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2015 年度 実績報告書

口腔脳腸・味情報‐内分泌連関の形成原理と分子基盤の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15H02571
研究機関九州大学

研究代表者

二ノ宮 裕三  九州大学, 歯学研究科(研究院), 教授 (50076048)

研究分担者 重村 憲徳  九州大学, 歯学研究科(研究院), 准教授 (40336079)
吉田 竜介  九州大学, 歯学研究科(研究院), 講師 (60380705)
實松 敬介  九州大学, 歯学研究科(研究院), 助教 (70567502)
岩槻 健  東京農業大学, 応用生物科学部, 准教授 (50332375)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード歯学 / 味覚 / シグナル伝達 / 内分泌 / 神経科学
研究実績の概要

我々は、脳の食欲調節因子レプチン(Lep)やエンドカンナビノイド(eCB)が、味覚器にも働き、食欲に連動し甘味調節を行うこと、逆にT1R2/T1R3甘味受容体が腸管や膵臓にも発現しホルモン分泌や糖吸収を導くことを見出し、 “口腔脳腸・味情報-内分泌連関”とも呼ぶべき新たな食調節系の概念を提示した。本研究は、この連関系の形成や動作原理を理解し、味細胞から起こる味情報の伝達の仕組みや栄養情報として食調節に働く過程を明らかにするため、課題1) 腸管と同様に、味覚器にも糖輸送体による甘味受容経路と、腸ペプチドによる味情報伝達系が存在するか? 課題2) LepとeCBによる甘味調節系とその細胞内分子機構と、食餌性肥満との関連。課題3) 口腔脳腸連関系分子の遺伝子多型と味感受性との連関解析により、ヒトにおける機能、を検索する。
平成27年度は、課題1)で、味細胞には腸管の終末酵素群(マルターゼグルコアミラーゼ、スクラーゼイソマルターゼなど2糖類を単糖に分解)が発現し、その分解酵素を阻害すると2糖類に対する味応答が選択的に減少することから、糖輸送体受容系が唾液アミラーゼと2糖類分解酵素の協調の基、味細胞で機能し、甘味受容に関与する可能性が示唆された。また、腸ペプチドGLP-1がATPと共に甘味刺激により味細胞から濃度依存的に放出され、GLP-1が甘味応答神経線維を刺激することも判明し、甘味情報伝達への関与が示唆された。また、三次元培養系オルガノイド作製が腸管試料で成功し、味蕾オルガノイドへの展開の手掛かりを得た。
課題2では、Lepによる甘味抑制の細胞内機構について味細胞応答を指標に分子連関解析した結果、Lepの標的分子にKATPチャネルが含まれること、食餌性肥満マウスの味細胞におけるレプチン抵抗性発現の閾値濃度が明らかになった。この濃度で、eCB甘味増強が顕在化することも判明した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究の進捗には、課題1)と2)の成果が同時進行的に得られることが、不可欠の要素となっている。平成27年度の成果により、課題1)では、糖輸送体の糖受容における関与が極めて現実的になり、また、腸ペプチドGLP-1が甘味刺激により放出され、味神経線維を興奮させることも判明し、さらに、課題2)でLepの細胞内標的としてKATPチャネルの存在も明らかになったことから、味細胞には甘味受容系としてT1R2/T1R3系以外に糖輸送体受容系も存在し、輸送体からのグルコース流入、ATP合成、KATPチャネルの閉鎖、細胞脱分極、細胞興奮、ATPと腸ペプチドGLP-1の放出、甘味選択的神経線維の興奮、脳への甘味情報伝達、の一連の流れが推定できることになった。それをさらに強固にするため、糖輸送体の同定と機能解析が必要となっている。
また、生体恒常性に深く関与し、正常やせマウスにおいてその機能を発揮するLepの甘味感度制御が糖輸送体甘味受容経路を標的にすることが判明した。それにより、Lepと拮抗し、肥満促進に関わる甘味増強因子のeCBは、人工甘味料なども受容するT1R2/T1R3経路に関与する可能性が高く、当初の予想が現実となりつつある。今後の研究の進捗が楽しみな状況になってきている。同一細胞に両甘味受容系が同居するのか、それぞれ異なる受容系を発現する味細胞に分かれるのか、LepとeCBの拮抗性の細胞内・細胞間原理の解明などに、計画されている探索課題が重要な役割を担う。
課題3)に関しては、現在被験者数を増やし、GLP-1受容体遺伝子の変異による感受性変化について検索し、かつ腸管・膵臓における機能変化を検索すべく受容体発現培細胞解析系を整備中である。

今後の研究の推進方策

本研究課題は予定通りの進捗を見ている。課題1)で明らかになった味細胞における終末酵素の発現は糖輸送体甘味受容経路の存在を強く示唆するものであり、次に、Na依存的グルコース輸送体(SGLT1)を標的にした実験を計画通り行う。推進に当たっては、特にNaによる甘味応答の増強作用を指標にして、T1R2/T1R3受容系でのみ受容される人工甘味料に対する応答特性に着目して研究を進める。T1R3阻害剤のグルマリンによる影響の検索、T1R3-KOマウスの応答解析、さらにSGLT1阻害剤フロリジンの効果の解析が重要と思われる。味シグナル伝達系における腸ペプチドの関与はGLP-1が甘味刺激で味細胞から放出され、神経線維興奮に至ることの発見により証明された。次なる標的としてCCKの味情報伝達への関与の解析を行う。この実験ではCCK受容体a型とb型のKO及びダブル KOマウスの味応答解析を基に、CCKの味細胞からの刺激依存的な放出と、神経線維の活性化を指標に遂行する。基本的には、先に行ったGLP-1実験の手法を踏襲して行う。また、三次元培養オルガノイドの作製は腸管から味蕾とへ展開し、各種味関連分子GFP標識マウスの幹細胞を用い味細胞分化の過程で発現するマーカーとの共発現性を検索し、味応答測定結果との連関を基に解析する。
課題2)では味細胞で明らかになったLepの標的分子KATPチャネルが腸管でもLepの標的になっているかどうか、類似の手法で解析する。さらに、eCBの細胞内標的についても味細胞及び腸管細胞で検索する。これらの研究については、予測が難しいこともあり、過去の論文で予想されている分子群をひとつずつ調べていくこととする。
課題3)に関しては、GLP-1受容体遺伝子の変異体の特に膵臓β細胞のインスリン分泌への影響を最初の課題として展開する。

  • 研究成果

    (33件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 2件、 招待講演 11件) 図書 (3件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] モネル化学感覚研究所(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      モネル化学感覚研究所
  • [雑誌論文] Taste information derived from T1R-expressing taste cells in mice.2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshida R, Ninomiya Y.
    • 雑誌名

      Biochemical Journal

      巻: 473 ページ: 525-536

    • DOI

      10.1042/BJ20151015

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Recent Advances in Molecular Mechanisms of Taste Signaling and Modifying.2016

    • 著者名/発表者名
      Shigemura N, Ninomiya Y.
    • 雑誌名

      International Review of Cell and Molecular Biology

      巻: 323 ページ: 71-106

    • DOI

      10.1016/bs.ircmb.2015.12.004

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Intracellular acidification is required for full activation of the sweet taste receptor by miraculin.2016

    • 著者名/発表者名
      Sanematsu K, Kitagawa M, Yoshida R, Nirasawa S, Shigemura N, Ninomiya Y.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 ページ: 22807

    • DOI

      10.1038/srep22807

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The function of glucagon-like peptide-1 in the mouse peripheral taste system2016

    • 著者名/発表者名
      Takai S, Yoshida R, YasumatsuK, Shigemura N, Ninomiya Y.
    • 雑誌名

      Journal of Oral Biosciences

      巻: 58 ページ: 10-15

    • DOI

      10.1016/j.job.2015.09.002

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Leptin Suppresses Mouse Taste Cell Responses to Sweet Compounds.2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshida R, Noguchi K, Shigemura N, Jyotaki M, Takahashi I, Margolskee RF, Ninomiya Y.
    • 雑誌名

      Diabetes.

      巻: 64 ページ: 3751-3762

    • DOI

      10.2337/db14-1462.

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ホルモンによる味覚(塩味・甘味)感受性調節2016

    • 著者名/発表者名
      重村憲徳, 吉田竜介, 安松啓子, 大栗弾宏, 岩田周介, 高井信吾, 上瀧将史, 仁木麻由, 實松敬介, 二ノ宮裕三
    • 学会等名
      第67回日本生物工学会
    • 発表場所
      鹿児島、城山観光ホテル
    • 年月日
      2016-10-26 – 2016-10-28
    • 招待講演
  • [学会発表] 味覚受容体の機能(塩味と甘味)2016

    • 著者名/発表者名
      重村憲徳, 吉田竜介, 安松啓子, 大栗弾宏, 岩田周介, 高井信吾, 上瀧将史, 仁木麻由, 實松敬介, 二ノ宮裕三
    • 学会等名
      日本薬学会第136回年会
    • 発表場所
      神奈川、パシフィコ横浜
    • 年月日
      2016-03-26 – 2016-03-29
    • 招待講演
  • [学会発表] レプチンによる甘味抑制機構2016

    • 著者名/発表者名
      吉田竜介, 重村憲徳, 二ノ宮裕三
    • 学会等名
      第93回日本生理学会大会
    • 発表場所
      札幌、札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2016-03-22 – 2016-03-24
    • 招待講演
  • [学会発表] Reflections on taste research for 40 years: Tracing the lineage for the future2016

    • 著者名/発表者名
      Ninomiya Y.
    • 学会等名
      International Symposium on Chemosensory Signaling from the Oral cavity to the Brain
    • 発表場所
      福岡、九州大学
    • 年月日
      2016-03-05
    • 招待講演
  • [学会発表] Oral-Gut-Brain interaction of taste and nutrient sensing.2015

    • 著者名/発表者名
      Ninomiya Y.
    • 学会等名
      2015 Annual Meeting Program of Korean Basic Dental Science Society Association
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2015-11-13
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Enhancement of sweet responses by stimulus repetition may be mediated by endocannabinoid system.2015

    • 著者名/発表者名
      Iwata S, Yasumatsu Y, Yoshida R, Shigemura N, Ninomiya Y.
    • 学会等名
      The 13th International Symposium on Molecular and Neural Mechanisms of Taste and Olfactory Perception.
    • 発表場所
      福岡、九州大学
    • 年月日
      2015-11-03 – 2015-11-04
  • [学会発表] Bitter taste responses of gustducin-expressing taste cells in mice.2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshida R, Ninomiya Y.
    • 学会等名
      The 13th International Symposium on Molecular and Neural Mechanisms of Taste and Olfactory Perception.
    • 発表場所
      福岡、九州大学
    • 年月日
      2015-11-03 – 2015-11-04
  • [学会発表] Expression of renin-angiotensin system (RAS) components in taste organ.2015

    • 著者名/発表者名
      Shigemura N, Ninomiya Y.
    • 学会等名
      The 13th International Symposium on Molecular and Neural Mechanisms of Taste and Olfactory Perception.
    • 発表場所
      福岡、九州大学
    • 年月日
      2015-11-03 – 2015-11-04
  • [学会発表] Sweet Taste Genetics, Hormones, and Metabolism.2015

    • 著者名/発表者名
      Ninomiya Y
    • 学会等名
      Annual Scientific meeting of Monell Chemical Senses Center 2015
    • 発表場所
      Pennsylvania, USA
    • 年月日
      2015-10-05 – 2015-10-07
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] レプチンによる甘味応答抑制のメカニズム2015

    • 著者名/発表者名
      吉田竜介, 重村憲徳, 二ノ宮裕三
    • 学会等名
      日本味と匂学会第49回大会
    • 発表場所
      岐阜、じゅうろくプラザ
    • 年月日
      2015-09-24 – 2016-09-26
    • 招待講演
  • [学会発表] カンナビノイドレセプターを介した自己増幅的な甘味応答の増強とT1R3非依存性甘味受容経路2015

    • 著者名/発表者名
      岩田周介, 吉田竜介, 中野啓子, 重村憲徳, 二ノ宮裕三
    • 学会等名
      日本味と匂学会第49回大会
    • 発表場所
      岐阜、じゅうろくプラザ
    • 年月日
      2015-09-24 – 2015-09-26
  • [学会発表] マウス鼓索神経における脂肪酸応答単一神経の記録2015

    • 著者名/発表者名
      安松啓子, 吉田竜介, 實松敬介, 重村憲徳, 二ノ宮裕三
    • 学会等名
      日本味と匂学会第49回大会
    • 発表場所
      岐阜、じゅうろくプラザ
    • 年月日
      2015-09-24 – 2015-09-26
  • [学会発表] マウス味蕾におけるレニン・アンジオテンシン系の機能解析2015

    • 著者名/発表者名
      重村憲徳, 二ノ宮裕三
    • 学会等名
      日本味と匂学会第49回大会
    • 発表場所
      岐阜、じゅうろくプラザ
    • 年月日
      2015-09-24 – 2015-09-26
  • [学会発表] レプチンによる甘味調節機構2015

    • 著者名/発表者名
      吉田竜介
    • 学会等名
      生理学研究所研究会「生物学的階層構造をまたぐセルセンサー情報伝達に関する戦略的研究開発」
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター
    • 年月日
      2015-09-14 – 2015-09-15
    • 招待講演
  • [学会発表] 味細胞におけるエンドカンナビノイドを介した甘味応答の自己増幅2015

    • 著者名/発表者名
      岩田周介, 吉田竜介, 重村憲徳, 二ノ宮裕三
    • 学会等名
      第57回歯科基礎医学会学術大会
    • 発表場所
      新潟、朱鷺メッセ
    • 年月日
      2015-09-11 – 2015-09-13
  • [学会発表] 甘味受容体T1R2/T1R3に対する味覚修飾作用の解析2015

    • 著者名/発表者名
      實松敬介, 重村憲徳, 二ノ宮裕三
    • 学会等名
      第57回歯科基礎医学会学術大会
    • 発表場所
      新潟、朱鷺メッセ
    • 年月日
      2015-09-11 – 2015-09-13
  • [学会発表] マウス鼓索神経における脂肪酸に対する単一神経応答の解析2015

    • 著者名/発表者名
      安松啓子, 二ノ宮裕三
    • 学会等名
      第57回歯科基礎医学会学術大会
    • 発表場所
      新潟、朱鷺メッセ
    • 年月日
      2015-09-11 – 2015-09-13
  • [学会発表] マウス苦味受容味細胞の応答特性2015

    • 著者名/発表者名
      吉田竜介, 二ノ宮裕三
    • 学会等名
      第57回歯科基礎医学会学術大会
    • 発表場所
      新潟、朱鷺メッセ
    • 年月日
      2015-09-11 – 2015-09-13
  • [学会発表] 味蕾内レニン-アンジオテンシン系の機能解析2015

    • 著者名/発表者名
      重村憲徳, 二ノ宮裕三
    • 学会等名
      第57回歯科基礎医学会学術大会
    • 発表場所
      新潟、朱鷺メッセ
    • 年月日
      2015-09-11 – 2015-09-13
  • [学会発表] エンドカンナビノイドによる自己増幅的甘味増強とT1R3-非依存的甘味受容経路の存在2015

    • 著者名/発表者名
      岩田周介, 吉田竜介, 重村憲徳, 二ノ宮裕三
    • 学会等名
      第57回歯科基礎医学会学術大会
    • 発表場所
      新潟、朱鷺メッセ
    • 年月日
      2015-09-11 – 2015-09-13
    • 招待講演
  • [学会発表] 甘味受容体を起点とした口腔脳腸の味情報~内分泌連関と食調節~2015

    • 著者名/発表者名
      二ノ宮裕三
    • 学会等名
      第13回高付加価値食品開発のためのフォーラム
    • 発表場所
      大阪、大阪国際会議場
    • 年月日
      2015-09-04 – 2015-09-05
    • 招待講演
  • [学会発表] T1r-independent mechanisms may function in taste cell to detect sugars.2015

    • 著者名/発表者名
      Ninomiya Y.
    • 学会等名
      International Symposium on Neuroscience in Orofacial sensory-motor functions 2015.
    • 発表場所
      大阪、大阪大学中之島センター
    • 年月日
      2015-05-10 – 2015-05-11
    • 招待講演
  • [図書] 医学のあゆみ Vol 256, No.5(GPCR機能の新展開 【感覚】)2016

    • 著者名/発表者名
      實松敬介, 二ノ宮裕三
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      医歯薬出版
  • [図書] CHEMOSENSORY TRANSDUCTION: DETECTION OF ODOR, TASTE AND OTHER CHEMOSTIMULI2016

    • 著者名/発表者名
      Takai S, Yoshida R, Shigemura N, Ninomiya Y
    • 総ページ数
      19
    • 出版者
      Elsevier
  • [図書] アンチエイジング医学の基礎と臨床改訂3版2015

    • 著者名/発表者名
      重村憲徳, 二ノ宮裕三
    • 総ページ数
      2
    • 出版者
      メジカルビュー社
  • [備考] 九州大学 味覚・嗅覚センサ研究開発センター

    • URL

      http://www.rdctos.kyushu-u.ac.jp/index.html

  • [備考] 九州大学大学院 歯学研究院 口腔常態制御学講座 口腔機能解析学分野(口腔生理学)

    • URL

      http://www.dent.kyushu-u.ac.jp/sosiki/a06/index.html

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公開日: 2017-01-06  

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