| Project/Area Number |
22K11749
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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 59040:Nutrition science and health science-related
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
蕪山 由己人 宇都宮大学, 農学部, 教授 (20285042)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | コラーゲン加水分解物 / 腸管吸収 / 機能性ペプチド / 皮膚創傷回復 / アクチン / 皮膚線維芽細胞 / コラーゲン / ペプチド / 細胞骨格制御 / 皮膚幹細胞 / 吸収 |
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| Outline of Research at the Start |
コラーゲン加水分解物は、皮膚の機能改善が期待される機能性食品成分だが、in vivoでの有効性の検証や、作用機序の解明が強く望まれている。申請者はこれまでに、コラーゲン加水分解物投与により皮膚の創傷回復が促進することや、紫外線による老化が抑制されることを確認してきた。本研究では、コラーゲンの体内吸収量の低さを改善するために、投与方法を改変し、皮膚の機能改善効果をより高める条件を検討する。その上で、皮膚幹細胞の増殖や遊走に対する影響を解析し、コラーゲンの作用機序を解明する。以上、学術レベルでコラーゲン加水分解物の有効性を検証し、より有効な利用法を示すことが本研究の目的である。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の大きな目的として以下の2つを設定している。①コラーゲン加水分解物の投与方法を再検討する。より体内吸収効率の良い方法を検討し、投与効果が報告されている各種生理作用（皮膚再生など）を高めることが出来るか検討する。②上記の手法改善の状況と合わせ、コラーゲン加水分解物の作用機序を明らかにする。令和5年度の実績は以下となる。
目的①に対する業績：口腔あるいは気道からの吸収効率評価を行うために、培養細胞を用いたboyden chamber法によるin vitro物質透過系の構築を試みた。口腔粘膜細胞、肺胞上皮細胞ともに、単層膜（タイトジャンクションタンパク質の発現により細胞同士が密着したバリアー機能を持つ状態）の形成には、細胞外マトリックス成分と分化誘導因子の組み合わせが極めて重要であることを見出した。また、従来から用いられている経口摂取法については、デオキシコール酸の並行投与により、コラーゲン加水分解物中のペプチドの吸収量が有意に上昇することを見出した。
目的②に対する業績：コラーゲンゲル上に培養した皮膚線維芽細胞による解析で、コラーゲン加水分解物中に含まれるprolyl-hydroxyproline (PO)がゲルを収縮させる活性を持つことが判明した。更にこの条件で、アクチンストレスファイバーが強く形成されることが認められた。これらの結果は、皮膚の創傷部位が収縮する際のコラーゲン加水分解物の具体的な作用機序の一旦を示していると考えられる。上記培養方法では細胞内の制御分子の解析に困難さがあったため、コラーゲン薄膜を塗布したプラスチックプレート上での培養を行い、POによるアクチンストレスファイバーの形成促進を認めた。その他、in vivoによる解析によって、POやhydroxyprolyl-glycine (OG)による、皮膚幹細胞の増殖促進を認めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
目的①に関しては、in vivoの実験系においてコラーゲン加水分解物の吸収を促進する薬剤を明らかにできたので、概ね順調に進んでいると判断する。口腔あるいは気道からの吸収に関しては、in vitroでの培養細胞を用いた単層膜の形成に向けて一定の条件は見いだせたものの、boyden chamber法による解析には至っておらず、残り一年の課題であると考える。全体として3年間の研究機関に、当初設定した目標に到達出来る可能性があり、概ね順調と判断している。
目的②に関しては、具体的にPOがアクチンストレスファイバーの制御を行うことを明らかにし、詳細な作用機序解明に向けて確実な実験手法の確立ができた。従ってこの点に関しても、順調であると考える。皮膚幹細胞の増殖や遊走、分化に関する影響については、フィーダー細胞上での幹細胞培養に成功しており、確実にコラーゲン加水分解物の影響を調査できる段階に入っており、概ね順調であると判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
投与方法の改善に関しては、腸管吸収促進剤の適用を優先し、解析を進行する。具体的にはデオキシコール酸ナトリウム並行投与の条件下で、皮膚の再生に対するコラーゲン加水分解物の皮膚再生に対する影響を評価する。また、皮膚における、マトリックス代謝酵素の発現などを解析する。口腔粘膜細胞と肺胞上皮細胞に関しては、これまでに設定した条件で単層膜が形成できれば、コラーゲン由来ペプチドの透過実験を行い、吸収効率を腸管吸収と比較する。皮膚再生のメカニズム解析に関しては、アクチンファイバーの形成促進に係る細胞内シグナル伝達系の解析を行う。より具体的にはFAKシグナル伝達系などの受容体直下のシグナル因子群の解析と、ミオシン軽鎖キナーゼのようなアクチン骨格制御に関わる因子の解析を並行して実施する。皮膚幹細胞の増殖活性化効果に関しては、再現性の確認を行うとともに、どのような幹細胞亜種が増殖活性化を受けたのか、マーカー等を用いて明らかにする。光老化に関して、真皮コラーゲン量、表皮厚の測定とともに、酸化脂質料の変動に対する影響評価など、in vivo解析を中心にコラーゲン加水分解物の影響評価を実施する。
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