ふと肉が食べたくなるときがある。味の好みの問題のように見えるが、体内ではすでに不足した栄養素を感知し、これを補うための精緻なシグナル系が作動している可能性がある。最近、腸がタンパク質欠乏状態を察知して脳に信号を送り、必要な栄養素を選択的に食べるよう誘導するという研究結果が示された。
科学技術情報通信部は、ソ・ソンベ基礎科学研究院（IBS）マイクロバイオーム-体-脳生理学研究団の団長研究チームがソウル大学、梨花女子大学の共同研究チームとともに、タンパク質不足の状況で腸と脳が摂食行動を調節する原理を解明したと明らかにした。今回の研究成果は国際学術誌「サイエンス」に22日掲載された。
タンパク質は炭水化物、脂肪と並ぶ、私たちの体を構成・維持する三大栄養素だ。タンパク質は複数のアミノ酸が連結した形で構成されるが、このうち必須アミノ酸は体内で十分に合成できず、必ず食物として摂取しなければならない。必須アミノ酸が不足すると、成長、筋肉維持、免疫機能、代謝調節などに影響を及ぼし得る。
研究チームは、私たちの体が必須アミノ酸の不足をどのように察知し、どのように必要な食物を見つけるよう行動を変えるのかに注目した。先行研究により、腸が体内の栄養状態や食品成分、腸内微生物、病原菌など多様な情報を感知し、全身代謝に影響を与えることが明らかになっているためだ。このため腸は「第2の脳」と呼ばれ、腸と脳が互いに情報をやり取りする連結系を「腸-脳軸」と呼ぶ。
ソ団長は21日、ソウル・クァンファムンで開かれた研究成果説明会で「肥満と食欲調節の薬剤の相当数は腸ホルモンの信号を活用するが、自然に分泌される腸ホルモンが脳と行動にどのような影響を与えるかについては十分に研究されてこなかった」と明らかにした。
研究チームは先に2021年、ショウジョウバエ実験を通じてこの過程を段階的に追跡した。その結果、必須アミノ酸が不足した状態になると、ショウジョウバエの腸上皮細胞で「CNMa」というペプチドホルモンの発現が増加した。ペプチドホルモンは比較的小さなタンパク質断片の形をしたシグナル物質で、細胞間で情報を伝達する役割を担う。CNMaはタンパク質欠乏状況で必須アミノ酸摂取行動を調節する中核シグナルとして機能した。実験結果は国際学術誌「ネイチャー」に掲載された。
研究チームは今回の研究を通じ、CNMaシグナルが腸-脳軸の二重システムを経て伝達されることを確認した。腸上皮細胞が栄養不足を感知すると、まず腸と連結した神経網を通じて脳に30秒〜1分以内に信号が伝達される。結果として欠乏状況に即応し、必須アミノ酸の摂取を増やすのを助ける。続いて腸から分泌されたCNMaホルモンは循環系に乗って比較的ゆっくり脳に到達し、タンパク質選好行動が一定時間維持されるようにする。平たく言えば、神経経路が迅速な通知であるなら、ホルモン経路は持続的な調整装置というわけだ。
この過程で脳の特定の神経回路も同時に変化した。研究チームは、CNMaシグナルが腸の神経細胞と脳の楕円体領域にある神経細胞を活性化し、必須アミノ酸の摂取を促進する事実を確認した。同時にCNMaは糖の摂取を促進するDH44神経細胞の活性を低下させた。DH44神経細胞はショウジョウバエにおいて糖などの炭水化物摂取と関連した神経細胞として知られている。
ソ団長は「タンパク質が不足するとき、体は何でも多く食べるのではなく、糖類の摂取を減らし、必須アミノ酸を含む餌を選ぶよう食事の方向を調整するという意味だ」と説明した。
研究チームは、この現象がショウジョウバエだけで現れるわけではない点も確認した。マウス実験でもタンパク質欠乏は必須アミノ酸を探す行動を誘導し、同一の腸-脳軸システムが作動した。特にこの反応は、既存にタンパク質制限とエネルギー代謝変化に関与すると知られる肝由来ホルモンFGF21がない状態でも維持された。FGF21と独立して作動する別の栄養素選択調節経路が存在する可能性を示したことになる。
ソ団長は「今回の研究は、腸と脳が不足した栄養素をどのように認識し、選択的摂食行動へと結び付けるのかを明らかにした成果だ」と述べ、「今後、肥満、代謝疾患、摂食行動障害の治療研究に重要な基盤となり得る」と説明した。
一方、今回の研究に参加していないチェ・ヒョンジンソウル大学医学部解剖学教室・自然科学大学脳認知科学科教授は「この発見は、よりバランスの取れた健康的な食生活に向けた医学的・栄養学的応用に直結する」とし、「サルコペニアをはじめ、タンパク質摂取不足が健康を脅かす現代の多様な疾患と臨床状況で新たな突破口を提示することが期待される」と明らかにした。
参考資料
Science(2026), DOI: https://doi.org/10.1126/science.adv3355