2016 Fiscal Year Annual Research Report
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
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15H02571
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
二ノ宮 裕三 九州大学, 味覚・嗅覚センサ研究開発センター, 学術研究員 (50076048)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
重村 憲徳 九州大学, 歯学研究院, 教授 (40336079)
吉田 竜介 九州大学, 歯学研究院, 准教授 (60380705)
實松 敬介 九州大学, 歯学研究院, 助教 (70567502)
岩槻 健 東京農業大学, 応用生物科学部, 准教授 (50332375)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 歯学 / 味覚 / シグナル伝達 / 内分泌 / 神経科学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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、味情報の伝達の仕組みや食調節に働く過程を明らかにするため、課題1：味覚器における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の存在、 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ヒト遺伝子多型と味感受性との連関とその機能、を検索する。
平成28年度は、課題1では、マウス味神経応答の解析で、Na添加により糖応答が増強されるが人工甘味料の応答には影響せず、かつ糖輸送体(SGLT)の阻害剤によりその効果が消失する結果を得た。味細胞における分解酵素の発現と二糖類応答への関与の結果と併せ、糖輸送体受容系の存在が強く示唆された。また、GLP-1の甘味伝達への関与に加え、腸ペプチドCCK受容体の味細胞及び膝神経節での発現と、受容体KOマウスの苦味応答の低下を発見し、CCKの苦味伝達への関与が示唆された。また、腸管オルガノイドに続き、味蕾オルガノイド系も確立された。
課題2では、腸管内分泌細胞STC-1も甘味応答及び甘味依存的GLP-1の分泌がLepにより抑制され、Lepの標的にはKATPチャネルが含まれるなど、味細胞の結果と一致した。
課題3：HEK細胞系を用いた解析で、ヒト甘味感受性低下を導くGLP-1受容体の二か所のアミノ酸変異体がGLP-1に対する応答低下を示す結果が得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
課題1では、平成27年度に、味細胞の二糖類分解酵素による糖輸送の促進、LepのKATPチャネルを介する甘味抑制、腸ペプチドGLP-1の甘味伝達への関与、が判明し、糖輸送体-KATP-GLP-1を介する糖選択的甘味受容経路の存在が推定された。28年度ではその起点となる糖輸送体候補の機能解析を行いSGLTの関与、腸管内分泌細胞におけるLepによるKATPを介するGLP-1放出の抑制を明らかにし、その糖輸送体甘味受容経路の存在を明確化した。また、腸ペプチドCCKの苦味応答やその伝達系への関与を示唆する結果も得ており、口腔脳腸の連関系の概念も強固にさせつつある。オルガノイド研究では腸管から味蕾オルガノイドに展開しており、最終年度で大きな成果が出せる基盤が確立されたと言える。
課題2では、今までに、正常やせマウスで機能するLepは、糖輸送体系を標的に甘味抑制制御を行うが、Lepの機能低下は、T1R2/T1R3経路にあるeCB生合成系を促進し、甘味嗜癖性肥満へと導く可能性が示唆された。LepとeCBの機能原理の探求には二つの甘味受容経路の独立性と連関の解析が必要である。Lepの標的KATPは味細胞全体の興奮性に関与するため、両経路を共に持つ細胞ではLepとeCBの拮抗性の細胞内原理の検索が必要であり、脳への情報の独立性の検索では、単一神経線維への出力系の味情報経路の解析が重要になる。
課題3では、順調に被検者が増加しており、かつGLP-1受容体発現系の解析でアミノ酸変異による感受性変化がより明確になっている。膵臓β細胞培養系を用いた実験系も確立され、今後、インスリン分泌への影響の検索が重要になる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題は計画通り進捗している。課題1では、味細胞における二糖類分解酵素の発現と、Naによる甘味応答の増強作用を解析し、Naは糖応答を増強するが人工甘味料応答には影響せず、その効果はSGLT1阻害剤フロリジンで消失することから、糖輸送体系SGLTの関与が示唆された。しかし、予想外にも果糖や糖アルコールの応答も影響を受けており、その説明が必要である。そこで、味細胞遺伝子発現解析で浮上してきたSGLTのサブタイプの関与について、細胞内経路に関連する分子群の発現解析、味細胞・味神経応答を指標にした阻害剤の効果やT1R3-KOマウスなどを用いた機能解析を行い、明らかにする。また、味情報伝達に、GLP-1が甘味、CCKが苦味に関与し、それらペプチドが神経線維を直接興奮させることを見出した。そこで、各種腸管ペプチドの直接刺激効果を、単一味神経線維レベルで解析し、その味特異性の連関を検索する。また、味覚オルガノイドでは、インスリン受容体発現量が多いことから、インスリンによる各種遺伝子発現分化促進効果を検索する。
課題2では、まず、LepとeCBの拮抗性の細胞内原理について、味細胞及び腸管細胞のそれぞれの特性を利用し各種標的候補分子の機能検索を行う。次にT1R2/T1R3系と糖輸送体系が独立した情報として脳に伝達される可能性については、課題1と同様の手法で両経路の起点となる輸送体やT1R2/T1R3受容体の阻害剤やT1R3-KOマウスを用い、特に単一味神経線維への出力系を検索し、味情報経路形成特性を解明する。
課題3では、確立した膵臓β培養細胞実験系で、GLP-1受容体アミノ酸変異によるインスリン分泌への影響を検索する予定である。
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Research Products
(35 results)
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[Journal Article] Taste cell-expressed α-glucosidase enzymes contribute to gustatory responses to disaccharides.2016
Author(s)
Sukumaran SK, Yee KK, Iwata S, Kotha R, Quezada-Calvillo R, Nichols BL, Mohan S, Pinto BM, Shigemura N, Ninomiya Y, Margolskee RF.
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Journal Title
Proceedings of the National Academy of Sciences.
Volume: 113
Pages: 6035-6040
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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