Elucidation of the physiological significance of the energy sensing system in the proximal small intestine

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小腸の機能としては、消化、吸収、そして内容物を移送する運動機能がある。これは、摂取した栄養素を管腔側から効率的に消化・吸収するための機能である。胃から排出された内容物は空腸や回腸を移送され、この間に多量の消化酵素による管腔内消化を受け、中間的なオリゴ糖やオリゴペプチドまで分解される。さらに、微絨毛膜に存在する酵素により単糖やアミノ酸、そしてペプチドまで分解され、その後輸送体により速やかに吸収される。この機構は、小腸の長軸上、すなわち空腸や回腸において同様の機構が働くと考えられていた。また、炭水化物やタンパク質などの栄養素の吸収活性は、摂取する栄養素量に比例し増加すると一般的に考えられており、主なグルコース吸収は部位が輸送体の発現量が高いことから上部小腸であると考えられている。マウス小腸より摘出した小腸を用いてSGLT1輸送活性をUssingチャンバー法で測定すると、自由摂食群の上部小腸ではグルコース吸収活性はほとんど観察されなかった。しかし、マウスを絶食させると輸送活性は有意に上昇した。免疫蛍光染色を行いSGLT1の細胞内局在を調べると、自由摂食条件下の空腸や回腸ではSGLT1は微絨毛にのみ発現していた。絶食マウスでは自由摂食マウスと比べて明らかな変化は見られなかったが、空腸ではSGLT1の蛍光シグナルは、摂食状態より強いシグナルが観察された。そこで、ウェスタンブロッティング法で解析し、摂食条件下の空腸ではSGLT1のシグナルが著しく低下した。以上結果より、上部小腸のSGLT1輸送活性は空腹時に活性化され、摂食により不活性化されることが示唆された。また、小腸は部位特異的に管腔内の栄養素を感知し栄養素吸収機能が調節されていることが示唆された。