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Analysis of leptin secretion mechanisms in white adipocytes by metabolic oscillations

Research Project

Project/Area Number 20K19919
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 62010:Life, health and medical informatics-related
Research InstitutionYokohama National University

Principal Investigator

Shibata Kenichi  横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 非常勤教員 (90753799)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywords白色脂肪細胞 / 褐色脂肪細胞 / 代謝振動 / 解糖系 / 解糖系振動 / レプチン / レプチン分泌 / 脂肪細胞
Outline of Research at the Start

脂肪細胞はエネルギーを貯蔵し、食欲を抑制する飽食ホルモンのレプチンを分泌する。レプチンは、肥満や糖尿病、妊娠、がんなどと関わる生命と健康にとって重要なホルモンである。しかし、その分泌メカニズムは十分に解明されていない。
膵臓のβ細胞によるインスリン分泌は、解糖系振動が関与していると言われている。解糖系振動とは、ブドウ糖を細胞が代謝していく過程で、代謝速度が上昇と下降を周期的に繰り返す現象である。β細胞によるインスリン分泌と同様に、脂肪細胞によるレプチン分泌も解糖系振動が深く関わっているのではないだろうか。
レプチンの分泌メカニズムを解明することで、医学的に有益な知見がえられると期待される。

Outline of Final Research Achievements

White adipose cells store energy as fat and secrete hormones such as leptin. Dysfunctions in leptin can cause obesity and diabetes, and it is important to elucidate the detailed secretion mechanism. Brown adipose cells are known to ameliorate obesity and improve health conditions by consuming fat and producing body heat. To test the hypothesis that hormone secretion and metabolism are linked in adipocytes as in pancreatic beta cells, this study first attempted to generate metabolic oscillations to verify whether the oscillations are synchronized with hormone secretion. Although this study did not elucidate the link between hormone secretion and metabolism, it did show that both adipocytes undergo metabolic oscillations upon stimuli that can occur in vivo.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

白色脂肪細胞はエネルギーを脂肪として蓄え、レプチンなどのホルモンを分泌しており、レプチンの異常は肥満や糖尿病の原因になる。また、褐色脂肪細胞は脂肪を消費して体温の産生する事で肥満を改善し、健康状態を改善することが知られる。膵臓のβ細胞では代謝振動によって効率的なホルモン刺激を実現しており、白色脂肪細胞においても同様の現象が起こっている可能性がある。振動的な代謝はエネルギー産生効率が高い事が予想されているため、褐色脂肪細胞でも代謝振動により効率的な発熱を実現している可能性がある。両細胞において代謝振動の観察に成功したことは、ホルモン刺激や発熱効率を通じて健康状態の改善に貢献できると期待される。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2022 2021

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (11 results)

  • [Journal Article] Glycolytic oscillations in HeLa cervical cancer cell spheroids2022

    • Author(s)
      Amemiya Takashi、Shibata Kenichi、Takahashi Junpei、Watanabe Masatoshi、Nakata Satoshi、Nakamura Kazuyuki、Yamaguchi Tomohiko
    • Journal Title

      The FEBS Journal

      Volume: - Issue: 18 Pages: 5551-5570

    • DOI

      10.1111/febs.16454

    • Related Report
      2022 Annual Research Report 2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 今,数理が面白い-医学・生物学への応用 がん細胞の解糖系振動と悪性度診断への応用2021

    • Author(s)
      雨宮隆 , 柴田賢一 , 山口智彦
    • Journal Title

      医学のあゆみ

      Volume: 279 Pages: 183-187

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Journal Article] Glycolytic Oscillations in Cancer Cells2021

    • Author(s)
      Amemiya Takashi、Shibata Kenichi、Watanabe Masatoshi、Nakata Satoshi、Nakamura Kazuyuki、Yamaguchi Tomohiko
    • Journal Title

      Physics of Biological Oscillators

      Volume: - Pages: 245-259

    • DOI

      10.1007/978-3-030-59805-1_15

    • ISBN
      9783030598044, 9783030598051
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] がん細胞の解糖系振動と悪性度の関係解明2022

    • Author(s)
      渡部颯斗, 柴田賢一, 雨宮隆
    • Organizer
      第32回 非線形反応と協同現象研究会 2022年12月3日
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 藤田郁真, 柴田賢一, 雨宮隆2022

    • Author(s)
      低酸素誘導因HIFがHeLa細胞の解糖系振動に及ぼす影響
    • Organizer
      第32回 非線形反応と協同現象研究会 2022年12月3日
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  • [Presentation] 数理モデルを用いたエネルギー代謝機構の分析2022

    • Author(s)
      松原亮矢, 柴田賢一, 雨宮隆
    • Organizer
      第32回 非線形反応と協同現象研究会 2022年12月3日
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 解糖系振動を用いた褐色脂肪細胞の機能評価2022

    • Author(s)
      平原陸人, 柴田賢一, 雨宮隆
    • Organizer
      第32回 非線形反応と協同現象研究会 2022年12月3日
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 内皮由来物質が解糖系振動に与える影響2022

    • Author(s)
      佐野果鈴, 柴田賢一, 雨宮隆
    • Organizer
      第32回 非線形反応と協同現象研究会 2022年12月3日
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      大平泰央, 柴田賢一, 雨宮隆
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      第31回 非線形反応と協同現象研究会
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  • [Presentation] 解糖系振動におけるミトコンドリアの役割2021

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      西田雅貴, 柴田賢一, 雨宮隆
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      第31回 非線形反応と協同現象研究会
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  • [Presentation] アストロサイト-ニューロン共培養系における解糖系振動2021

    • Author(s)
      大沼萌香, 柴田賢一, 雨宮隆
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      第31回 非線形反応と協同現象研究会
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      森田優月, 柴田賢一, 雨宮隆
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      第31回 非線形反応と協同現象研究会
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      藤白直人, 柴田賢一, 雨宮隆
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      第31回 非線形反応と協同現象研究会
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  • [Presentation] 低酸素誘導因子HIFがヒト子宮頸がんHeLa細胞の解糖系振動へ及ぼす影響2021

    • Author(s)
      藤田郁真, 柴田賢一, 雨宮隆
    • Organizer
      第31回 非線形反応と協同現象研究会
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      2021 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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