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Prevention of chronic kidney disease through regulation of gut-kidney axis by marine carotenoids

Research Project

Project/Area Number 21K20589
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section 0603:Forestry and forest products science, applied aquatic science, and related fields
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

Takatani Naoki  北海道大学, 水産科学研究院, 助教 (40801501)

Project Period (FY) 2021-08-30 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
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)
Keywords海洋性カロテノイド / フコキサンチン / フコキサンチノール / 慢性腎臓病 / カロテノイド生体内代謝物 / 炎症 / 線維化 / CKD / 抗炎症作用 / マクロファージ / 慢性炎症 / 腸腎連関 / 腸内細菌
Outline of Research at the Start

慢性腎臓病(CKD)は生活習慣病を背景に発症する慢性炎症疾患で、透析や腎移植が必要となる末期腎不全のみならず、心筋梗塞など心血管イベントの発症リスクを高めるが、未だ有効な治療法は確立されていない。本研究では、食による発症予防の観点から、抗炎症作用など多様な健康機能を示す海洋性カロテノイドに着目する。褐藻由来フコキサンチンをCKDモデルに投与し、腎機能低下や腎炎に対する抑制効果を明らかにする。さらに、腸内細菌叢や腸バリア機能への作用特性を明確化し、海洋性カロテノイドによる腸腎連関制御を介したCKD抑制機序を解明する。本研究の完遂は、CKDに対する治療法確立や機能性食品開発のための基盤知見となる。

Outline of Final Research Achievements

We found that mRNA expression of inflammation/infiltration-related factors (MCP-1 and F4/80) and fibrosis-related factors (αSMA and TGF-β) were downregulated in chronic kidney disease model mouse fed marine carotenoid fucoxanthin. In in vitro experiments using cultured kidney cells and/or macrophages, it was suggested that fucoxanthin-derived metabolite fucoxanthinol suppresses the early phase of fibrosis via negatively regulating the inflammatory interaction between the kidney cells and macrophages. Furthermore, other marine carotenoids, astaxanthin and lutein, exhibited anti-inflammatory and anti-fibrosis activities against cultured kidney cells. These findings indicate the marine carotenoids, which possess characteristic molecular structures, have potential to be beneficial food factors for the prevention on kidney inflammation and fibrosis.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

慢性腎臓病(CKD)は生活習慣病を背景に発症する慢性炎症疾患で、有効な治療薬はないため、食品因子による炎症制御を介した予防方策の開発・拡充が求められている。本研究では、CKDモデルマウスにおいて、海洋性カロテノイド・フコキサンチンの生体内代謝物が、腎臓中の過剰な炎症応答を負に制御することで線維化の進行を抑制する可能性が示唆された。また、培養腎臓細胞を用いて、抗炎症および抗線維化作用を示す食品因子探索のためのアッセイ系を確立した。本研究成果は、海洋性カロテノイドがCKDの発症予防に働く可能性を示すとともに、有望な食品因子を発掘するための技術創出を通して、CKD予防方策の拡充に資するものと考える。

Report

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

    (21 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 3 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Reduction of serum lipid levels in diabetic obese KK-Ay mice using monoalkyldiacylglycerol-rich oil derived from Berryteuthis magister2023

    • Author(s)
      Masaki Kakimoto, Naoki Takatani, Masashi Hosokawa and Fumiaki Beppu
    • Journal Title

      Fisheries Science

      Volume: 89 Issue: 2 Pages: 243-251

    • DOI

      10.1007/s12562-022-01655-5

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Identification and Tissue Distribution of Fucoxanthinol and Amarouciaxanthin A Fatty Acid Esters in Fucoxanthin-fed Mice2023

    • Author(s)
      Takatani Naoki、Sakimura Kana、Nagata Kodai、Beppu Fumiaki、Yamano Yumiko、Maoka Takashi、Hosokawa Masashi
    • Journal Title

      Food Chemistry

      Volume: 410 Pages: 135318-135318

    • DOI

      10.1016/j.foodchem.2022.135318

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] アポカロテノイドの細胞機能調節作用2023

    • Author(s)
      高谷 直己
    • Journal Title

      アグリバイオ

      Volume: 7 Pages: 338-341

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Journal Article] Preparation of Apoastaxanthinals and Evaluation of Their Anti-inflammatory Action against Lipopolysaccharide-Stimulated Macrophages and Adipocytes2022

    • Author(s)
      Takatani Naoki、Beppu Fumiaki、Yamano Yumiko、Maoka Takashi、Miyashita Kazuo、Hosokawa Masashi
    • Journal Title

      ACS Omega

      Volume: 7 Issue: 26 Pages: 22341-22350

    • DOI

      10.1021/acsomega.2c01164

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Monocaprin Enhances Bioavailability of Fucoxanthin in Diabetic/Obese KK-Ay Mice2022

    • Author(s)
      Nagata Kodai、Takatani Naoki、Beppu Fumiaki、Abe Aya、Tominaga Etsuko、Fukuhara Tomohisa、Ozeki Makoto、Hosokawa Masashi
    • Journal Title

      Marine Drugs

      Volume: 20 Issue: 7 Pages: 446-446

    • DOI

      10.3390/md20070446

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Seco-type β-Apocarotenoid Generated by β-Carotene Oxidation Exerts Anti-inflammatory Effects against Activated Macrophages2021

    • Author(s)
      Takatani Naoki、Beppu Fumiaki、Yamano Yumiko、Maoka Takashi、Hosokawa Masashi
    • Journal Title

      Journal of Oleo Science

      Volume: 70 Issue: 4 Pages: 549-558

    • DOI

      10.5650/jos.ess20329

    • NAID

      130008020860

    • ISSN
      1345-8957, 1347-3352
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] n-3 Polyunsaturated fatty acid-enriched phosphatidylglycerol suppresses inflammation in RAW264.7 cells through Nrf2 activation via alteration of fatty acids in cellular phospholipids2021

    • Author(s)
      Chen Liping、Beppu Fumiaki、Takatani Naoki、Miyashita Kazuo、Hosokawa Masashi
    • Journal Title

      Fisheries Science

      Volume: 87 Issue: 5 Pages: 727-737

    • DOI

      10.1007/s12562-021-01542-5

    • NAID

      40022692351

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 海洋性カロテノイドastaxanthinの生体内代謝物の同定と組織分布2023

    • Author(s)
      高谷 直己、向村 奏、別府 史章、細川 雅史
    • Organizer
      令和5年度日本水産学会春季大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] n-3PUFA 結合ホスファチジルグリセロールの細胞内脂肪酸調節機構の解明2023

    • Author(s)
      富樫 咲、別府 史章、高谷 直己、細川 雅史
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      令和5年度日本水産学会春季大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] フコキサンチン由来新規生体内代謝物の同定と組織分布解析2022

    • Author(s)
      高谷 直己、向村 奏、別府 史章、山野 由美子、眞岡 孝至、細川 雅史
    • Organizer
      第34回カロテノイド研究談話会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 海洋性カロテノイドfucoxanthinの新規生体内代謝物の同定と組織分布解析2022

    • Author(s)
      高谷 直己、向村 奏、永田 航大、田谷 大輔、別府 史章、細川 雅史
    • Organizer
      第76回日本栄養・食糧学会大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Identification of novel carotenoids from marine bacteria and their bioactivity2022

    • Author(s)
      Takatani Naoki、Hosokawa Masashi
    • Organizer
      The 2nd World Congress on Oleo Science
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 水産物由来アルキルグリセロールによるC2C12筋管サイズ増大効果2022

    • Author(s)
      佐々木 健朗、亀山 美宇、高谷 直己、細川 雅史、別府 史章
    • Organizer
      第76回日本栄養・食糧学会大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 高度不飽和ホスファチジルグリセロールの抗炎症作用に関わる細胞内n-3系脂肪酸強化2022

    • Author(s)
      富樫 咲、陳 莉萍、別府 史章、高谷 直己、細川 雅史
    • Organizer
      2022年度第4回脂質駆動学術産業創生研究部会講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Activation of nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) in macrophages treated with apocarotenoids2022

    • Author(s)
      Hiroki Miyafusa、Naoki Takatani、Fumiaki Beppu、Yumiko Yamano、Masashi Hosokawa
    • Organizer
      The 2nd World Congress on Oleo Science
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] イトマキヒトデ脂質成分によるC2C12細胞の筋管形成促進効果2022

    • Author(s)
      別府 史章, 福島 葵, 高谷 直己, 細川 雅史
    • Organizer
      令和4年度公益社団法人日本水産学会春季大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Identification of novel fucoxanthin cleavage metabolites and anti-inflammatory action against activated macrophages2021

    • Author(s)
      Naoki Takatani, Fumiaki Beppu, Takashi Okitsu, Yumiko Yamano, and Masashi Hosokawa
    • Organizer
      The 1st Virtual International Conference on Carotenoids
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 褐藻由来フコキサンチンによる非アルコール性脂肪肝炎抑制効果2021

    • Author(s)
      高谷 直己, 別府 史章, 細川 雅史
    • Organizer
      第7回北海道大学部局横断シンポジウム
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 生体内におけるフコキサンチン代謝物の構造解析2021

    • Author(s)
      向村 奏, 永田 航大, 高谷 直己, 別府 史章, 細川 雅史
    • Organizer
      2021年度 日本農芸化学会北海道支部第1回学術講演会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] n-3 系多価不飽和脂肪酸結合ホスファチジルグリセロールの細胞内脂肪酸修飾と抗炎症作用2021

    • Author(s)
      富樫 咲, 陳 莉萍, 別府 史章, 高谷 直己, 細川 雅史
    • Organizer
      日本油化学会第60回年会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] n-3 系多価不飽和脂肪酸と β-コングリシニンの併用による糖・脂質代謝改善効果2021

    • Author(s)
      谷脇 拓実, 和根崎 智, 高谷 直己, 別府 史章, 細川 雅史
    • Organizer
      日本油化学会第60回年会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-10-22   Modified: 2024-01-30  

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