飲食物の甘味を伝える神経細胞を発見 甘味の心地良さに依存するメカニズムを解明 生理学研究所

 生理学研究所などは、甘味およびそれにともなう心地良さを選択的に伝達する神経細胞が脳幹にあることを発見した。哺乳類の脳で味覚の伝達神経が見つかったのははじめてだという。
 肥満や2型糖尿病になると、味や食物の好みが変化し、糖分の多い甘いものを好むなど、不健康な食生活に傾きやすいことがが知られている。疾患時の脳内の味覚伝達神経の性質を調べることで、その原因が明らかになる可能性がある。
甘味およびそれに伴う心地よさを選択的に伝達する神経細胞を発見
 今回の研究は、生理学研究所の中島健一朗准教授・傅欧研究員および東京大学大学院農学生命科学研究科の三坂巧准教授の研究グループによるもので、研究成果は「Cell Reports」に掲載された。

 味覚は、栄養豊富な好ましい食物を積極的に摂取し、有害な成分を忌避するなど、食物の価値の判断基準となる。味覚の情報は、舌を起点に脳内の複数の中継点をリレーすることで認識されるが、近年、舌の上で味のセンサーとしてはたらく味覚受容体が同定され、末梢における味覚受容のメカニズムがわかりつつある。一方、脳内で味覚を伝える神経メカニズムについてはよく分かっていなかった。

 研究グループは、マウスをモデルに、味覚情報伝達の重要な中継点である脳幹において、味覚伝達神経の探索を行った。過去に報告されている電気生理学および組織学の解析結果を照らし合わせて精査したところ、脳幹の中でも橋結合腕傍核(PBN)とよばれる部位において味刺激に応答する神経細胞が偏在しており、転写因子のひとつであるSatB2を発現している可能性が示された。

 PBNは、味覚・痛覚・痒み・温度等さまざまな外的刺激の中継点として機能する脳部位。SatB2は、大脳皮質の発達に重要な役割をもつ転写因子で、今回の研究では味覚伝達神経の目印として使用した。

 分子生物学的手法によってSatB2を除去したところ、他の味に対する反応は正常だったのに対し、甘味のみをほとんど感じられなくなることが分かった。一方、装着型微小顕微鏡を用いて、味溶液摂取中に脳活動を計測したところ、この神経細胞は甘味にのみ選択的に応答することが明らかになった。
 また、神経細胞の活動を光刺激によってコントロールするオプトジェネティクスという手法を用いて、この神経の活動を人工的に活性化すると、無味の溶液であってもまるで甘味溶液のように好んで摂取することが分かった。この神経は、味覚のもうひことつの中継点として知られる視床の後内側腹側核に接続していた。

 さらに、たとえ溶液の摂取がない場合でも、マウスは視床に接続するこの神経回路が人工的に活性化された状態を好むことから、この神経回路は甘味を味わった際に生じる心地良さ(快情動)を引き起こす上で重要な役割を担っていることが明らかになった。

 以上の結果から、マウス脳幹においてSatB2発現神経は、他の味ではなく、甘味およびそれにともなう心地良さを伝えていることが示された。マウスの橋結合腕傍核において、味覚応答神経の存在が報告されてから40年以上経つが、哺乳類の脳内において味覚伝達神経を特定することに成功したのは今回の研究がはじめてだ。
 今回発見した甘味神経細胞そのものの活動を測定すれば、甘味を定量的に評価できるだけでなく、他の味が甘味に与える修飾効果(例:適度な塩味で甘味が強まる)やおいしさの定量的な評価にも役立つと期待される。

 また、肥満や2型糖尿病になると、味や食物の好みが変化し、糖分の多い甘いものを好むなど、不健康な食生活に傾きやすいことがが知られている。疾患時の脳内の味覚伝達神経の性質を調べることで、その原因が明らかになる可能性がある。

生理学研究所 生殖・内分泌系発達機構研究部門
東京大学大学院農学生命科学研究科
SatB2-expressing Neurons in the Parabrachial Nucleus Encode Sweet Taste(Cell Reports 2019年5月7日)
[Terahata]

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