カルニチン投与は何を起こしているのか？全身の代謝と中枢神経系におよぼす持続的効果

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K01623
• Research Institution: National Institute of Fitness and Sports in Kanoya
• Principal Investigator: 吉田 剛一郎 鹿屋体育大学, スポーツ生命科学系, 准教授 (10274870)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堀内 正久 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 教授 (50264403) ; 佐伯 武頼 鹿児島大学, 医歯学総合研究科, 客員研究員 (10056070) ; 吉武 裕 鹿屋体育大学, スポーツ人文・応用社会科学系, 教授 (00136334)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: カルニチン / 脂肪酸代謝 / JVSマウス / 絶食 / 中枢神経系

Outline of Annual Research Achievements

カルニチン投与は何を起こしているのか？先天的にカルニチンを欠損するモデル動物、juvenile visceral steatosis（JVS）マウスを用いて、自発行動におよぼす影響を、全身の代謝、および中枢神経系より検討を行った。絶食（餌を抜く）により、JVSマウスの自発行動量は著しく低下を示す。自発行動量の低下したJVSマウスに、カルニチンを１回投与すると自発行動量は増加し、投与したカルニチンが体内から消失した後も、投与効果は持続的に少なくとも２日間は続いた。全身の代謝からみると、投与したカルニチンが体内から消失した後も、長鎖脂肪酸酸化レベルは亢進を示した。血中ケトン体レベルは、自発行動量を決定する因子ではなく、長鎖脂肪酸酸化は、遊離脂肪酸、肝臓トリグリセリドのレベルに規定されてもいなかった。その他の因子については、カルニチンの律速酵素であるcarnitine palmitoyltransferase（CPT）1、およびその上流に位置するAMP-activated protein kinase（AMPK）のレベルと活性について検討を行った。
JVSマウスの自発行動量低下について、中枢神経系におけるオレキシン神経活動との関係を検討したところ、視床下部外側野におけるc-Fos陽性のオレキシン神経細胞の割合の低下を認めた。また、脳脊髄液中に分泌されたオレキシンAのレベルについて検討したところ、絶食JVSマウスでは、野生型マウスと比較して有意な低下を認めた。これらの低下は、カルニチンの１回投与により正常なレベルにまで回復したことから、カルニチン欠損JVSマウスの絶食による自発行動量低下には、オレキシン神経活動の低下が関与すると考える。また、視床下部外側野におけるオレキシン産生細胞は，グルタミン酸作動性神経活動により刺激されることから、グルタミン酸とオレキシン神経系を介した神経伝達機構について、長鎖脂肪酸酸化に障害のあるJVSマウスを用いて検討を進めた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

JVSマウスの自発行動に対するカルニチン投与の持続的効果について、全身の代謝に関する実験、および中枢神経系の実験を含めて、おおむね順調に進展していると考える。

Strategy for Future Research Activity

研究計画に大幅な変更はない。JVSマウスの自発行動に対するカルニチン投与の持続的効果について、全身の代謝に関しては、脂肪酸代謝の調節に関わる因子、とくにCPT1とAMPKについて引き続き検討を進める。中枢神経系に関しては、アミノ酸の中でもグルタミン酸の関わりについて検討を進める予定である。

Causes of Carryover

本研究に必要となるカルニチン欠損JVSマウスの育成に時間を要し、当初計画した全身の代謝と中枢神経系に関する実験の一部を持ち越したため、次年度使用額が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

実験に必要なJVSマウスが確保でき次第、全身の代謝と中枢神経系に関する実験を推進するため、測定費用として使用予定である。