| Project/Area Number |
21K12674
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
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| Research Institution | Nagoya University of Arts and Sciences |
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Principal Investigator |
早戸 亮太郎 名古屋学芸大学, 管理栄養学部, 准教授 (60440822)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
日暮 陽子 名古屋学芸大学, 管理栄養学部, 准教授 (30325633)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2022: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
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| Keywords | 褐色脂肪細胞 / 熱産生 / カルシウム / 機械刺激 / TRPC6 / 肥満 |
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| Outline of Research at the Start |
褐色脂肪細胞は熱産生器官である。生体は寒冷暴露により交感神経活動を亢進し、神経終末からのノルアドレナリン(NA)を放出する。褐色脂肪細胞はこのNAを受容する事で熱産生を引き起こす。その際、褐色脂肪細胞内では持続的なCa濃度上昇を引き起こす。このCa濃度上昇が熱産生をさらに促進することがわかっている。
これまで褐色脂肪細胞の熱産生機構についてはNAによるエネルギーバランス調節の機序を中心に研究が行われてきた。対して私たちは、圧機械刺激が褐色脂肪細胞内Ca濃度を上昇する事を見い出した。本研究では、機械刺激によるCa濃度上昇がどのようなメカニズムで生じ、どのように熱産生に寄与するのか、研究を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒトやマウスの褐色脂肪組織は肩甲骨間や腋窩に多く、骨格筋のごく近傍に位置してる。私たちは、筋収縮による振動を褐色脂肪細胞が受容すること褐色脂肪細胞が活性化し熱産生を行うのではないか、つまりは、生体の「ふるえ熱産生」には少なからず褐色脂肪細胞による「非ふるえ熱産生」が寄与しているのではないかと考えた。そこで褐色脂肪細胞への機械刺激が熱産生を促進するメカニズムを調べるため、研究を行った。褐色脂肪細胞は熱産生の際、細胞内カルシウム濃度を上昇することがこれまでにわかっている。つまり細胞内カルシウム濃度は熱産生の指標となる。そこで私たちは、マウス褐色脂肪細胞を初代培養し、カルシウム蛍光指示薬であるFura-2を負荷し、カルシウムイメージング法を適用し、機械刺激による褐色脂肪細胞内カルシウム濃度変化を調べた。その結果、機械刺激が褐色脂肪細胞内カルシウム濃度を上昇させることを明らかにした。つまり、機械刺激が褐色脂肪細胞の熱産生を促進することを初めて示したのである。そこでさらに研究を進めた結果、このカルシウム濃度上昇は細胞外からカルシウムを流入させることで生じることがわかった。また、この細胞外からカルシウムを流入させるイオンチャネルがTRPC6チャネルであることを明らかにした。このTRPC6チャネルが滑面小胞体内カルシウムの枯渇に伴い、細胞外からカルシウムを流入させる細胞外カルシウム流入チャネルとしても機能していることがわかり、研究結果を生理学雑誌Physiological Researchに投稿し、受理された(Physiological Research 73(1) 69-80 2024)。つまり、機械刺激のみならず、TRPC6作動薬や食物成分によりTPRPC6チャネルを選択的に活性化できれば、これが熱産生に繋がり、延いては新たな肥満解消法の解明に繋がることが期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初、この機械刺激による褐色脂肪細胞熱産生機構の解明プロジェクトを2023年度末までに終わらせる予定であったが、その前段階として機械刺激受容チャネルであるTRPC6チャネルの褐色脂肪細胞における新たな生理的役割を見いだし、そちらの研究内容を投稿論文として執筆、投稿した。この投稿論文の審査に時間を要したため、当初の予定よりも遅れが生じている。しかし、この褐色脂肪細胞におけるTRPC6チャネルの新たな生理的役割については論文として結果を残すことに成功した(Physiological Research 73(1) 69-80 2024)。当該プロジェクトの遅れ分は、今回の科研費プロジェクトを1年延長し、プロジェクトを2024年度までとすることで取り戻す予定である。2024年度は褐色脂肪細胞の機械刺激受容機構ならびに機械刺激による熱産生メカニズムの解明に専念し、研究を進めていく予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
私たちは、すでに水圧による機械刺激が褐色脂肪細胞における細胞内カルシウム濃度上昇を引き起こす事を見いだす事に成功しており、これらがTRPC6チャネルにより受容されることを発表している。この詳細なメカニズムに焦点をあて、今後、下記の項目を調べていく予定である。
(1)機械刺激の強さと細胞内カルシウム濃度変化の関係
(2)機械刺激における細胞内シグナリングの変化について
(3)機械刺激による熱産生能の増大について
今年度は共同研究者1名に追加して博士課程の学生1名および学部4年生8名（うち修士課程希望者1名）とともに本プロジェクトを推進していく。
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