX, Kato T
  • 学会等名: FAOPS2019
  • 国際学会
• [学会発表] Nicotinic activity differentially modulates synaptic plasticity in layers III and VI pyramidal neurons of the mouse insular cortex (2019)
  • 著者名/発表者名: Toyoda H, Sato H, Yin DX, Kato T
  • 学会等名: Oral Neuroscience 2019
  • 国際学会
• [学会発表] マウス島皮質のシナプス長期増強におけるニコチン受容体の役割 (2019)
  • 著者名/発表者名: 豊田博紀, 佐藤元, 加藤隆史
  • 学会等名: 第61回歯科基礎医学会学術大会
• [学会発表] Role of intracellular Ca2+ stores in layer 2/3 pyramidal cells of the somatosensory cortex during oxygen and glucose deprivation (2018)
  • 著者名/発表者名: Toyoda H, Kawano T, Shimoda M, Sato H, Yin DX, Katagiri A, Kato T
  • 学会等名: Oral Neuroscience 2018
  • 国際学会
• [学会発表] ニコチンはマウス島皮質におけるシナプス可塑性を調節する (2018)
  • 著者名/発表者名: 豊田博紀, 佐藤元, 尹東旭, 加藤隆史
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
• [学会発表] 喫煙が島皮質における味覚受容に及ぼす影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 豊田博紀, 佐藤元, 河野奨
  • 学会等名: 喫煙科学研究財団研究発表会
• [学会発表] Nicotine suppresses synaptic potentiation in layer V pyramidal neurons of the insular cortex (2017)
  • 著者名/発表者名: Toyoda Hiroki、Sato Hajime、Kawano Tsutomu、Yin Dong Xu、Kato Takafumi
  • 学会等名: Oral Neuroscience 2017
  • 国際学会
• [学会発表] 喫煙が島皮質における味覚受容に及ぼす影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 豊田 博紀
  • 学会等名: 喫煙科学研究財団研究発表会
• [学会発表] アナンダミドにより島皮質味覚野と胃腸自律領野間にネットワークオシレーションが誘発される (2017)
  • 著者名/発表者名: 豊田 博紀、佐藤 元、尹 東旭、姜 英男
  • 学会等名: 第94回日本生理学会大会
• [図書] Encyclopedia of Signaling Molecules, 2nd Edition (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Toyoda
  • 総ページ数: 6060
  • 出版者: Springer International Publishing
  • ISBN: 9783319672007