生理活性代謝産物、短鎖脂肪酸による交感神経系を介した生体内代謝制御機構の解明

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22790065
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 木村 郁夫 京都大学, 薬学研究科, 助教 (80433689)
• キーワード: 脂肪酸受容体 / 交感神経 / ノックアウトマウス / GPCR / 短鎖脂肪酸

研究概要

我々は前年度までにおいて、当研究室において作製したGPR41KOマウスを用いて、GPR41KOマウスの表現型を詳細に凋べた。その結果として、GPR41の内因性リガンドである、短鎖脂肪酸投与実験により、短鎖脂肪酸はGPR41を介して交感神経系を活性化し、その結果、エネルギー消費を高めることを明らかにした。また、逆にケトン体の投与や、絶食・糖尿病時においてケトン体はGPR41の短鎖脂肪酸による交感神経活性を阻害することにより、交感神経系を抑制し、エネルギー消費を減少させることを明らかにした。したがって、今年度は、このGPR41を介した交感神経活性化機構について、細胞レベルでの実験を行うことにより、GPR41による交感神経活性細胞内シグナルをの検討を行った。結果、短鎖脂肪酸はGPR41を介し、Gi/o型Gタンパクを活性化し、その3量体のうちの一つであるGβγを介してMAPK経路を活性化する結果として、交感神経細胞の興奮を導くことを明らかにした。今回の研究成果により、腸内細菌代謝産物を認識する脂肪酸受容体GPR41は、食事により生体内で腸内細菌により産生される短鎖脂肪酸を、また、絶食により糖に代わるエネルギー源として産生されるケトン体をGPR41が体内栄養バランスとして認識し、生本内においてのエネルギーバランスを調節するという交感神経を介したエネルギー調節機構を明らかにし、この結果を研究論文として発表した。(Kimura I.et al.Proc Natl Acad Sci USA 2011)

研究成果

• [雑誌論文] Short-chain fatty acids and ketones directly regulate sympathetic nervous system via GPR41 (2011)
  • 著者名/発表者名: I. Kimura, D. Inoue, T. Maeda, T. Hara, A. Ichimura, S. Miyauchi, M. Kobayashi, A. Hirasawa, and G. Tsujimoto.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA 巻: 108 ページ: 8030-8035
  • DOI: DOI:10.1073/pnas.1016088108
  • 査読あり
• [雑誌論文] 腸内細菌と脂肪酸受容体を介したエネルギー調節機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 木村郁夫、辻本豪三
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: 239 ページ: 170-171
• [学会発表] GPR41, short-chain fatty acids receptor, modulates metabolic activity via sympathetic nervous system (2011)
  • 著者名/発表者名: I.Kimura
  • 学会等名: IRS 2011
  • 発表場所: 京都大学(京都府)(招待講演)
  • 年月日: 2011-04-01
• [備考]
  • URL: http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/news data/h/h1/news6/2011/110426 1.htm