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加齢に伴うタンパク質摂取量の低下におけるグルカゴンの役割＜令和 2 年度助成＞

加齢に伴うタンパク質摂取量の低下におけるグルカゴンの役割
松居翔（京都大学大学院 農学研究科 食品生物科学 栄養化学分野）

背景れるタンパク質嗜好性低下の分子基盤を明らかにし、加齢性のサルコペニアに対する食事（栄養）療

日本の高齢者は、70 歳以上で急激にタンパク質法をサポートする新規創薬の開発を目指す。の摂取量が低下することが報告されている（平成 25年国民健康・栄養調査）。高齢者のタンパク質摂取方法

量の減少は、骨格筋量を減少させ、特に、極度に低下する現象をサルコペニアと称し、高齢者のふらつ

1．飼育環境き、転倒・骨折、虚弱状態との関連で、近年重要視

実験室の室温および試験液の温度は 25 ± 1℃にされている。サルコペニアの対策は、骨格筋の形成・維持し、6：00 ～ 18：00 の昼夜サイクルにした。

維持に必要なタンパク質を十分に摂取することである。そこで、タンパク質を積極的に摂取する機構を

2．C57BL/6 マウスの食餌選択試験活性化することが（タンパク質嗜好性の向上）、加実験動物は 9 週齢の雄の C57BL/6 マウスを用い齢性のサルコペニアに対する有効な予防・治療につた。馴化飼育のために動物は、ポリカーボネートのながることが予想される。

ケージ（日本クレア株式会社）に 1 匹ずつ入れ、マ主に膵臓α細胞で合成・分泌されるグルカゴンは、ルチフィーダ（株式会社シンファクトリー）を用い血糖低下時に分泌が亢進し血糖値を上昇させるホルて粉末飼料（CE-2；日本クレア株式会社）を 4 日間、モンとして知られており、インスリンの拮抗ホルモ自由に摂取させた。馴化飼育後に、マウスに 0.1、ンとして位置づけられていたが、近年、グルカゴン0.5、1 mg/kg グルカゴンを腹腔内（ip）投与し、普の主要かつ特異的な生理作用は、血糖値増加作用で通食（NC）vs. 高タンパク質食（HPD）、高ショ糖食はなくアミノ酸代謝の恒常性維持であることが提唱（HSD）および高脂肪食（HFD）の食餌選択試験をされている。このことから、グルカゴンはアミノ酸行った。の恒常性を維持するために、タンパク質嗜好性の制御にも関わることが予想される。また、血中グルカ3．C57BL/6 マウスの二瓶選択試験

ゴン量は、老齢ラットで増加することが報告されて実験動物は 9 週齢の雄の C57BL/6 マウスを用いおり、一方で、高齢者はタンパク質の摂取量が低下た。馴化飼育のために動物は、ポリカーボネートのすることが知られている。これらのことから、高齢ケージに 1 匹ずつ入れ、マウス・ラット用微量飲水者の血中グルカゴン量の増加がタンパク質嗜好性の量測定用給水瓶（株式会社シンファクトリー）を 2低下を誘導していることが考えられる。

本準備し、両方の瓶に水を入れ、3 日間の二瓶選択

そこで本研究では、「加齢により増加する血中グ試験の訓練を行った。餌は、固形の CE-2 を自由摂ルカゴンは、タンパク質嗜好性を低下させる」とい取させた。馴化飼育後に、マウスに 1 mg/kg グルカう仮説を検証する。この研究から、高齢者で認めらゴンを ip 投与し、水 vs. 1％カゼイン溶液中に含ま86

浦上財団研究報告書れる必須アミノ酸および非必須アミノ酸溶液の二瓶

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験とアルギニン負荷試験を行った。

選択試験を行った。

結果

4．神経特異的 Gcgr ノックアウトマウスの解析
神 経 特 異 的 に Cre を 発 現 す る Tau-Cre マ ウ ス とGcgr（glucagon receptor）-flox マウスを交配し、神1． グ ル カ ゴ ン は タ ン パ ク 質 嗜 好 性 を 抑 制 する（図 1）

経特異的に Gcgr が欠損した（NG-KO）マウスを作

C57BL/6 マウスに 0.5、1 mg/kg グルカゴンを ip製した。9 週齢の雄の同マウスは、ポリカーボネー投与すると、HPD に対する嗜好性が低下した。他方、トのケージに 1 匹ずつ入れ、マルチフィーダを用い

HSD および HFD に対する嗜好性に変化は認められて粉末飼料（CE-2）を 4 日間、自由に摂取させた。

なかった。この結果から、グルカゴンはタンパク質馴化飼育後に、同マウスに 1 mg/kg グルカゴンを ip特異的に嗜好性を制御することが明らかになった。

投与し、NC vs. HPD の食事選択試験を行った。

2．グルカゴン投与 10 時間後にタンパク質に5．C57BL/6 マウスの食餌選択試験とアルギニン負荷試験

対する嗜好性が抑制される（図 2）C57BL/6 マウスに 1 mg/kg グルカゴンを暗期直実験動物は雄の C57BL/6 マウスを 12 週齢から前（18：00）に投与すると、タンパク質嗜好性抑制

60 週齢まで NC を与えて飼育を行った。また、12効果は翌朝（8：00）に認められ、1 mg/kg のグルカ週齢、60 週齢の時点で、NC vs. HPD の食餌選択試

ゴンを明期の 8：00 に投与すると、タンパク質嗜好

図 1 グルカゴンはタンパク質嗜好性を特異的に抑制する
左：NC vs. HPD、中央：NC vs. HSD、右：NC vs. HFD；N ＝ 5；HPD は Tukey’s test、HSD と HFD は Welch’s t-test’s t-test, *p ＜ 0.05, **p ＜ 0.01.

加齢に伴うタンパク質摂取量の低下におけるグルカゴンの役割

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図 2 グルカゴン投与後 10 時間でタンパク質摂取の抑制効果が認められる
上段：暗期（18：00）にグルカゴンを ip 投与、下段：明期（8：00）にグルカゴンを ip 投与、N ＝ 4, Tukey’s test, *p ＜ 0.05, **p ＜ 0.01.

性抑制効果は暗期 18：00 に認められた。この結果た。そのため、グルカゴンは脳に直接作用することから、グルカゴンによるタンパク質嗜好性抑制効果でタンパク質の嗜好性を制御していることが明らか

は、10 時間の時間を要することが明らかになった。になった。

3． グ ル カ ゴ ン は 非 必 須 ア ミ ノ 酸 嗜 好 性 を 抑

5． 加 齢 に よ り タ ン パ ク 質 嗜 好 性 は 減 少 す る

制する（図 3）

（図 5）

C57BL/6 マウスに 1 mg/kg のグルカゴンを投与

60 週齢の C57BL/6 マウスのタンパク質嗜好性は、すると、非必須アミノ酸に対する嗜好性が抑制され12 週齢の C57BL/6 マウスの嗜好性よりも有意に低た。他方、必須アミノ酸に対する嗜好性には影響をかった。そのため、加齢によりタンパク質嗜好性が及ぼさなかった。

低下することが明らかになった。

4． グ ル カ ゴ ン の タ ン パ ク 質 嗜 好 性 抑 制 効 果

6． 加 齢 に よ り ア ミ ノ 酸 応 答 性 グ ル カ ゴ ン 分は 神 経 特 異 的 Gcgr ノ ッ ク ア ウ ト マ ウ ス
では認められない（図 4）NG-KO マウスに 1 mg/kg のグルカゴンを投与す
ると、タンパク質に対する嗜好性が抑制されなかっ泌が亢進する（図 6）
アルギニンの負荷を行った結果、加齢とともにアミノ酸応答性のグルカゴン分泌が増加することが明らかになった。

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図 3 グルカゴンは非必須アミノ酸特異的に嗜好性を抑制する
左：水 vs. 必須アミノ酸、右：水 vs. 非必須アミノ酸、N ＝ 8, Paired t-test, **p ＜ 0.01.

図 4 NG-KO マウスでは、グルカゴン投与によるタンパク質嗜好性抑制効果が認められないNC vs. HPD の食事選択試験の結果、N ＝ 3, Welch’s t-test, *p ＜ 0.05.

図 5 C57BL/6 マウスでは、加齢とともにタンパク質に対する嗜好性が抑制されたNC vs. HPD の食事選択試験の結果、N ＝ 8, Welch’s t-test, *p ＜ 0.05.

加齢に伴うタンパク質摂取量の低下におけるグルカゴンの役割

考89

察

加齢によりタンパク質に対する食欲は低下するが、その原因としてアミノ酸誘導性のグルカゴン分泌増加の関与を予想している。本研究では、グルカゴンが非必須アミノ酸に対する欲求を制御していることを明らかにしたが、その制御メカニズムは未解明である。今後、Gcgr を発現する各臓器特異的なGcgr ノックアウトマウスの解析を行うことで、その制御メカニズムが解明されることを期待している。
また、加齢によりタンパク質嗜好性は減少し、アミ図 6 C57BL/6 マウスでは、加齢とともにアルギニン誘導性のグルカゴンの分泌が増加した
アルギニン負荷試験の結果、N ＝ 8, Tukey’s t-test, *p ＜ 0.05.

ノ酸誘導性のグルカゴン分泌は増加することを明らかにした。そこで次に、各臓器特異的な Gcgr ノックアウトマウスの加齢モデルを作製し、食行動の解析を行うことを予定している。その結果から、加齢により低下するタンパク質嗜好性制御メカニズムの一端の解明につながることを期待している。
謝

辞本研究の遂行にあたり、研究助成を賜りました公益財団法人 浦上食品・食文化振興財団に厚く御礼を申し上げます。

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Role of glucagon in suppressing protein intake
associated with aging
Sho MATSUILaboratory of Nutrition Chemistry, Division of Food Science and Biotechnology,
Graduate School of Agriculture, Kyoto University
Background: It has been reported that the protein intake of the elderly inJapan declines rapidly after the age of 70 years. In addition, it has beensuggested that the major and specific physiological action of glucagon, which isprimarily synthesized and secreted by pancreatic alpha cells, is the maintenanceo f h o m e o s t a s i s o f a m i n o a c i d m e t a b o l i s m . I n t h i s s t u d y, w e t e s t e d t h ehypothesis that blood glucagon, which increases with age, decreases preference
for protein.
Methods: C57BL/6 mice were administered an intraperitoneal injection of
g lucagon, and a diet choice test of normal diet vs. high protein diet wasconducted. Next, C57BL/6 mice were administered an intraperitoneal injectionof glucagon to verify changes in the diet choice test (NC vs. HPD) over time. Inaddition, C57BL/6 mice were administered an intraperitoneal injection ofglucagon, and a two-bottle choice test (water vs. amino acid solution) wasperformed. Neuron-specific glucagon receptor (Gcgr) knockout (NG-KO) wasused to perform the diet choice test (NC vs. HPD). In addition, the diet choicetest (NC vs. HPD) and an arginine loading test were performed using 12-weekand 60-week-old C57BL/6 mice.
Results: Glucagon administration suppressed preference for protein.
Furthermore, the suppression of protein preference by glucagon was observedafter 10 hours of administrat ion. The two-bottle choice test showed thatglucagon administration suppressed preference for nonessential amino acidsolutions. However, glucagon administration to NG-KO mice had no inhibitory
effect on protein preference. 60-week-old C57BL/6 mice showed decreased
protein preference and increased amino acid-induced glucagon compared to12-week-old C57BL/6 mice.