【解説】砂糖の甘みを、舌だけでなく腸でも感じている!?

生命科学関連

疲れたときに食べるお菓子には、格別の美味しさがあります。一方で、そのような甘みへの誘惑は、肥満や砂糖依存症などの深刻な健康問題を引き起こすこともあります。

お菓子の甘みはもちろん舌で感じるものですが、舌だけでなく腸でも糖分を感じている、という驚きの報告がなされました。「どのように腸で糖分をかんじるのか」について解説します! (研究者向きのまとめは最後にあります)

マウスは、砂糖の入った水を好んで飲むが、舌の味覚とは関係ない

研究者たちは、まずマウスが甘みに対してどのような好みを示すのかを調べてみました。好みを調べる際には、舐めると水が出てくる装置を2つ用意し、それぞれを何回なめたかを比較することで、どちらに入っている物質を好むのかを知ることができます。

そこで、砂糖の一種であるブドウ糖と人工甘味料のどちらを好むかを検証してみました。あげはじめた直後では、どちらも同程度なめている一方で、2日後にはブドウ糖を含む水を明らかに好んでなめるようになりました。どちらも舌で甘さを感じているはずなので、舌によってブドウ糖だけを好むようになったとは考えられません。

舌で甘さを感じられないマウスを用いて、ブドウ糖と人工甘味料を比較してみても、やはりブドウ糖をより好む傾向が見られました。ここから、舌で感じる甘みとは関係なくブドウ糖を好むことがわかりました

ブドウ糖を摂取すると、脳幹(両耳の間の脳)の一部が活性化する

次に研究者たちは、脳のどこがブドウ糖によって活性化しているのかを調べました。いわゆる「脳」といわれて想像される「シワ」の多い部分ではなく、もう少し下の耳の間には「脳幹」と呼ばれる呼吸など生命現象の根幹に関わる部位があります。その脳幹のごく一部がブドウ糖を摂取することによって活性化されることがわかりました。

脳幹の一部の活性化は、舌の味覚とは関係がない

先程の舌で甘さを感じられないマウスを用いて、先程特定した部分の活性化を見てみても、やはりブドウ糖によって活性化していることが判明しました。更に、舌で甘さを感じられない状況を作り出すために、ブドウ糖を腸に直接投与しても脳幹の一部の活性化が観察されました。

このことから、脳は、舌だけでなく腸からも「甘さ」を感じているということがわかりました!

脳幹の一部の活性化は、ブドウ糖のみでしか観察されない

研究者たちは、ブドウ糖だけでなく、その他の糖分、果糖 (フルクトース、果物多く含まれます)、麦芽糖 (マルトース)、さらに人工甘味料を腸に直接投与しても、グルコースで見られたような脳幹の一部の活性化は観察されませんでした。

舌ではもちろんこれらの糖の甘さを感じることができますので、(当たり前ですが)腸と舌とでは甘さの感じ方が異なる、ということがわかりました。

私の個人的な感覚ですが、人工甘味料は甘いけど何か物足りないと感じていたので、それはもしかすると、腸で甘さを感じていなかったからかもしれません(笑)

参考文献

The gut–brain axis mediates sugar preference
Experiments in mice show that a population of neurons in the vagal ganglia respond to the presence of glucose in the gut and connect to neurons in the brainstem...

専門家向きのまとめ (Twitterと同じ)

  • 甘味は最も重要な味覚である
  • 味覚を失ったマウス、砂糖への嗜好性が薄れない
  • そこで、迷走神経ー脳幹の神経回路と砂糖への嗜好性との関連を調べた
  • グルコースか人工甘味料(acesulfame K)かを含んだ水では、同程度のリッキングを行うが、48時間後には明らかにグルコースを好む
  • このグルコースへの偏向性は、甘味への味覚を失ったTRPM5 KOマウスでも T1R2/3 KOマウスでも観察される
  • カロリー摂取量とは関連がない(分解不可能なグルコースアナログでも同様の傾向)
  • c-fosを用いると、グルコース特異的に尾状核での神経発火が観察された 
  • TRPM5 KOマウスでも T1R2/3 KOマウスでも神経発火あり、逆に人工甘味料では神経発火なし
  • 尾状核にてGCaMP6発現しているマウスにおいて、腸に直接グルコースを投与すると神経発火が見られる。迷走神経の切断により、神経発火は消失
  • 活動依存的にシナプス前細胞を特定可能なTRAPシステムを尾状核に導入すると、グルコース依存的なDS-REDシグナルが迷走神経節に観察される
  • tetanus toxinを用いて、迷走神経節もしくは尾状核の細胞を死滅させると、砂糖への嗜好性が失われる
  • 腸への直接投与で、グルコースで神経発火がみられるが、人工甘味料、フルクトース、マンノースでは発火は見られない
  • グルコーストランスポーターのSGLT1の阻害薬により、グルコースでも発火しなくなることから、このトランスポーターが関与している
  • 尾状核中のニューロンで、proenkephalin(Penk)発現ニューロンが、グルコースによるc-fos発現とよく一致
  • Penk依存的に、hM3Dq (clozapine依存的な神経興奮を引き起こせる)を発現させると、clozapineを含む水を徐々に好むようになる
  • 以上から、砂糖への嗜好性に、消化後の腸ー迷走神経ー脳幹(尾状核のPenk+ニューロン)回路の重要性が明らかに。また、人工甘味料とグルコースの相違点も判明。

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