中央LEAP2が食物摂取に及ぼす影響と伏隔核ドーパミン放出への効果の解読
中枢LEAP-2が食物摂取に与える影響および伏隔核ドーパミン放出への作用
背景紹介
消化管‐脳ペプチド（gut-brain peptide）であるグレリン（ghrelin）およびその受容体は、飢餓と報酬処理を調整する重要な要因として確立されています。しかし、グレリン受容体の逆方向作動薬（inverse agonist）である肝発現抗菌ペプチド2（Liver-expressed antimicrobial peptide 2、Leap2）は、最近になって注目されるようになりました。以前の研究では、グレリンが報酬関連の行動を強化することが示されており、合成グレリン受容体拮抗薬はこの行動を弱めることができることが示されています。Leap2の中枢効果とそのメカニズムはまだ完全には明らかになっていません。本研究の目標は、マウス中枢におけるLeap2の作用を研究し、報酬関連行動におけるその役割を理解することで、肥満やその他の報酬関連精神および神経障害に対する理論的基盤を提供することです。
論文出典
本研究論文は、Maximilian Tufvesson-Alm、Qian Zhang、Cajsa Aranäs、Sebastian Blid Sköldheden、Christian E. EdvardssonおよびElisabet Jerlhagによって執筆され、《Progress in Neurobiology》誌に掲載されました。記事番号は236 (2024) 102615、2024年4月17日にオンラインで公開されました。
実験手順
実験対象および環境
研究にはオスのNMRIマウスが使用され、ラボで1週間の適応期間後に実験を開始しました。実験中にマウスには高カロリーの食品──ピーナッツバター、Nutella甘味ソースおよびチョコレートが提供され、標準マウス飼料および水も継続して供給されました。実験環境の温度は恒温で20℃、湿度は50%、12時間の明暗周期を採用しています。
薬物および投与
Leap2（Leap-2（38-77）（人）/Leap-2（37-76）（マウス）、Phoenix Pharmaceuticals Inc.提供）をRinger溶液に溶解し、実験中に脳室内注射（ICV）または局所注射で小脳脚背側屋根（LDTg）に注入しました。投与量は前の実験に基づいて決定され、マウスの一般的な行動には影響を与えないようにしました。
食物摂取実験
Leap2が食物摂取量に与える影響をテストするために、異なる時間点でピーナッツバター、Nutella甘味ソースおよびチョコレートの摂取量を測定し、Leap2処理群と対照群の間の差異を比較しました。
場所条件付けた好み（CPP）実験
CPP実験を使用して、Leap2が報酬関連記憶に与える影響を評価しました。トレーニング段階で食品と実験箱の片側を関連付けることにより、Leap2前後の食物関連位置に対するマウスの好みを評価しました。
微量透析およびドーパミン分析
Leap2が伏隔核ドーパミン信号伝達に与える影響を調べるために、微量透析技術を使用して、ピーナッツバター曝露および摂取時のマウス伏隔核中のドーパミンの変化を測定しました。異なる処理群間の比較を通じて、Leap2がドーパミン信号伝達に与える影響を評価しました。
qPCR分析
qPCR技術を使用して、処理されていないマウスがピーナッツバターを摂取する前後の脳におけるLeap2の発現量を検出し、特に報酬関連脳領域に着目しました。
データ分析
すべての統計分析はGraphPad Prism® 9.5.1ソフトウェアを使用して行いました。二元変量分散分析（two-way ANOVA）、ウィルコクソン符号順位検定、およびその他の統計方法を使用してデータを処理しました。
主な結果
Leap2が食物摂取に与える影響
研究は、Leap2がマウスの高嗜好食品（例：ピーナッツバター）の摂取量を顕著に減少させることを発見しましたが、通常のマウス飼料に対する摂取影響は相対的に少ないです。具体的なデータにより、ピーナッツバター摂取量の影響は2時間以内に顕著であり、この効果は高嗜好食品に対するマウスの嗜好度と正の相関があることが示されました。
Leap2が報酬記憶に与える影響
CPP実験では、トレーニング段階でマウスがピーナッツバターに対して強い嗜好を示しましたが、Leap2処理後にはこの嗜好が顕著に減少しました。さらに、Leap2はNutella甘味ソースに対するCPP効果を完全に消失させましたが、チョコレートには顕著な影響はありませんでした。これはLeap2が主に高嗜好、高報酬食品の摂取および記憶に影響を与える可能性を示唆しています。
Leap2がドーパミン信号伝達に与える影響
微量透析実験の結果は、Leap2がピーナッツバター曝露および摂取時に伏隔核中のドーパミンの放出を顕著に抑制することを示しました。対照群のマウスでは、ピーナッツバター曝露後にドーパミンレベルが顕著に上昇しましたが、Leap2処理群ではこの現象は見られませんでした。これはLeap2が中枢ドーパミン信号伝達を調整することにより、食物報酬行動に影響を与える可能性を示唆しています。
脳中のLeap2発現
qPCR結果は、Leap2が複数の脳領域、特に報酬関連の脳領域（例：伏隔核やLDTg）で発現していることを示しました。高嗜好のピーナッツバターを提供した後、これらの脳領域でのLeap2発現が顕著に低下し、Leap2が報酬関連行動の調整に重要な役割を果たしている可能性を示唆しています。
LDTgにおけるLeap2の作用
LDTgに局所注射したLeap2によって、マウスの急性暴飲暴食時の高嗜好食品摂取量が顕著に減少することが発見されました。これにより、Leap2が特定の脳領域で報酬関連の飲食行動を調整する作用がさらに証明されました。
研究の意義と価値
本研究は、多様な実験手法を通じてLeap2が食物摂取および報酬関連行動に与える影響を全面的に明らかにしました。研究結果は、Leap2が高嗜好食品の摂取を減少させるだけでなく、食物報酬関連記憶およびドーパミン信号伝達を調整することができることを示しました。中枢の複数の報酬関連脳領域でのLeap2の発現およびその食事による調整は、Leap2が肥満や他の報酬関連神経精神障害治療の潜在的な治療ターゲットとしての重要性を強調しています。
研究のハイライト
- Leap2は高嗜好食品摂取を顕著に抑制： 特にピーナッツバターにおいて、Leap2が高カロリー食品を調整する潜在的ターゲットとしての可能性を示しました。
- 報酬記憶およびドーパミン信号伝達に対する影響： Leap2は高嗜好食品によって引き起こされる報酬記憶とドーパミン放出を顕著に抑制し、神経報酬システムの調整役割を浮き彫りにしました。
- 脳領域特異的な発現および調整： Leap2が報酬関連脳領域で高発現しており、食事変化に応じてその表現が変動することは、食事報酬行動における積極的フィードバックの役割を果たす可能性があります。
結論
本研究は、Leap2が中枢で高嗜好食品摂取および報酬関連行動を調整する役割を充分に明らかにし、肥満および関連する精神障害治療における潜在応用基盤を築きました。今後の研究では、さまざまな食事条件下における中枢濃度、分布、および長期的効果をさらに探ることで、Leap2が神経報酬システムに与える影響を全面的に理解する必要があります。