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高嗜好性高カロリー食品が引き起こす過食の分子生物学的機序の解明＜平成 27 年度助成＞

高嗜好性高カロリー食品が引き起こす過食の分子生物学的機序の解明
松村成暢

（京都大学大学院農学研究科食品生物科学専攻）

背景および目的ことが考慮されていないからであると考えられる。また、嗜好性以外の要因が考えられ、その一霜降り肉やトロ、ドーナツ、ケーキなど脂肪をつがストレスである。しかしながら、ヒトと異な多く含む食品は我々をやみつきにさせるような魅りマウスにストレスを与えると一過性に食餌摂取力的な美味しさ（嗜好性）を持つ。脂肪はカロリー量が増加することはあるが過食には至らず、むしを最も多く食品成分であり、日々飢餓と戦っていろ拒食を招く。そこで本研究では過食の脳内機構る野生動物にとって脂肪を選択的に摂取し体脂肪の解明に先立ち、新たなストレス過食モデルの確として身体に蓄積することは本来非常に合理的な立を行うこととした。

行動である。しかしながら、食べ物であふれた現脳神経系は一部脳部位を除いて通常新たな神経代社会では脂肪は肥満を招くとともにそれに関わ細胞は生まれることはない。神経細胞は遺伝子発る生活習慣病の引き金となり、医療費を増大させ現調節により可塑性や、記憶、神経細胞機能の変社会問題にまでなっている。

化が生まれる。このことから遺伝子転写調節因子健常人が高嗜好性高カロリー（高脂肪、高糖質）が過食の脳内変化に関与していると考えられる。

食品を食べすぎてもすぐに食欲抑制が働き過食にそこで、本研究では先に確立したストレス過食モなることはない。しかし、恒常的に食べ続けるこデルマウスを用いて高嗜好性食品摂取が過食を発とにより、抑制が減弱し、最終的には渇望感が生生させる脳内機序の解明および遺伝子転写因子のまれ摂食が亢進してしまう。実際、過食症患者で役割について検討を行った。

は味に対して興味がなく脅迫的観念により食べ過ぎてしまう。これは高嗜好食品の継続的な摂取が脳に何らかの変化を及ぼしたためだと考えられる。味細胞から発せられる過剰なシグナル、体内実験方法
本研究は京都大学動物実験委員会の承認を受けて実施した。

エネルギー量の過多、および精神的なストレスがC57BL/6N、 雄 性 マウス（ 日 本 チャールズリ

個々にもしくは相加的、相乗的に脳神経に何らかバー、横浜）を実験に用いた。明暗 12 時間サイクの影響を及ぼすものと推察される。

ルにて飼育し、水と餌（MF : オリエンタル酵母、マウスを用いた実験でどのような餌の組成が動東京）は自由摂食にて与えた。ラード（日本クレア、物を効率的に肥満させるかという検討はこれまで東京）およびコーン油（Ajinomoto, 川崎）は給餌箱数多くされているが、いまだにヒトの過食症患者および給水瓶に入れて与えた。コルチコステロンほど強烈に過食を誘導する餌は存在しない。これ投与は自由摂取にて行った。コルチコステロンをはヒトに置き換えると容易に思いつくことではあエタノールに一旦溶解し、任意の濃度に水で希釈るが、餌の嗜好性および動物が餌に対して飽きるし、給水瓶に入れて供与した。

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浦上財団研究報告書

Vol.24（2017）

呼気ガス分析
Control (n = 5)
Corn oil (n = 5)マウスを専用のアクリル製チャンバーに入れ、ポンプにより吸引し呼気ガスを採取した。呼気ガ出量を計測した。また、チャンバー上部に設置した赤外線センサーにより行動量も同時に測定した。
免疫染色3Body weight (g)柏）を用いて経時的に酸素消費量、二酸化炭素排Body weight (g)ス分析は質量分析（Arco2000、アルコシステム、

302520

マウスを麻酔下にて 4 % パラホルムアルデヒド

01で灌流固定したのち、脳を採取した。脳を凍結し234225Day30μm 厚の凍結切片を作成した。1 % BSA によ

図1

コーン油摂取による体重変化

りブロッキングを行ったのちに、一次抗体（antiPOMC antibody, anti-NeuropeptideYantibody,Control (n = 5)
Corn oil を(n =加5)え た。 一 晩
anti-phospho-CREB antibody）

Control (n = 5)

1!+65 Lard%()

(n = 5)Lard + Sucrose (n = 5)30

振盪し、各一次抗体に対する蛍光標識二次抗体の後に、スライドグラスにのせ共焦点レーザー顕25微鏡（FV1000, Olympus, Tokyo）にて観察した。
結果

20

Body weight (g)Body weight (g)（Invitrogen, CA, USA）を加えた。二次抗体洗浄

30012345
マウスを二群に分け、コントロール群には標準Day で与え、も飼料のみを自由摂食（コントロール群）

う片方は標準飼料に加えて、コーン油を給水瓶に入れて与え各群の体重変化を検討した。コーン油

2520012345Week
図2

ラード、およびスクロース摂取による体重変化

1!+65 %() を与えても体重に変化は見られずむしろ抑制傾向!26/"#(',*46,
重に変化が見られなかったにも関わらず、酸素消がみられた（ 図 1）。次にラード、スクロースを給%() 
費量の顕著な増加が明期暗期ともに観察された

餌器に入れて与え、同様に各群の体重変化を検（図 3A, B）。なお、呼吸商はラード群で低下が見討した。コーン油と同様にラードでもスクロースられた（data not shown）。

でも体重に差はみられなかった（図 2）。コーン油

コルチコステロン投与の影響やラードを与えた群では標準飼料の摂食量が約半

ストレスは視床下部脳下垂体副腎系を活性化分ほどに減少したが、摂取した油脂のカロリーをし、血中のコルチコステロン濃度を上昇させる。

合わせたトータルでのカロリー摂取量は増加した

給水瓶にコルチコステロンを添加しマウスに自由（data not shown）。

摂取させると血中のコルチコステロン濃度が上昇

呼気ガス分析することが報告されている。本実験ではコルチコ

次に、コントロール群には標準飼料のみを対象

ステロン濃度 5 もしくは 25μg/ml に調整しマウ群には標準飼料に加えてラードを 6 週間与えたのスに与えた。25μg/ml のコルチコステロンのみでちに呼気ガス分析を行った。自発行動量および体は何も与えないマウスと比較して体重に変化はみ!
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高嗜好性高カロリー食品が引き起こす過食の分子生物学的機序の解明られなかった（data not shown）。25μg/ml のコ

よび NPYはともに視床下部弓状核でのみ発現がルチコステロンを与え、さらにラードを与えた群強くみられる。そこで弓状核におけるこれらの因（Lard with CORT 25μg/ml）でのみ体重の著し子の発現を検討したところ、摂食亢進作用のあるい増加が観察された。この時、食餌摂取量もコルNPY の発現減少がコルチコテロン投与群（CORT

チコステロン 25μg/ml 群で増加傾向がみられた

with Lard）でみられた（図 5）。また、CREB の発（図 4A, B）。

現低下も同様に観察された。

過食マウスの脳内変化
コルチコステロンにより肥満したマウスの脳内考察Control (n = 4)
本研究では過食モデルの作成および過食モデル
Lard (n = 4)

調節は主に proopiomelanocortin（POMC）を産生

100
マウスの脳内変化について検討を行った。これするニューロンと neuropeptide-Y（NPY）およびAgouti related protein（AGRP）を産生するニューロンにより調節される1 ）。本実験ではこの二つの神経に加えて神経発達において最も重要な転写因80まで我々の研究室では脂肪の摂取がドーパミンや40

た 2, 3, 4 ）。これら二つの神経伝達物質は動物に快20感をもたらし、さらなる摂食が亢進すると考え05）
04。しかしながら、本実験ではマウス
812162024られてきた
Hour

Control (n = 4)
Lard (n = 4)

100 A

60

エンドルフィン分泌を促進することを報告してきControl (n = 4)
Lard (n = 4)

500 B
400

80

Activity

Oxygen consumption(mg/h/kg)

子である CREB について検討を行った。POMC お

Oxygen consumption(mg/h/kg)の変化を免疫染色により検討した。動物の摂食

6040300200
10020000481216200244812

図3Control (n = 4)00 30252043530

2.02.081216Hour

25
202024

Food intake (g)100 35with
CORT
Lard with Lard
CORT
5 ug/ml(n5=ug/ml5) (n = 5)
Lard
with
CORT
25
Lard with CORT 25 ug/ml (n =ug/ml5) (n = 5)40

40

Body weight (g)

200

1.5
1.00.51.5
1.00.50.00.083 26/0 &$
2 0 4 2 6 4 8 60
1 02Week
図424

3 26/&$
Lard(n = 5)Lard (n = 5)

Food intake (g)300

Body weight (g)Activity

400

20

ラード摂取時の酸素消費量と自発行動量

Lard (n = 5)
Lard (n = 5)
Lard (n = 4)
with
CORT
Lard with Lard
CORT
5 ug/ml(n5=ug/ml5) (n = 5)with
25=ug/ml
Lard with Lard
CORT
25 CORTug/ml (n5) (n = 5)

500

16

Hour

Hour

Week

13Day

24

35

45

Day

コルチコステロン投与とラード摂取による体重とカロリー摂取量の変化

4!+3-+,.45
$26/%()

4!+3-+,.45
$26/%()


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浦上財団研究報告書

NPYpCREB

CORT with Lard

Control

POMC

Vol.24（2017）

図5

コルチコステロン投与とラード摂取による脳内摂食関連神経ペプチド POMC, NPYおよび転写因子 CREB の変化
5!+3-+,.45
$26/ %() 10-/"
POMC, NPY#(' CREB& にラードやコーンオイルなどドーパミンやエンドルCREB も発現低下がみられたことから、コルチコフィン分泌を刺激する食品を与えても肥満しないステロンがなんらかの形で CREB の活性を減少さことが明らかとなった。動物に脂肪を自由摂取させ、結果的に NPYの発現が減少したものと考えせると摂取させない場合と比較して 1 日の総摂取られる。今後さらなる詳細な検討が必要であるがカロリーは著しく増加するがエネルギー消費量もおそらく NPY 発現レベルの低下に伴うフィード同時に増加したため、結果として動物の体重に変バック調節の減弱がさらなる摂食を亢進したもの化がみられなかったものと考えらえる。なぜ、脂と考えられる。

肪を摂取した際にエネルギー消費量の増加がみら

高カロリー高嗜好性食品は人々を魅了してやまれたのかは不明であるが、動物の体重維持を目的ない。健康のために多くの人がこのような食品のとしたある種の防御機構なのであると考えらえる。

摂取を控えようとするが、その美味しさ故に困難

ラードを標準飼料とともに与えてもマウスは肥であるのが現状である。また、現代はストレス社

満しないがコルチコステロンを同時に投与すると会とも言われており多く人が精神的なストレスを体重の著しい増加がみられた。ストレスを恒常的感じている。このストレスからの回避に快感を有に感じている人は血中コルチコステロンが高い傾する高カロリー食品が求められ結果として肥満し向にある。つまり、今回の結果は高脂肪食およびてしまうのだろう。

ストレスの両者が肥満の原因であると暗に示すも本実験によりストレスが肥満を招く可能性が示のである。ストレスによって増加したコルチコス

されたが同時に高脂肪食を食べ過ぎても肥満しなテロンが脳に働きかけ食欲調節を狂わせてしまっい可能性も示された。これはエネルギー消費量のているのかもしれない。

増加によるものであるが、摂食量だけではなくエ興味深いことにコルチコステロン投与により、ネルギー消費量が肥満するかしないかの鍵となる

当初は増加しているものと考えていた摂食促進神

ことが示された。今後、このメカニズムが明らか

経ペプチドである NPYの発現が実際には減少しになれば脂肪の摂取を気にすることなく美味しくていた。一方で摂食抑制の POMC に変化はみら食べて健康な食生活を送る足がかりになるものとれなかった。NPYの発現を調節する転写因子の期待される。

高嗜好性高カロリー食品が引き起こす過食の分子生物学的機序の解明

謝辞
最後に本研究を遂行するにあたり、多大なご支援を賜りました公益財団法人 浦上食品・食文化振1032) Adachi S, Endo Y, Mizushige T, Tsuzuki S, MatsumuraS, Inoue K, Fushiki T. Biosci Biotechnol Biochem.
2013 ; 77(11) : 2175-80.

興財団に厚く御礼申し上げます。

3) Matsumura S, Eguchi A, Okafuji Y, Tatsu S, MizushigeT, Tsuzuki S, Inoue K, Fushiki T. FEBS Lett. 2012 Apr24 ; 586(8) : 1231-5.

文4) Mizushige T, Saitoh K, Manabe Y, Nishizuka T, Taka Y,Eguchi A, Yoneda T, Matsumura S, Tsuzuki S, Inoue K,Fushiki T. Life Sci. 2009 May 22; 84(21-22) : 760-5.

献1) Elmquist JK, Coppari R, Balthasar N, Ichinose M, LowellBB. J Comp Neurol. 2005 Dec 5 ; 493(1) : 63-71. Review.

5) Koob GF, Volkow ND. Lancet Psychiatry. 2016 Aug ; 3(8) : 76073.

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浦上財団研究報告書

Vol.24（2017）

Study on the mechanism of hyperphagia and obesityby palatable, high-calorie food
Shigenobu Matsumura
Laboratory of Nutrition Chemistry, Graduate School of Agriculture
Department of Food Science and Biotechnology
Kyoto University
High-calorie food is attractive and generally more palatable to humans than lowcalorie, low-fat foods. High-calorie foods sometimes cause hyperphagia and obesity,
however, the precise mechanism is still unclear. In this study, we focused on the mechanismof hyperphagia and obesity by high-calorie food.
Previously, we reported that mice show high preference for dietary fat. Also, dietary
fat ingestion promotes dopamine and endorphin release in the brain through the stimulationof the gustatory system (palatability). From this, we hypothesized that dietary fat ingestion
might cause hyperphagia.
First, we investigated the effect of corn oil ingestion on body weight gain in mice. In
addition to normal chow, we offered corn oil in a food container or drinking bottle to miceso that mice could freely access both corn oil and normal chow. Optional corn oil ingestion
significantly reduced normal chow intake and total calorie intake but did not change bodyweight gain compared to control group. Also, optional ingestion of lard or sucrose had noeffect on body weight gain. Oxygen consumption (energy expenditure) was significantly
increased by lard ingestion but had no effect on motor activity. These data suggest that
dietary fat ingestion does not cause obesity despite being a highly palatable and highcalorie.
We next investigated the effect of corticosterone on body weight gain. Corticosterone
is known as a stress hormone, which is elevated in the circulation when mice are stressed.
We administered corticosterone to mice by adding corticosterone to drinking bottle toelevate corticosterone concentration in the circulation. Daily ingestion of corticosterone
alone did not change body weight gain. However, corticosterone induced significant weightgain when mice were fed lard with normal chow.
In summary, our present study revealed that corticosterone dysregulated appetite
causing obesity when animals are fed high-calorie food. This indicates that stress may be
the factor related to hyperphagia of high-calorie food.