2017 Fiscal Year Annual Research Report
Tissue specific lipid accumulation in response to amino acid signal
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15H04583
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
伯野 史彦 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (30282700)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 昭博 国立研究開発法人理化学研究所, その他, 研究員 (40391859)
藤井 渉 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (40708161)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 脂質代謝 / アミノ酸シグナル / 脂肪肝 / 機械学習 / 人工知能 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は、低タンパク質食や低アミノ酸食を給餌したラットにおいて、肝臓に脂肪が蓄積し、皮下脂肪が肥厚、筋肉内に脂肪交雑が認められることを明らかにしてきた。
今回、低アルギニン食または低スレオニン食を給餌したラットでは肝臓のみに、低リジン食を給餌したラットでは筋肉と皮下のみに脂肪が蓄積することを明らかにした。このことは、餌中のアミノ酸濃度を変化させるだけで、自在に臓器選択的な脂肪蓄積が誘導可能であることを示している。さらに、H4IIEなどの肝がん細胞や初代培養肝細胞を、アミノ酸不含培地で培養すると、培地中にホルモンや脂質が含まれていないにもかかわらず、細胞内に脂肪が蓄積することが明らかとなった。一方、筋肉細胞ではアミノ酸不含培地で脂肪蓄積が誘導されないため、肝臓細胞は血中のアミノ酸濃度の低下をモニターし、細胞自律的に脂肪蓄積を誘導すること、さらに、この現象は肝細胞に特異的であることが明らかとなった。続いて、肝臓への脂肪蓄積に重要な働きをするアミノ酸を同定するために、アミノ酸量を変化させた様々な餌を給餌させ、血中アミノ酸濃度と肝臓や筋肉の脂肪量を測定し、その関係を解析した。その結果、一つの血中アミノ酸量の変化だけで、肝臓の脂肪蓄積誘導を説明することができなかった。しかし、機械学習（AI）の解析法である自己組織化マップおよび多層パーセプトロンにより、血中の複数のアミノ酸のバランスが肝臓の脂肪量を決定づけていることを明らかにした。
さらに、培養細胞をアミノ酸濃度の変化した培地で培養すると、インスリンなどのホルモン非依存的に、糖新生や脂質代謝、ホルモン合成量などが劇的に変化することを明らかにした。これは、アミノ酸自体がホルモン非依存的にシグナル分子のように機能して、いろいろな遺伝子の転写を直接制御して、代謝を制御することを示している。現在はこの分子メカニズムの解明を試みている。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Importance of Serum Amino Acid Profile for Induction of Hepatic Steatosis under Protein Malnutrition.2018
Author(s)
Nishi H, Yamanaka D, Kamei H, Goda Y, Kumano M, Toyoshima Y, Takenaka A, Masuda M, Nakabayashi Y, Shioya R, Kataoka N, Hakuno F, Takahashi SI.
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 8
Pages: 5461
DOI
Open Access
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[Journal Article] Branched-chain amino acid supplementation resotores reduced insulinotropic activity of a low-protein diet through the vagus nerve in rats.2017
Author(s)
Horiuchi M, Takeda T, Takanashi H, Ozaki-Masuzawa Y, Taguchi Y, Toyoshima Y, Otani L, Kato H, Sone-Yonezawa M, Hakuno F, Takahashi SI, Takenaka A.
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Journal Title
Nutr. Metab.
Volume: -
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Lysine deficiency signal selectively induces lipid accumulation in muscle and adipose tissues of rats.2017
Author(s)
Yuki Goda, Hiroki Nishi, Mikako Kumano, Daisuke Yamanaka, Hiroyasu Kamei, Keitaro Yamanouchi, Masaya Katsumata, Hisanori Kato, Kazuhiro Chida, Masugi Nishihara, Fumihiko Hakuno, Shin-Ichiro Takahashi
Organizer
国際栄養学会
Int'l Joint Research
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