2015 Fiscal Year Research-status Report
基質による骨格筋ミトコンドリア生合成の新たな分子機序の解明と呼吸機能評価の確立
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15K12666
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
増田 和実 金沢大学, 人間科学系, 教授 (50323283)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 筋細胞 / 代謝 / ミトコンドリア / 基質 / シグナル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
栄養基質（例：ポリフェノール）によってミトコンドリアの生合成が誘発されることや、その基質摂取と運動との併用が、本来、運動が引き起こすトレーニング効果を増幅させることがある。こうした事象は基質依存的に活性化するシグナルカスケードの存在を推測させるものの、基質によって賦活されるシグナル分子の同定や、増えたミトコンドリアの機能評価を含めた体系的な研究が進んでいない。
平成27年度では、高い抗酸化作用を持つとされるポリフェノールであるクルクミン（CurL）を取り上げ、CurLがミトコンドリアの生合成を誘発させ、運動効果を相乗的に増幅する可能性があるかどうかについて検証した。CurLはDMSOに溶解し、腹腔内へ注入した。CurL投与群では投与期間を４週間とし、最終日の投与から２時間後に骨格筋や心筋、肝臓の各組織を摘出した。また、運動群では同期間４週間の水泳トレーニングを実施した。さらにCurLとeTRの併用群では、日々のeTRの２時間前に腹腔内へCurLを注入してeTRを実施した。分析の結果、CurL投与量の多寡に応じて骨格筋のミトコンドリアが増加することが認められた。また、運動を併用するとミトコンドリアのタンパク量が加算的に増加することも認められた。エネルギーセンサーでもあるAMPKのリン酸化状態もCurL投与量に依存的に亢進し、運動の併用でも加算的亢進を示した。さらにミトコンドリア生合成に関わるとされるSirt1量も同様の傾向を示した。これらの結果はCurLがミトコンドリア生合成に関わるとされるシグナル経路を賦活させることを強く示唆している。
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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
本年では、in vivoモデルにてポリフェノールによるミトコンドリア生合成への効果、ならびに運動の併用による加算的効果が確認できた。また、その背景にあるシグナル分子（タンパク質の量やリン酸化状態）を検証することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度の研究内容を継続しつつ、CurLによって賦活されるシグナル系の詳細について検証を進める。そのためにも、筋細胞内基質（NADHの酸化還元状態）や関連するタンパク質のリン酸化やアセチル化状態を追加検証する。また、ミトコンドリアの生合成が誘発される背景として、CurLが骨格筋に対して直接的に作用しているのか否かを検証する。CurLはポリフェノールの芳香族環が２つの不飽和カルボニル基で連結された構造をとっているために電子吸引反応が高く、生体内では高い抗酸化活性を持つと考えられているが、難水溶性であるため、生体への吸収動態は不明な点が多い。そこで、CurLを投与したラットの筋組織を用いて、高速液体クロマトグラフィー（HPLC）による分析を試みる。これらの分析を通じて、CurLの生体内動態、とりわけ筋組織への吸収について証拠を得て、細胞内に取り込まれるCurLが直接的にシグナル伝達系に影響を及ぼしているのか否かについて明らかにする。
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