J Life Sci Res 2015; 13:5-8Ⓒ 2015 Osaka Prefecture University

報

Journal of Life Science Research
Online ISSN 2186-5809

告ほ乳類味覚器の神経生理学
吉井清哲†１，大坪義孝１，熊澤
九州工業大学大学院
埼玉工業大学大学院

１２隆２

生命体工学研究科，808-0196 福岡県北九州市若松区ひびきの2-4
工学研究科，369-0293 埼玉県深谷市普済寺1690

受付：2015年4月10日，受理：2015年6月1日

Neurophysiology of mammalian taste receptors
Kiyonori Yoshii,†１ Yoshitaka Ohtubo,１ and Takashi Kumazawa２
１Graduate School of Life Science and Systems Engineering, Kyushu Institute of Technology, Hibikino 2-4, Kitakyushu-shi 808-0196,
Japan; ２Graduate School of Engineering, Saitama Institute of Technology, 1690 Fusaiji, Fukaya 369-0293, Japan.

Received 10 April 2015; accepted 1 June 2015
Key words : mammalian taste bud cells（ほ乳類味蕾細胞）; taste signal transduction mechanism（味情報伝達機構）;
neurophysiological function（神経生理学的機能）

１

はじめに舌や口腔内壁に多数分布する味覚器には，味物質の受容に特化した細胞が含まれている．これらの味物質受容細胞は細長い細胞で，一部を舌表面に露出している（Fig. 1）．
この露出部分に，各細胞に特有の味物質受容体が発現している．味物質受容体が食物中の味物質を検出すると，細胞内情報伝達機構が味情報を神経伝達物質の放出装置に伝達する．放出された神経伝達物質が味神経を利用して，脳に味情報を伝達する．本小論の目的は，一般の読者にほ乳類の味物質受容機構を紹介することである．
Fig. 1
２

味覚器の構造2.1

味蕾と味神経味覚器の最小単位は，味蕾と呼ばれる紡錘形の小器官で味物質受容細胞の模式図

味物質受容細胞は，味物質受容体，細胞内情報伝達装置，神経伝達物質放出装置を持つ必要がある．味物質の情報は，神経伝達物質として味神経繊維に送られ，脳に送られる．

あり（Fig. 2），50〜100 程度の細胞から成っている．味蕾は，軟口蓋，喉頭，咽頭などにも多数分布する．味蕾を支える構造は，舌の前後で異なる（Fig. 3）．舌前方では，味蕾は報は鼓索神経/舌咽神経経由で脳へ送られる．舌後部中央突起上にあり，味蕾の生成した味情報は，鼓索神経を経由の味蕾も溝内側にあり，味情報は舌咽神経経由で脳へ送らして脳へ送られる．舌後方両側では，溝内側にあり，味情れる．
2.2

連絡著者

†E-mail: yoshii@brain.kyutech.ac.jp

編集部注：本稿は，編集部の依頼により，2014年10月8日におこなわれた特別講演の内容を基に執筆されたものである．

味蕾に含まれる細胞の分類

味蕾には，微細構造，免疫染色性，神経生理学的機能等の異なる 4 種類の味蕾細胞，Ⅰ〜Ⅳ型細胞が含まれている（Table 1）．味物質受容細胞は，Ⅱ型細胞とⅢ型細胞である．

6Fig. 2

味蕾の模式図味蕾は，50〜100 個の細胞が構成する味覚器の最小単位のである．
大きさは，直径 50μm 程度，高さ 50μm 程度である．味神経繊維が侵入し，味物質受容細胞から味情報を受け取る．遠心性支配もあるらしい．

Fig. 3Fig. 4

甘味，うま味，苦味物質の受容機構

Ⅱ型細胞は，これらの味物質に対する受容体のどれかを発現する．
いずれの受容体も，G タンパク質共役型であり，セカンドメッセンジャー（IP3）を生成して，小胞体の IP3 受容体（IP3R3）からCa イオンを放出する（挿入図）．放出された Ca イオンがイオンチャネル（TRPM5 チャネル）を開き，受容器電位を発生する．
受容器電位は，電気信号で開くイオンチャネル（非表示）を開き，活動電位を発生する．この活動電位という電気信号が ATP を通すイオンチャネルを開き，細胞内の ATP を神経伝達物質として近傍に放出する．近傍の味神経繊維にある数種の ATP に対する受容体がこれを検出し，脳へ味情報を伝達する．Ⅲ型細胞も，ATP に対する受容体を持つので，Ⅱ型細胞の味応答を検出し，脳へ送る可能性がある．PIP2，ホスファチジルイノシトール二リン酸；IP3，イノシトール三リン酸；DAG，ジアシルグリセロール；
IP3R3， 3 型 IP3 受容体．

舌表面と味蕾発現部の断面

味蕾は，舌前方では茸状突起の上に，舌後方側面および中央では溝内部に分布する．

Table 1

味蕾細胞の分類

Fig. 5

味蕾細胞は，その微細構造および免疫染色性でⅠ型〜Ⅳ型に分類されている．Ⅱ型，Ⅲ型が味物質受容細胞，Ⅰ型は味受容のサポート，Ⅳ型は他の細胞型の前駆細胞とされている．

塩味と酸味物質の受容機構

Ⅲ型細胞は，受容体として，Na イオン（塩味物質）や H イオン（酸味物質）を通すイオンチャネルを発現している．細胞外 Na イオンが上昇すると，この Na チャネルの平衡電位が正方向へ変化する．この電気信号が「電気信号で開くイオンチャネル」を開き，活動電位を発生させる．H イオンも，よく似た方法で活動電位を発生させる．いずれの場合も，活動電位がシナプス小胞内のセロトニンを放出し，味神経繊維に味情報を送り出す．

7Ⅱ型細胞は G タンパク質共役型味物質受容体をもち，Ⅲ型オンとの組み合わせでは異なる味になる．したがって，こ細胞はイオンチャネル型受容体をもつ．イオンチャネルとこでいうある種の Na イオンチャネルだけでは塩味受容機は，細胞膜にあるイオン通路である．Ⅱ型細胞とⅢ型細胞構の説明として不十分である．今後の研究により，Cl イ

では，味神経への味情報伝達方法も異なる．Ⅱ型細胞は味オンを検出する装置の存在を明らかにする必要がある．酸神経繊維と化学シナプスを形成せず，神経伝達物質を貯蔵味物質 H イオンの受容体もある種の H イオンチャネルでするシナプス小胞を持たない（Fig. 4）．Ⅱ型細胞は，あるあり，Ⅲ型細胞外部の H イオン濃度の上昇により，電気種のイオンチャネルから細胞内に分布する ATP を神経伝信号を生成する11．Ⅲ型細胞は，電気信号で開く Ca イオ達物として味蕾内にまき散らす1．ATP に対する受容体をンチャネルやシナプス小胞などの神経伝達物質放出装置を発現している味神経繊維は，拡散してきた ATP を検出し，利用してセロトニンを放出する．

脳に味情報を送る ．Ⅲ型細胞は，味神経繊維と化学シナ3.4

2Ⅱ型−Ⅲ型細胞ネットワークプスを形成する（Fig. 5）．シナプス小胞中のセロトニンをⅡ型細胞は味物質を受容すると ATP を放出する．ATP放出することで，脳に味情報を伝達する ．Ⅰ型細胞は細に対する受容体は，味神経繊維ばかりでなく，Ⅲ型細胞に胞外に ATP 分解酵素をもつので，Ⅱ型細胞が放出するも発現している12−14．Ⅰ型細胞は ATP の味蕾内拡散を制ATP の拡散を制限することになる4．IV型細胞は，これら限する4．しかし，Ⅱ型細胞とⅢ型細胞が密着し，Ⅱ型，味蕾細胞の前駆細胞である．

Ⅲ型細胞間にⅠ型細胞が存在しない味蕾も観察される．こ3の場合，Ⅱ型細胞の生成した味情報はⅢ型細胞へ伝達され３味物質受容機構ることになる3．たとえば，苦味物質に対する受容体を発3.1

五基本味と味物質現しているⅡ型細胞が特定のⅢ型細胞の周りに集まっていヒトは甘味，うま味，苦味，塩味，酸味の 5 種の味覚をれば，このⅢ型細胞は，苦味情報を脳へ送るだろう．Ⅲ型感じるとされるため，味物質も 5 種に分類されている．ショ細胞は塩味物質や酸味物質に対する受容体を発現している

糖が甘味，グルタミン酸ナトリウムがうま味，キニーネがと考えられている．今後の研究により，これら受容体を発苦味，食塩が塩味，酢酸が酸味の典型的味物質とされてい現しないⅢ型細胞が発見されれば，このような細胞ネットる．ただし，味物質の分類はかなり強引であり，サッカリワークの存在を仮定する意味がでてくる．

ンのように苦味を感じさせる物質や，ブドウ糖，果糖，ショ糖のように甘味の質が異なる糖類も，甘味物質としてひとくくりにされている．この点は，他の味物質についても共味物質受容細胞の電気信号
生体電気信号の大きさは，シビレエイやデンキウナギの発電器官が作る数百ボルトという大きなものから，筋細胞通であることにご注意頂きたい．
3.2４

や神経細胞活動電位のように 100 mV 程度のもの，さらに甘味物質，うま味物質，苦味物質

Ⅱ型細胞は，甘味物質，うま味物質，苦味物質に対する各種受容細胞が作る数 mV 程度の受容器電位まで多様性が受容体のいずれかを発現する（Fig. 4）．現在，甘味物質ある．しかし，電気信号の多くは，細胞内外のイオン濃度受容体は 1 種類，うま味物質受容体もおそらく 1 種類，苦の差とイオンチャネルによって作られている．

5

味物質受容体が30種類程度報告されている

．これらの

6−9

味刺激を受けた味物質受容細胞は，ゆっくりした電位変受容体は G タンパク質共役型受容体で，セカンドメッセンジャーとして IP3 を生成し，Ⅱ型細胞内部にある Ca イオン貯蔵庫（小胞体）から Ca イオンを放出する．放出された Ca イオンは，Ca イオンに感受性を持つイオンチャネル（TRPM5 チャネル）を開き，電気信号を発生する．
電気信号は，ATP が通過できるイオンチャネル（ヘミチャネル）を開き，ATP を放出する．
3.3

塩味物質と酸味物質

塩味物質と酸味物質は，Ⅲ型細胞が検出する．塩味物質
NaCl の摂取によりⅢ型細胞外部の Na イオン濃度が上昇
すると，ある種の Na イオンチャネルが受容体として働き，受容器電位を生成する（Fig. 5）10．ただし，Na イオンはCl イオンとの組み合わせで塩味となるが，それ以外のイFig. 6

味物質が受容細胞に生成する電気信号の模式図

味応答としての電気信号は，ゆっくりした受容器電位と受容器電位によって引き起こされた活動電位から構成される．受容器電位は持続しているのに，活動電位は，時間とともに高さが小さくなり，やがて発生しなくなる．これは，活動電位を発生する Na チ
ャネルが不活性化して開かなくなるためである．

8化とそれに重なる速い電位変化を示す15．ゆっくりした電5 Chandrashekar J, Hoon MA, Ryba NJ, et al. (2006) The

位変化は味物質が生成する受容器電位である（Fig. 6）．速receptors and cells for mammalian taste. Nature,

い電位変化は活動電位であり，ゆっくりした電位変化を検444:288-294.

出するイオンチャネルが生成する．受容器電位の発生機構

6 Nelson G, Hoon MA Chandrashekar J, et al. (2001)

も，活動電位の発生機構も，Ⅱ型細胞とⅢ型細胞では異なMammalian sweet taste receptors. Cell, 106:381-390.

る16．しかし，いずれの細胞でも，これらの電気信号が神7 Nelson G, Chandrashekar J, Hoon MA, et al. (2002) An

経伝達物質の放出を引き起こす．

amino-acid taste receptor. Nature, 416:199-202.
8 Li X, Staszewski L, Xu H, et al. (2002) Human receptors

５

まとめ
測定方法の進歩により，味蕾細胞も，神経細胞や筋細胞

for sweet and umami taste. Proc Natl Acad Sci USA,99:4692-4696.と同様に活動電位を発生し，味情報生成に役立てているこ

9 Chandrashekar J, Mueller KL, Hoon MA, et al. (2000)とがわかった．Ⅱ型細胞とⅢ型細胞の味物質受容機構が異T2Rs function as bitter taste receptors. Cell, 100:703-711.

なることも，わかってきた．しかし，本小論は，これから10 Chandrashekar J, Kuhn C, Oka Y, et al. (2010) The修正されていくであろう仮説の紹介に過ぎない．とくに若cells and peripheral representation of sodium taste inい読者には，本小論はもちろん，教科書や論文は，多少のmice. Nature, 464:297-301.

（あるいは大きな）疑いをもってお読みくださるようお願いする．

11 Chang RB Waters H, Liman ER (2010) A proton current drives action potentials in genetically identified
sour taste cells. Proc Natl Acad Sci USA, 107:22320-

文献22325.

1 Finger TE, Danilova V, Barrows J, et al. (2005) ATP

12 Bar yshnikov SG, Rogachevskaja OA, Kolesnikov SS

signaling is crucial for communication from taste buds

(2003) Calcium signaling mediated by P2Y receptors in

to gustatory nerves. Science, 310:1495-1499.

mouse taste cells. J Neurophysiol, 90:3283-3294.

2 Bo X, Alavi A, Xiang Z, et al. (1999) Localization of

13 Kataoka S, Toyono T, Seta Y (2004) Expression of P2Y1ATP-gated P2X2 and P2X3 receptor immunoreactive

receptors in rat taste buds. Histochem Cell Biol,nerves in rat taste buds. Neuroreport, 10:1107-1111.

121:419-426.

3 Huang YJ, Maruyama Y, Dvoryanchikov G, et al. (2007)

14 Hayato R, Ohtubo Y, Yoshii K (2007) Functional ex-The role of pannexin 1 hemichannels in ATP releasepression of ionotropic purinergic receptors on mouseand cell-cell communication in mouse taste buds. Proctaste bud cells. J Physiol, 584:473-488.

Natl Acad Sci USA, 104:6436-6441.
4 Bartel DL, Sullivan SL, Lavoie EG, et al. (2006) Nucleoside triphosphate diphosphohydrolase-2 is the ectoATPase of type I cells in taste buds. J Comp Neurol,497:1-12.

15 Ohtubo Y, Suemitsu T, Shiobara S, et al. (2001) Optical
recordings of taste responses from fungiform papillaeof mouse in situ. J Physiol, 530:287-293.
16 Kimura K, Ohtubo Y, Tateno K, et al. (2014) Cell-typedependent action potentials and voltage gated currents
in mouse fungiform taste buds. Eur J Neurosci, 39:23-34.