建設コンサルタンツ協会ホーム特集

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香り嗅覚受容体（ヒトでは約 400 種類）

匂いを感じるメカニズム
岡本 雅子

東原 和成

OKAMOTO Masako

TOUHARA Kazushige

東京大学／大学院農学生命科学研究科
応用生命化学専攻／生物化学研究室／特任准教授

東京大学／大学院農学生命科学研究科
応用生命化学専攻／生物化学研究室／教授

人は何種類の匂いを感じ・記憶しながら生活しているのだろうか。匂いの感じ方の差はどのようにして生まれるのだろうか。嗅覚と脳の繋がりや個人差について、嗅覚の仕組みを紐解きながら匂いを感じるメカニズムを紹介する。

VOL.299 April 2023

BC

Dw

xyz

匂い物質
図3

匂い嗅ぎポート 覚受容体と匂い物質の模式図。多くの匂い物質は複数嗅種類の嗅覚受容体と、様々な親和性（結合のしやすさ）で結合するが（匂い物質 w 〜 y）、1種類程度の嗅覚受容体としか結合しない匂い物質も存在する（匂い物質 z）

カラム
図2 い嗅ぎガスクロマトグラフ質量分析計。匂い物質の混合物は10 〜 60m
匂のカラムを通ることで成分に分離される。カラムの末端に匂い嗅ぎポートを接続すると、分離された個々の物質を鼻で嗅いで確認できる「丸い」部分を認識して結合し、「丸い」構造を持つ匂い物質 w、yと結合する（図 3）。匂い物質 wは、ムスコンを感じる濃度

ムスコン受容体

模式的に示すと、例えば受容体 Aは匂い物質の高N「丸い」構造と「四角い」構造を併せ持つので受容体A、Bと結合する。このように「多対多」の組み合わCせで結合することにより、ヒトは、嗅覚受容体の種ロイシン（L型）またはフェニルアラニン（F型）類数である400 種類ではなく、その組み合わせからなる膨大な種類数の匂い物質を区別して認識することができる。

嗅覚受容体の遺伝型と嗅覚の個人差
色覚の場合、3種類の光受容体の遺伝的な違いによって、赤と緑が見分けにくいといった、色の見え方の個人差があることが知られている。1,000人ゲ
ノムプロジェクトなど、ヒトが持つ遺伝子セットの個人差を明らかにする大規模な研究が進むにつれ、約400種類の嗅覚受容体の多くにも、遺伝子配列の個人差があることが明らかになった。
図4は香水の成分として有名なムスク香料のひとつ、ムスコンに応答する受容体の個人差を示しており、受容体を構成するアミノ酸のたったひとつが、フェニルアラニンからロイシンに置き換わることで、ムスコンへの感受性が低くなることが明らかになった文献 1）。この研究ではさらに、β-イオノンという、花のような香りのする匂い物質と結合する受容体との関わりも調べられており、高感受型のムスコン受

図4

低*

低 20

ムスコン濃度Civil Engineering Consultant

A

感度

匂いのもとは化学物質
デザートの甘い香りから消毒の匂いまで、私たちは日々、様々な匂いを感じている。これら匂いのもとは化学物質である（図1）。ヒトが匂いとして感じることのできる物質が何種類存在するかは分かっていない。しかし、揮発性があること、低分子であることなど匂い物質としての必要な条件を考慮して、既知の化合物の種類数から類推すると、数Cl万種類くらいはあると考えられている。
日常生活で出会う匂いは、通図 1 時計回りにユリの花、木材、たき火、プール、イチゴ、チョコレートの匂い成分の一部例
常、複数種類の分子の混合物で、花や果物などの香りをガスクロマトグラフという装置（図 2 ）を用いて分析すると、一方、嗅覚の仕組みは、1991年に嗅覚受容体遺数十〜数百種類の匂い物質を分離できることが知伝子群が同定されてようやく明らかになった。今でられている。
は、ヒトには約 400種類もの嗅覚受容体が存在することが分かっている。さらに、それぞれの嗅覚受容体が結合する匂い物質を調べることによって、嗅覚匂いを受け取るセンサー、嗅覚受容体受容体は匂い物質の化学構造の一部を認識して結このような匂い物質を、ヒトはどのように感じ取っ合することや、1種類の受容体が1種類の匂い物質ているのだろうか。視覚については、多様な色の知のみと結合するのではなく、複数種類と結合し、匂覚がたった3種類の光のセンサー、つまり光受容体
い物質も複数種類の嗅覚受容体と結合するケースによってもたらされていることが1950年代に明らかが多いことが分かってきた。にされていた。

012299号目次

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高1816141210L型

F型

n = 11 n = 22

 スコン受容体の遺伝型と感じ方の個人差。受容体を構成するムアミノ酸のひとつが、ロイシンの人（L 型）とフェニルアラニンの人（F 型）で、ムスコンを感じる閾値が異なっており、L 型の人は濃い濃度でないと匂いを感じない文献 1）

容体を持つ方は、感受性が低くなるような遺伝型を持っていることが示されている。つまり、嗅覚受容体の遺伝型という観点からは、ある匂いに感度が低くても別の匂いに感度が高い時もある。
色覚では遺伝型に起因する個人差は、大きく3タイプに分類できることが知られている。嗅覚の場合、受容体の遺伝型が匂いの感じ方に及ぼす影響の全容はまだ分かっていないが、嗅覚受容体が400種類もあることを考え合わせると、匂いの感じ方に色覚の場合よりも多くのタイプが存在する可能性がある。

ヒトの知覚は多感覚
さて、生活の中で匂いを感じる時、一般的には「プールで塩素臭を感じる」といったように、なんら

Civil Engineering Consultant

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（二硫化メチル／薄いニンニク臭）

不快感

非常に不快

官能評価結果3「口臭の成分」21「Aの瓶」

二硫化メチル＋

「Aの瓶」

120

無臭＋

接な関係にあることが、嗅覚と記憶ある。嗅覚受容体は、鼻腔のつながりをもたらしているのかもの奥にある嗅神経に発現し知れない。ている（図6A ）。嗅神経のもう一方の端は、頭蓋骨の細かい穴を通り抜けて脳の嗅へ投射している。1つの嗅神
経細胞は嗅覚受容体を1種無臭類だけ発現しており、どの嗅＋「口臭の成分」

嗅ぐ前報とが統合される場が脳で球（図 6B ）と呼ばれる組織

「空瓶」

100

80

44

神経細胞が発火したかによ

嗅いだ後り、匂い物質が結合した嗅「口臭」N=32、「Aの瓶」N=30*ウィルコクソンの符号付順位和検定ｐ＜0.05

覚受容体の種類が、脳に伝 じ匂い物質を嗅いでも「口臭の成分」と説明されてから嗅ぐと、主観的な不快感やストレスに対同する生理反応に差が生じる文献 2）

わる仕 組みになっている。
嗅球に届いた匂いの情報は、二次神経を介して一次嗅覚かの文脈があり、匂いと共に他の感覚の情報も入っ野（図 6C ）へ伝達され、さらに二次嗅覚野（図 6D ）てくる。このような嗅覚以外の情報も、匂いの感じで処理される。嗅覚の一次、二次野には、感情や記方に影響を及ぼす。

憶を司る扁桃体や海馬が含まれることが特徴的である。

図 5はニンニクのような匂いがする物質・二硫化メチルを、一方の被験者グループには「Aの瓶」、も文学作品などにおいて、匂いを嗅ぐことで過去のう一方の被験者グループには「口臭の成分が入った記憶がよみがえるという現象が描写されることがあ瓶」と説明して嗅いでもらった際の、匂いの不快感るが、嗅覚を司る脳領域と記憶を司る脳領域が密と生理反応を示している。
「口臭の成分が入った瓶」と言われて嗅いだ被験者グループでは、不快感を強く感じた上、二次神経ストレスの指標の一つである唾液中のB

αアミラーゼという物質の分泌量も多く嗅球嗅神経なっていた文献 2 ）。無臭の物質が入った瓶を「口臭の成分が入った瓶」と説明し

A 嗅上皮て嗅いでもらった場合には、ストレス反C

一次嗅覚野

前嗅核

D

二次嗅覚野

前頭眼窩皮質（多感覚）島（味覚処理）嗅結節
視床下部（内分泌）
線条体（報酬）梨状皮質
海馬（記憶）
嗅内皮質
視床
扁桃体（皮質核） 帯状回 など

応は認められなかったことから、説明文だけではなく、嗅覚の入力と、匂い源に嗅球ついて説明の情報が統合されて、ストレ糸球体

ス反応が生じたと考えられる。
感覚系は、生物が外界の状態を検知いると考えれば、利用可能な情報を統嗅上皮合して反応することは、生物にとって必

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Civil Engineering Consultant

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嗅粘液

嗅覚受容体

須の機能だと思われる。

鼻腔から脳へ前述のような、嗅覚とそれ以外の情自律神経
内分泌

嗅神経して適応的に反応するために備わって

図6

匂い物質

オルソ
ネーザル

末梢

レトロ
ネーザル

 覚の中枢伝導路。匂い物質は呼吸の気流に乗って嗅上皮に到達し、嗅覚受容体嗅と結合、その情報が脳へと伝達される。二次嗅覚野の（）は各領域の嗅覚処理以
外での代表的な機能

脳で生まれる「匂いの知覚」
300ミリ秒600ミリ秒「いい香り」「フルーティー」など、不快さ匂いからは様々な「感じ」がするが、快さこうした知覚はいつ生まれるのだろうか。私たちが主観的に感じる知覚質
は、脳が生み出していると考えられ
0500
1000 時間るが、実は嗅覚のみならず視覚や聴
匂い提示（ミリ秒）
匂い間距離最大 知覚との相関最大
覚でも、知覚が脳のどこで、いつ生100-250ミリ秒
300-350 ミリ秒
600-850ミリ秒
まれるのかは解明されていない。ただし脳の活動を解析することで、知覚を反映する脳活動がいつ生まれるかを推察することは出来る。
海馬/側頭極図7に示す研究では、10種類の匂帯状回など
一次嗅覚野前頭眼窩野
いを嗅いでいる時の脳活動を計測
図 7 脳における嗅覚処理の経時変化。様々な匂いを嗅いでいる時の嗅覚誘発脳波を解析すし、匂い間での知覚的な類似度と、ることにより、匂い情報をコードする脳領域と、コードされている匂い情報の性質が経時的に変化することが明らかになった文献 3）
匂いを嗅いだ時の脳活動パターンが似ている時間帯を探索した。用いた匂いは、知覚的に似ているペア（例：リンゴとパイ
嗅覚受容体の仕組みと、その遺伝的個人差、嗅覚以ン）もあれば、似ていないペア（例：リンゴと腐った外の情報も統合して「匂い知覚」を生み出す脳での卵）もある。一方、脳活動パターンの匂いペア間の処理について紹介した。このような嗅覚の仕組みへ類似度については、匂い提示後1秒の間に経時的なの理解は「人が感じる匂いは何種類あるのだろうか」変化が認められた（図 7上）。脳活動の類似度と知といった匂いについての疑問に答える一助となる。
覚の類似度の関係を解析したところ、匂い提示後しかし嗅覚には、分からないことがまだまだ多い。
300ミリ秒未満の早い時間帯では両者に関係が見ら
嗅覚研究が進んでいるネズミ等のげっ歯類の場合、れない一方、300ミリ秒以後で不快さの度合いと、一次嗅覚野の特定の領域が、天敵など危険を示す
約500ミリ秒以後で匂いの快さの度合いおよび匂い匂いの情報を優先的に処理する仕組みになっていの質（フルーティー、フローラルの違いなど）の類似て、生まれてから一度もその匂い物質を嗅いだこ度と関係していることが明らかになった（図 7中）。
とがなくても、その匂いを忌避することが知られてさらに匂いの情報を保持している脳領域は、一次嗅いる。
覚野から感情や記憶に関わる領域へと関与する領ヒトの場合、先天的に意味を持つ匂いがあるのか域が経時的に広がっていくことが推定された（図 7
どうかは未だ分かっていない。ヒトでも特定の匂い下）。に特異的な神経回路があるのだろうか。嗅覚の仕組
これらの結果を総合すると、脳においては、まずみがさらに解明されれば、ヒトにとっての匂いの意
匂いの「不快さ」が生まれ、その後、記憶や感情を味を、より深く理解できるようになるはずである。
司る脳領域での処理を経て、匂いの「質」や「快さ」＜参考文献＞の知覚が生まれている可能性がある。
1）Sato-Akuhara et al., Genetic variation in the human olfactory receptor
信号源︵脳︶

快でも不快でもない 0

図5140

有意差なしを嗅いで下さい
ビンの中身は同一「口臭の成分」＊統計的に有意Aの瓶

唾液中のα ア-ミラーゼ増加率︵％︶

口臭の成分

二硫化メチル＋

脳活動 の 類 似 度

160

実験時の指示嗅覚の仕組みと「匂い」
本稿では、膨大な種類の匂い物質を受容し得る

OR5AN1 associates with the perception of musks. Chemical Senses 2023
2）Hirasawa et al., Subjective unpleasantness of malodors induces a stressresponse. Psychoneuroendocrinology 20193）Kato et al., Spatiotemporal dynamics of odor representations in the humanbrain revealed by EEG decoding. PNAS 2022

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