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

2017 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(薬)学総合研究科, 教授 (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

脂肪酸代謝のコファクターとして機能するカルニチンを先天的に欠損するモデル動物、juvenile visceral steatosis（JVS）マウスを用いて、カルニチン投与がJVSマウスの自発行動におよぼす効果を、エネルギー代謝および中枢神経系への作用の観点から検討した。JVSマウスの自発行動量は、餌を抜くこと（絶食）により、著しい低下を示した。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、投与効果は少なくとも２日間続いた。エネルギー代謝からみると、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。カルニチンの律速因子であるcarnitine palmitoyltransferase（CPT）1については、検討中である。
絶食による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。脳脊髄液中に分泌されたオレキシンについて、自発行動量の低下した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、JVSマウスの絶食による自発行動量低下は、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賦活化されることから、自発行動量の低下したJVSマウスにおける脳内グルタミン酸レベルを検討したところ、その変化を認めた。

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関するカルニチン投与の持続的効果について、エネルギー代謝に関する実験、および中枢神経系に関する実験ともに、おおむね計画のとおりに進展している。

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関して、エネルギー代謝については、脂肪酸代謝の調節に関わる因子、とくにCPT1について検討を行う。中枢神経系に関しては、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

中枢神経系における実験として、アミノ酸分析の一部を次年度に実施することになり、その試薬購入費用を次年度に計上することとなった。次年度の使用計画としては、アミノ酸分析試薬の購入である。

Research Products

• [Journal Article] Sleep disorder risk factors among student athletes (2018)
  • Author(s): Monma T, Ando A, Asanuma T, Yoshitake Y, Yoshida G, Miyazawa T, Ebine N, Takeda S, Omi N, Satoh M, Tokuyama K, Takeda F.
  • Journal Title: Sleep Med Volume: 44 Pages: 76-81
  • DOI: 10.1016/j.sleep.2017.11.1130
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Oral aversion to dietary sugar, ethanol and glycerol correlates with alterations in specific hepatic metabolites in a mouse model of human citrin deficiency (2017)
  • Author(s): Saheki T, Inoue K, Ono H, Fujimoto Y, Furuie S, Yamamura KI, Kuroda E, Ushikai M, Asakawa A, Inui A, Eto K, Kadowaki T, Moriyama M, Sinasac DS, Yamamoto T, Furukawa T, Kobayashi K.
  • Journal Title: Mol Genet Metab Volume: 120 Pages: 306-316
  • DOI: 10.1016/j.ymgme.2017.02.004
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research