2016 Fiscal Year Research-status Report
慢性的な鉄欠乏状態がビタミン類代謝産物の体内動態と加齢性疾患に及ぼす影響
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16K16609
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture |
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Principal Investigator |
井上 博文 東京農業大学, 応用生物科学部, 助教 (10639305)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 鉄欠乏 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、若年層が今後超高齢化に拍車をかける我が国において、幼若期および青年期における過度なダイエットや偏食による「鉄摂取不足がビタミンDの体内動態を変化させることで加齢性疾患の発症状態を増悪する可能性」という次世代につながる未だ不透明なポイントを明らかにすることを目的とし研究を遂行した。
実験動物を用いた解析から、通常食と比較して、鉄欠乏食摂取により骨脆弱化は認められたものの、ビタミンD水酸化酵素(CYP27b1)の活性に影響は認められなかった。加えて、肝臓細胞株FAO細胞に鉄キレート剤を用いた鉄枯渇モデルを作成し、CYP27b1の発現を解析した結果、in vivoと同様に無処理群と比較しても影響が認められなかった。
そこで研究計画(申請書)とは異なるが、ラット肝臓および腎臓と鉄キレート剤処理を行ったFAO細胞を用いてDNAマイクロアレイ解析を行った。その結果、ビタミンD代謝関連酵素群は鉄欠乏時に遺伝子レベルでは減少していることを明らかにした。加えて、骨強度に関するコラーゲンの合成に関与するビタミンCの律速酵素であるSMP30が候補として挙がった。そこでSMP30と鉄欠乏について詳細な検討を行った。その結果、鉄キレート剤処理時にSMP30は無処理群に対し、遺伝子およびタンパク質レベルで有意に減少するのみならず、活性酸素種の産生および細胞老化が亢進することを明らかにした。また、鉄キレート剤処理に対し、SMP30の過剰発現を行うことで活性酸素種および細胞老化の亢進が有意に抑制された。
以上のことより、鉄欠乏時においてビタミンD関連酵素の発現低下のみならず、ビタミンC律速酵素であるSMP30の発現を負に制御することで細胞老化を亢進することを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
鉄欠乏時におけるビタミンD代謝関連物質に関しては検討が進んではいないが、DNAマイクロアレイの結果から、新たにビタミンCとの関連を見出すことができた。現在、ビタミンD関連代謝産物を測定できるようLC/MSの設定およびルシフェラーゼ活性の測定系を立ち上げている。一方で、DNAマイクロアレイで新たに見出すことができた鉄欠乏とSMP30に関しては、現在、投稿論文として執筆準備中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、前年度の結果をもとに本研究では、FAO細胞(ラット肝臓)、L2細胞(ラット腎臓)、HepG2細胞(ヒト肝臓)、HK2(ヒト腎臓)を用い、老化を伴う鉄欠乏状態がビタミンDおよびC代謝に及ぼす機序を明らかにすることを目的とする。
具体的には、鉄欠乏モデルには鉄キレート剤(DFO)処理を行い、細胞からはビタミンDおよびC代謝関連酵素であるCYP27b1, SMP30を、炎症に関わる細胞内シグナル伝達機構(JNK1/2-AP-1シグナル)と生体防御機構(Nrf2を介したシグナル)およびの3大シグナル伝達経路をreal time PCR法による遺伝子発現、western blotting 法によるタンパク質発現・翻訳後修飾の観点から明らかにする。
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