弾性線維を介したエネルギー代謝制御機構の解明

Research Project

Project/Area Number	22K08629
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 54040:Metabolism and endocrinology-related
Research Institution	Yokohama City University
Principal Investigator	奥山朋子横浜市立大学, 医学部, 助教 (90806928)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000) Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000) Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000) Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords	弾性線維 / 糖尿病 / エネルギー代謝 / インスリン感受性 / 細胞外マトリックス
Outline of Research at the Start	弾性線維を介した代謝制御の解明を目的としてFbln5欠損マウスの代謝表現型を解析したところ、体重非依存性のインスリン感受性亢進と肥満抑制、高脂肪食誘導性の脂肪肝および脂肪細胞の肥大化の抑制を呈した。またFbln5欠損マウスでは寒冷刺激時の体温低下が顕著であり、皮脂腺の萎縮および皮膚における脂肪酸代謝関連分子の発現変化を認め、Fbln5による皮膚を介したエネルギー代謝の存在が示唆された。以上より、Fbln5は血管や皮膚を介して多臓器にわたる糖代謝制御に寄与していると考えられ、本研究ではメタボリックシンドロームにおける新たな分子機構を開拓していく。
Outline of Annual Research Achievements	本研究では細胞外弾性線維関連分子であるFibulin-5 (Fbln5)と糖エネルギー代謝の関連について検討した。これまでにFbln5欠損マウスは体重非依存性の全身のインスリン感受性の亢進と肥満抑制、高脂肪食誘導性の脂肪肝および脂肪細胞の肥大化の抑制、寒冷刺激への易感受性を呈することを同定している。 Fbln5欠損による糖エネルギー代謝変化の責任臓器を探るため、表皮特異的、肝細胞特異的、脂肪細胞特異的Fbln5欠損マウス、血管平滑筋特異的Fbln5欠損マウスを樹立したが、いずれもインスリン感受性の変化を呈さなかった。さらに本研究において骨格筋特異的Fbln5欠損マウス、血管内皮特異的Fbln5欠損マウスを樹立したが、同じくインスリン感受性の変化を呈さなかったことから、臓器連関を介したFbln5によるインスリン感受性制御機構が示唆された。 Fbln5欠損により皮膚脂肪酸代謝関連遺伝子（SCD1、DGAT1/2、PLA2）の発現変化を認め皮脂腺の萎縮を認めていたことから、皮膚における脂質代謝を介した全身性の熱代謝の変化が、Fbln5欠損による肥満抑制に寄与している可能性を考えていたが、Fbln5欠損マウスの酸素消費量は野生型マウスと同等であった。一方で、活動性はFbln5欠損により顕著に低下していた。体表からの熱・水分の放散を抑制するため30℃の飼育環境下でも表現系の評価を行ったが、Fbln5欠損による体重増加の抑制やインスリン感受性の亢進は残存した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason Fbln5-floxedマウスおよび各種Creマウスの交配により、臓器特異的Fbln5欠損マウスの樹立を順調に進めている。これまでに表皮特異的、肝細胞特異的、脂肪細胞特異的Fbln5欠損マウス、血管平滑筋特異的、血管内皮特異的、骨格筋特異的Fbln5欠損マウスを樹立済みであり、現在さらに血管内皮/平滑筋両特異的Fbln5欠損マウスを樹立している。今後は各臓器特異的Fbln5欠損マウスの血中のFBLN5測定による解析を追加していく予定である。またFbln5欠損マウスにおける皮膚を介した代謝制御機構の評価として、酸素消費量やエネルギー代謝、活動量の評価に加えて、30℃温室での飼育下における体重変化や糖代謝の評価を行った。Fbln5欠損マウスでは活動量の顕著な低下を認めたが、30℃環境下でも体重増加が抑制されていたため、熱放散の亢進に対する代償性の変化とも考えられた。今後Fbln5によるインスリン感受性やエネルギ-代謝の制御機構について、臓器連関や臓器横断的な機構があると考え、インテグリンシグナルや接着因子の面からも、さらなる分子機構の解明を検討していく。
Strategy for Future Research Activity	臓器特異的Fbln5欠損マウスの樹立に関して、現在血管内皮/平滑筋両特異的Fbln5欠損マウスを樹立しており、その表現系や標的臓器におけるFbln5の発現を評価していく。さらに今後はELISAキットを用いた各臓器特異的Fbln5欠損マウスの血中のFBLN5測定による解析を追加していきたい。またFbln5はインテグリン結合性を有し肝臓や筋肉におけるインテグリンを介した細胞内シグナルによるインスリン感受性やエネルギー代謝の制御が報告されており、Fbln5欠損マウスの各代謝臓器におけるインテグリンを介したシグナルの変化をwestern blot解析により評価していくことで代謝制御との相互作用について検討していきたい。