【研究報告】（自然科学部門）

食品成分による迷走神経求心路の活性化を介した食欲亢進作用とその機構解明

岩﨑有自治医科大学医学部生理学講座統合生理学部門
緒言

作助教「その作用機序」は不明である。これら香辛料の辛味成

日本はすでに高齢化社会へと突入し、高齢者の健康分のほとんどは温度感受性 TRP（Transient receptorや生活の質（QOL）を維持する方法を確立し、実行すpotential）チャネルのアゴニストである。代表例としることが急務である。「食と健康」の重要性は近年の多て、 ト ウ ガ ラ シ の Capsaicin（CAP） は TRPV1 の ア ゴ

くの研究成果により明らかである。しかし、加齢に伴いニスト、ワサビの Allyl isothiocyanate（AITC）やニン食は細くなり、必要量の食物を摂取することが困難とな

3）
ニクの Diallyl trisulﬁde（DATS）
は TRPA1 のアゴニスる事もある。さらに、消化管摘出術後、ガンおよび抗ガトである。TRPV1 や TPRA1 は主に感覚神経に発現すン剤治療による食欲不振・悪液質は、体力・QOL の低るイオンチャネルで、求心性迷走神経にも発現してい下、最終的には寿命の短縮へと繋がる。

る。しかしながら、求心性迷走神経の TRP チャネルの視床下部が食欲中枢であり、全身の栄養・代謝情報活性化と摂食行動についての研究報告はこれまでになを監視し、摂食量を調節している。視床下部が全身の栄い。

養・代謝情報を感受する機序として、血液脳関門を通過

本研究では、食欲を増進させる食品成分を探索・同した末梢因子を直接視床下部が受容する経路（液性経定する目的で、香辛料中の TRPV1、および TRPA1 ア路）はよく知られているが、近年、内臓感覚神経であるゴニスト成分が迷走神経求心路の活性化を介して摂食量「迷走神経求心路」が末梢の栄養状態をセンスし、それを亢進させるのか、検討した。CCK は求心性迷走神経を神経情報として脳に伝達する経路（神経経路）の重要を介して摂食量を低下させる最も有名なホルモンであ性が明らかとなりつつある。例えば、食後、コレシストる。そこで、CCK 応答性・非応答性求心性迷走神経細キニン（CCK）やグルカゴン様ペプチド-1（GLP-1）等胞に対する TRPV1 アゴニスト（CAP）, TRPA1 アゴニの消化管ホルモンが消化管内分泌細胞より分泌され、こスト（AITC、DATS）の作用を、単離した求心性迷走れらが直接、求心性迷走神経を活性化し、その情報が脳神経細胞の細胞内 Ca2+ 濃度（［Ca2+］i）を測定し、解析に伝達されることで満腹感が誘導され、摂食行動が抑制した。TRPA1 アゴニストが CCK 非応答性求心性迷走神

される

1, 2）

。逆に、食前に胃から分泌されるグレリンは経細胞を活性化したことより、摂食量を亢進させる可能求心性迷走神経を介して空腹感を誘導し、摂食量を亢進性 が 考 え ら れ、 求 心 性 迷 走 神 経 に 作 用 し う る 量 の2）させる 。したがって、求心性迷走神経に作用する食品

AITC、DATS をマウスの腹腔内に投与し、摂食行動へ成分の中には食欲増進作用を有する成分が存在するかもの作用を解析した。

しれない。
特徴的な刺激と香りを有する
辛野菜材

は、伝承的・食経験的に香辛料・ハーブ・香実験方法

食欲を増進させる食1.

単一求心性迷走神経細胞（NG ニューロン）の調製と細胞内 Ca2+ 濃度測定として我々は利用している。例えば、日本料理では薬味として利用されるワサビ、ネギ、ニンニク、サン

求心性迷走神経の細胞体が集合する nodose ganglion

ショウ、ショウガなどは食欲を刺激する脇役として利用（NG）は左右の頸静脈孔直下に存在する。麻酔下の ICRされている。また、カレーやキムチなど、香辛料を多くマウス（6〜16 週齢、雄）からの左右の NG を摘出し、使用した料理も食欲増進効果が言われている。しかし、

collagenase/dispase/DNase 混合酵素溶液にて処理する

こ れ ら 香 辛 料 等 の「食 欲 を 増 進 さ せ る 作 用 成 分」 とことで単一 NG ニューロンを調製し、最小必須培地を用1

岩﨑

有作いて一晩培養した。Ca2+ 感受性蛍光色素の fura-2 AM

TRPA1 アゴニストは CCK 非応答性 NG ニューロンを活を NG ニューロンに取り込ませ、蛍光顕微鏡ステージ上性化する
CCK は求心性迷走神経に発現する CCK-1 受容体に作の灌流チャンバーにセットし、蛍光画像解析法により経2+4）用し、脱分極、［Ca2+］i 上昇により神経を活性化し、そ時的に［Ca ］i を測定した 。の神経情報を脳に伝達することで摂食量を低下させる。
2.

摂食行動解析

本 研 究 で は、TRPA1 ア ゴ ニ ス ト で 活 性 化 さ れ る NG雄性 ICR マウス（8〜10 週齢）は個別ケージにて、温ニューロンに対する CCK の作用を解析し、TRPA1 アゴ

度 23±1℃、 湿 度 55±5％、12 時 間 明 暗 サ イ ク ル（明ニストの迷走神経求心路を介した摂食調節作用の可能性

期：7:30〜19:30）、自由摂食飲水の環境下で、1 週間以上を検討した。

順化させた。実験当日、9:15 からサンプル溶液、もしく

図 1 に示すように CCK-8（10 nM）と AITC（30 μM）

は vehicle 溶液（2％ EtOH, 10％ Tween 80, 88％ saline）を連続して NG ニューロンに投与し、その時の［Ca2+］iを腹腔内投与（5 ml/kg）し、9:30 からの摂食量を経時変化を測定した。ATIC に応答する NG ニューロンの約的に測定した。

60％が CCK 非応答性ニューロンであった（図 1）。この多量の CAP を皮下投与することで全身の CAP 感受性実験方法と同様にして CCK-8（10 nM）と DATS（10 μM）

1）感覚神経を脱感作させたマウスを作成し 、上記同様のの NG ニューロンへの作用を解析した結果、DATS に応摂食行動解析を行った。

答する NG ニューロンの約 70％が CCK 非応答性ニューロンであった。筆者はこれまでに CCK 以外の摂食抑制

結

果性消化管・膵ホルモンの NG ニューロンへの直接作用をCAP は TRPV1 を、AITC と DATS は TRPA1 を活性化解析し、GLP-1、ネスファチン-1、インスリン、膵ポリ2+して単離 NG ニューロンの［Ca ］i を上昇させる

ペプチドは全て CCK 応答ニューロンに作用することを

TRPV1 と TRPA1 は NG ニューロンに発現している。

明 ら か に し て い る 1, 4, 5）。 し た が っ て、 本 実 験 よ り、本 研 究 で は、CAP、AITC、DATS が TRP チ ャ ネ ル を

TRPA1 アゴニストは摂食抑制性ホルモンとは異なる、2+介して求心性迷走神経を直接活性化して［Ca ］i を上昇「CCK 非応答性 NG ニューロン」に作用することが明らさせるのか、さらにその作用濃度を調べた。

かとなった。このことから、TRPA1 アゴニストの求心CAP、AITC、DATS はそれぞれ、濃度依存的に単離NG ニューロンの［Ca2+］i を上昇させた。CAP、AITC、DATS の最大活性濃度はそれぞれ、0.1 μM、10 μM、1 μM
で あ っ た。CAP（0.1 μM） 誘 発［Ca2+］i 上 昇 は TRPV1アンタゴニストのcapsazepine（10 μM）で、AITC（10 μM）および DATS（1 μM）誘発［Ca2+］i 上昇は TRPA1 アンタ ゴ ニ ス ト の HC-030031（30 μM） で 完 全 に 抑 制 さ れた。したがって、CAP は TRPV1 に、AITC と DATS はTRPA1 に作用し、NG ニューロンの［Ca2+］i を上昇させていることが示された。
最大活性濃度の CAP、AITC、DATS を用いた本実験結果より、TRPV1 発現 NG ニューロンは約 60％であった の に 対 し て、TRPA1 発 現 NG ニ ュ ー ロ ン は お よ そ
図135％ で あ っ た。 さ ら に、TRPA1 発 現 NG ニ ュ ー ロ ン（ATIC 応 答 ニ ュ ー ロ ン） の 88.4％ が TRPV1 発 現 NG

単 離 求 心 性 迷 走 神 経 細 胞（NG ニ ュ ー ロ ン） に 対 す る
CCK-8 と ATIC の作用

A & B：単離したマウス NG ニューロンのうち、CCK-8 のみに応答を示すニューロン（A）と AITC のみに応答を示すニューロン（B）の代表的なに細胞内 Ca2+ トレースを示す。C：A とB のプロトコールで実験した時のニューロン反応性の結果を分布図で示す。AITC 応答 NG ニューロンの約 60％は CCK 非応答性ニューロンである。

ニューロン（CAP 応答ニューロン）であり、NG ニューロンは TRPA1 と TRPV1 を共発現していることが判明した。

2

食品成分による迷走神経求心路の活性化を介した食欲亢進作用とその機構解明

性迷走神経への作用は、摂食抑制とは異なる脳機能とリ腔内投与は、迷走神経求心路を含む CAP 感受性感覚神ンクすることが予測された。

経を介してその情報が脳へと伝達され、摂食量を亢進させることが明らかとなった。

TRPA1 アゴニストの腹腔内投与は感覚神経を介してマ考ウスの摂食量を増加させる

察

CCK 非応答性 NG ニューロンを活性化する TRPA1 ア

本研究では、TRPA1 アゴニストが満腹ホルモン CCKゴニストが摂食量を亢進させるか、マウスを用いて検討によって活性化させる求心性迷走神経集団とは異なる神した。

経集団を活性化することを見出した。TRPA1 をマウス

CCK-8 の NG ニューロンへの作用濃度、EC50 は 0.1 nMの腹腔内へ投与すると摂食量が亢進させることを発見

で あ る 1）。 一 方、NG ニ ュ ー ロ ン に 対 す る AITC とし、さらに、この効果が求心性迷走神経を含む感覚神経DATS の EC50 は、CCK の EC50 と比較して約 14,000 倍とを介した効果であった。

5,000 倍高値であった。ICR マウスにおける CCK-8 の腹本研究成果は、「香辛料やハーブを加えた料理が食欲腔内投与による摂食抑制効果は、7 nmol/kg が十分効果を増進させるという伝承療法、食文化」に対する科学的を示す最小投与量であった。そこで、ATIC と DATS を根拠を示すものとなるかもしれないが、いまだ検討すべ腹腔内投与した際に求心性迷走神経に作用できる最小投き項目が残されている。今後は、上記の科学的根拠の立与 量 は、 そ れ ぞ れ 7 nmol/kg×14,000 ≒ 100 μmol/kg と証、および本研究成果を「食欲を増進させる方法」とし

7 nmol/kg×5,000=35 μmol/kg と計算された。本実験でて実生活もしくは臨床現場で応用するために、TRPA1は、ATIC（20 μmol/kg, 100 μmol/kg）とDATS（20 μmol/アゴニストの経口投与で摂食亢進作用があるのか明らかkg, 100 μmol/kg）をそれぞれ ICR マウスに腹腔内投与にする必要がある。そして、その作用機序として、経口し、その後の摂食量を測定した。

投与した TPRA1 アゴニストも求心性迷走神経を介してATIC 20 μmol/kg は投与後 3 時間の摂食量には全く影食欲を増進させているのか、その機能を司る求心性迷走響を与えなかったが、AITC 100 μmol/kg は有意に摂食神経の神経化学的な特徴、脳へ伝達するための神経伝達量を増加させ、対照群の約 2 倍の摂食量となった（図物質、および脳での活性化領域等を明らかにすることが2A）。DATS 20 μmol/kg および 100 μmol/kg 投与は、共重要である。この機序を明らかにすることで、血液脳関に摂食量を対照群の約 2 倍へと増加させ、100 μmol/kg

門によって末梢血液からの物質の移行が厳しく制限され投与では有意な上昇であった（図 2A）。さらに、AITCている脳という特殊な器官に対して、末梢から脳機能や DATS の摂食亢進作用は、CAP を末梢投与して全身（食欲等）を変化させるための治療の作用点として 求の CAP 感受性感覚神経を障害させたマウスで完全に消心性迷走神経失した（図 2B）。したがって、TRPA1 アゴニストの腹神経を標的とした脳機能（食欲）改善薬の開発・発展にが有用であることを示され、求心性迷走大きく貢献する。
要約
香辛料やハーブは、時には食欲を増進させる食材として経験的に使用してきたが、実際の効果、そして科学的根拠は示されていない。内臓感覚神経である求心性迷走神経は末梢情報を受容して脳に伝達し、食欲を調節し図2ている。求心性迷走神経には TRPA1 が発現しており、TRPA1 アゴニスト（ATIC, DATS）腹腔内投与後の摂食量

また、多くの香辛料には TRPA1 アゴニストが多く含まれている。そこで、本研究では、香辛料中の TRPA1 アVehicle, AITC（20, 100 μmol/kg）, DATS（20, 100 μmol/kg）を明期（満腹時）にマウスの腹腔内へ投与し、その後 3 時間の摂 食 量 を 測 定 し た。 摂 食 量 は Vehicle 群 の 摂 食 量 の 平 均 を100％とした相対摂食量で示す。A は通常マウス、B は CAP 処理マウスの摂食量を示す。値は平均値±標準誤差で示す。 =5〜17。* <0.05, ** <0.01（one-way ANOVA followed byDunnettʼs comparison test）。

ゴニスト（AITC、DATS）が求心性迷走神経を介して摂食量を亢進させるか検討した。AITC、DATS によって活性化される求心性迷走神経細胞の 2/3 が満腹ホルモンの CCK-8 に非感受性であった。マウスへの TRPA1 ア3

岩﨑有作

ゴニストの腹腔内投与は摂食量を亢進させ、この効果は財団法人三島海雲記念財団ならびに関係者の皆様に深くCAP で全身の感覚神経を障害させたマウスで完全に消感謝申し上げます。

失した。したがって、TRPA1 アゴニストは求心性迷走文神経を含む感覚神経を介して末梢情報を脳へ伝達して摂食量を亢進させることが明らかとなった。
謝献

1） Y. Iwasaki, T. Yada:2012.
2） H. R. Berthoud:3） K. Koizumi, et al.:382, 545–548, 2009.
4） Y. Iwasaki, et al.:390, 958–962, 2009.
5） Y. Iwasaki, et al.:辞
DATS を頂きました日本大学生物資源科学部生命化学科栄養生理化学研究室の細野崇助教、関泰一郎教授に感謝致します。また、本研究を支援して頂きました公益

4, 46（6）, 291–297,, 149, 15–25, 2008.

,,, 8（6）,e67198, 2013.