スイートスポット: 腸の感覚細胞が人工甘味料より砂糖の好みをどのように決定するか

研究者らは、腸の感覚細胞がどのようにして栄養糖をノンカロリーの人工甘味料から識別し、動物の砂糖に対する好みを導くかを発見した。

動物や人間は一般に人工甘味料よりも砂糖を好むこと、舌の甘味を感じる味蕾が砂糖の摂取量を増やすのに必須ではないこと、そしてこの砂糖の好みが腸からのフィードバックに依存していることは、何十年も前から知られていた。 しかし、腸がどのようにしてそのような好みを決めるのかは依然として解明されていない。 今回の研究は、食物摂取に関する情報の感知と迅速な信号伝達を可能にする神経足細胞（腸内の感覚細胞）と脳との間の直接的な伝達経路を以前に特定した同じチームの研究に基づいている。 今回、研究者らは、この腸から脳への経路が栄養刺激を識別できるかどうか、識別できる場合にはどの神経機構がこの識別の根底にあるのかをさらに詳しく調べた。 研究者らは、小腸に相当するマウスとヒトの細胞に由来する研究室で作製した「ミニ臓器」を使用し、本物の砂糖が神経足細胞を刺激してグルタミン酸と呼ばれる化学神経伝達物質を放出させ、脳に伝達する一方、人工甘味料がその放出を誘発したことを示した。異なる神経伝達物質である ATP の影響により、異なる腸脳経路が活性化される可能性があります。

次に、科学者らは、光で細胞の活動を制御する光遺伝学と呼ばれる技術を使用して、神経足細胞が動物の糖嗜好に必要であるかどうかを判断することを目的としました。 これを行うために、科学者たちはまず、腸の独特な生物学的条件に適応した新しい柔軟な光ファイバーケーブルを開発しました。 その後、遺伝子操作された生きたマウスの腸内で神経足細胞を「オン」または「オフ」にすることができた。 神経足類を沈黙させる光の波長にさらされたマウスは、甘味料よりも砂糖を消費するという選好を失ったが、中性波長の光にさらされたマウスはそうではなかった。動物は砂糖と人工甘味料を区別します。 さらに、研究者らが腸内の神経足細胞に送達された薬剤でグルタミン酸シグナル伝達を阻害すると、砂糖の嗜好性が減少した。これは、神経足細胞からのグルタミン酸シグナル伝達により、マウスが甘味料と砂糖を区別できることを示した。

まとめると、これらの結果は、腸における神経足細胞の感覚の役割を実証し、他の感覚細胞と同様に、神経足細胞がさまざまな刺激を区別できることを示しています（たとえば、舌の味蕾はさまざまな味を検出し、目の網膜細胞はさまざまな色を検出します）。 この研究は、脂肪やタンパク質などの他の栄養刺激がどのように腸で感知され、脳に伝達されて食品の選択に影響を与えるかを解明するための将来の研究の基礎を築くものです。 また、最終的には人々の砂糖摂取量を減らすための介入が開発される可能性も浮上している。

ブキャナン KL、ルプレヒト LE、ケルベラー MM、…ボホルケス DV。 甘味料よりも砂糖を好むかどうかは、腸のセンサー細胞に依存します。 Nat Neurosci 25: 191-200、2022。