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Clarification of the molecular mechanism which by heme deficiency-induced impaired glucose metabolism

Research Project

Project/Area Number 18K06949
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 49010:Pathological biochemistry-related
Research InstitutionYamagata University

Principal Investigator

Nakajima Osamu  山形大学, 医学部, 教授 (80312841)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords5-アミノレブリン酸 / ヘム / 老化 / 糖代謝異常 / ミトコンドリア / インスリン / グリコーゲン / サルコペニア / 5‐アミノレブリン酸 / インスリン抵抗性 / 制御性ヘム / インスリン分泌異常 / 膵β細胞 / Glucose 6-phosphatase / 糖新生 / ゲノム編集マウス / グリコーゲン合成酵素 / 糖代謝 / グリコーゲン代謝 / ATP代謝
Outline of Final Research Achievements

5-Aminolevulinic acid (ALA) is one of essential biomolecules for cellular energy production in mitochondria, and is biosynthesized by ALA synthase. The activity of the enzyme decreases as aging, and our studies by mouse models suggested that the decreased activity for producing ALA with aging is relevant to sarcopenia and diabetes caused by aging and supplementation of ALA can recover those aging-related abnormalities. Further studies showed that the diabetes caused by aging can be attributed to dysregulation of storage of glucose in muscle and the liver and of insulin secretion from the pancreas. These studies imply supplemental ALA can extend healthy life expectancy.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

超高齢社会を迎えている本邦において、健康寿命を延ばして、生活の質(QOL)を向上させ、社会として医療費を軽減することは、最重要な課題の一つである。特に、サルコペニア(加齢性筋力低下)や加齢性糖尿病の発症は、多くの高齢者のQOLを低下させる病態として知られている。本研究では、5-アミノレブリン酸(ALA)の加齢に伴う合成能の低下がサルコペニアや糖尿病の発症に関わり、ALAをサプリメントとして摂取することで、その発症を治療または防ぐ可能性を示すとともに、その作用のメカニズムを明らかにしている。本研究の成果により、今後、ALAのサプリメントとしての利用が広がることで、健康寿命の延伸を期待できる。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 3 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Heterozygous disruption of ALAS1 in mice causes an accelerated age-dependent reduction in free heme, but not total heme, in skeletal muscle and liver2021

    • Author(s)
      van Wijk Koen、Akabane Takeru、Kimura Tomohiro、Saitoh Shinichi、Okano Satoshi、Kelly Vincent P.、Takagi Michiaki、Kodama Ken、Takahashi Kiwamu、Tanaka Tohru、Nakajima Motowo、Nakajima Osamu
    • Journal Title

      Archives of Biochemistry and Biophysics

      Volume: 697 Pages: 108721-108721

    • DOI

      10.1016/j.abb.2020.108721

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 糖尿病治療薬5‐アミノレブリン酸(ALA)によるアンチエイジング作用の可能性2019

    • Author(s)
      中島修
    • Journal Title

      日本マススクリーニング学会誌

      Volume: 29

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Age-dependent decrease in ALAS1 mRNA expression and free heme in ALAS1+/- mice2020

    • Author(s)
      Koen van Wijk, 中島修他
    • Organizer
      第93回日本生化学会大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] ヘム生合成系初発酵素5-アミノレブリン酸合成酵素1(ALAS1)遺伝子破壊マウスにおけるグルコース刺激インスリン分泌異常2020

    • Author(s)
      武田和也,中島修他
    • Organizer
      第93回日本生化学会大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Age-dependent decrease in ALAS1 mRNA expression and decreased gluconeogenesis in ALAS1+/- mice.2019

    • Author(s)
      Koen van Wijk, Shinichi Saitoh, Tomohiro Kimura, Satoshi Okano, Ken Kodama, Kiwamu Takahashi, Tohru Tanaka, Motowo Nakajima, Osamu Nakajima
    • Organizer
      7th International ALA and Porphyrin Symposium
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Impaired glucose-stimulated insulin secretion in 5-aminolevulinate synthase 1 (ALAS1) gene knockout mice.2019

    • Author(s)
      Kazuya Takeda, Koen van Wijk, Tomohiro Kimura, Satoshi Okano, Shinichi Saitoh, Hiroaki Yamaguchi, Ken Kodama, Kiwamu Takahashi, Tohru Tanaka, Motowo Nakajima, Osamu Nakajima
    • Organizer
      7th International ALA and Porphyrin Symposium
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 生体内での5‐アミノレブリン酸(ALA)欠乏により惹起される、糖代謝およびミトコンドリアの異常2019

    • Author(s)
      中島修
    • Organizer
      学術賞受賞講演 第9回ポルフィリン-ALA学会年会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 加齢性インスリン抵抗性発症に関わる、ヘムによるAMPKシグナルを介したグリコーゲン合成調節機構2019

    • Author(s)
      中島修
    • Organizer
      第17回レドックス・ライフイノベーションシンポジウム
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] ALA生合成不全マウスでの糖代謝異常の分子機構解析.2019

    • Author(s)
      斉藤真一 ,Koen van Wijk,木村朋寛 ,岡野聡,尾崎司,山本雅之,高橋究 ,田中徹,中島元夫 ,浅尾裕信,中島修
    • Organizer
      第9回ポルフィリン-ALA学会年会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 生体内のヘム欠乏は,ATP代謝異常によるグリコーゲン合成異常のため、耐糖能異常・インスリン抵抗性を発症させる2019

    • Author(s)
      中島修,斉藤真一 ,Koen van Wijk,木村朋寛 ,岡野聡,尾崎司 ,山本雅之,浅尾裕信,高橋究 ,田中徹,中島元夫
    • Organizer
      62回日本糖尿病学会年次学術集会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] ヘム欠乏マウスは,ATPKシグナル低下を介して,骨格筋でのグリコーゲン合成異常が惹起され、インスリン抵抗性を発症する2019

    • Author(s)
      中島修,斉藤真一 ,Koen van Wijk,木村朋寛 ,岡野聡,尾崎司,山本雅之,浅尾裕信,高橋究 ,田中徹,中島元夫
    • Organizer
      第92回日本生化学会大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 糖代謝改善薬5-アミノレブリン酸(5-ALA)はアンチエイジングの決定打になりうるか?!2018

    • Author(s)
      中島修,斉藤真一 ,木村朋寛 ,尾崎司 , 高橋究 ,田中徹,中島元夫
    • Organizer
      第45回日本マススクリーニング学会学術集会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] ALA欠乏マウスにおける糖代謝異常の発症メカニズムの解析2018

    • Author(s)
      中島修,斉藤真一 ,木村朋寛 ,尾崎司 , 高橋究 ,田中徹,中島元夫
    • Organizer
      第8回ポルフィリン-ALA学会年会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] ALA欠乏マウスにおける糖代謝異常の発症メカニズムの解析2018

    • Author(s)
      斉藤真一,木村朋寛 ,尾崎司 , 高橋究 ,田中徹,中島元夫 ,中島修
    • Organizer
      第91回日本生化学会大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] ALA生合成不全マウスにおける糖代謝異常の分子機構解析2018

    • Author(s)
      斉藤真一 ,尾崎司* ,木村朋寛 ,岡野聡,山本雅之,浅尾裕信 ,高橋究 ,田中徹,中島元夫 ,中島修
    • Organizer
      第41回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Pathogenesis of impaired glycogen metabolism leading to insulin Resistance in ALA-deficient mice2018

    • Author(s)
      Saitoh S, Tsukasa O*, van Wijk K, Kimura T, Okano S, Shirasawa N, Yamamoto M, Kelly VP, Takahashi K, Tanaka T, Nakajima M, Nakajima O
    • Organizer
      6th International ALA and Porphyrin Symposium
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Heme Deficiency Causes impaired Glycogen Synthesis in Skeletal Muscle, Leading to Insulin Resistance2018

    • Author(s)
      Nakajima O, Saitoh S, Kimura T, Tsukasa O, Kelly VP, Takahashi K, Tanaka T, Nakajima M
    • Organizer
      78th Scientific Sessions American Diabetes Association
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Book] 生命金属ダイナミクス 第5章第2節「ヘム欠乏により惹起される病態とヘム代謝の新しい分子生物学」2021

    • Author(s)
      中島修
    • Total Pages
      13
    • Publisher
      NTS
    • ISBN
      9784860437060
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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