2017 Fiscal Year Research-status Report
食品イソチオシアネート化合物による骨格筋の機能的・量的維持に対する有効性解析
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17K07787
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
伊藤 芳明 岩手大学, 農学部, 准教授 (50312517)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | イソチオシアネート / シグナル応答 / 糖代謝 / 骨格筋 / 筋萎縮 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、アブラナ科野菜の食材に含まれるイソチオシアネート化合物の健康有益性の評価研究として、最大の糖消費器官であり、運動などの活動を支える重要器官でもある骨格筋の機能維持に対する効果と作用機序を明らかにすることを目的としている。今年度は、主に骨格筋モデル細胞であるマウスC2C12 細胞を用いて、西洋わさびやクレソン等に含まれるphenethyl isothiocyanate (PEITC)の効果として下記のような検討と結果を得た。
１．PEITC のインスリン様作用評価とその作用発現機序の解析
PEITC刺激に応答し糖代謝機能の制御に関わる可能性のある細胞内シグナル分子の探索として、インスリンシグナル関連分子、ポリフェノールなどで正に制御する活性があることが報告されているAMPK、炎症性サイトカインなどで負に制御因子することが知られ、イソチオシアネート化合物でも活性化の報告のあるp38, JNK などのストレス応答シグナル因子を対象に検討した。その結果、Aktの活性化が認められ、その活性化が糖取り込みに関与している可能性が明らかになった。
２．骨格筋の維持・分解抑制に対するPEITCの有効性評価とその機序の解析
PEITCによる直接的なタンパク質分解抑制効果の有無に関する評価として、タンパク質分解の活性指標となる3-メチルヒスチジンの培養培地への放出量の変化をC2C12細胞で見たところ、PEITC処理で抑制される可能性を見出した。また、動物個体を用いた不動化モデルによる筋萎縮での評価を行うために、動物を不動化処置した際の骨格筋萎縮状況や摂取量などの検討を行い次年度に向けた準備を行うことができた。
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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
今年度の計画課題としては、PEITCのインスリン様作用評価とその作用発現機序の解析と骨格筋の維持・分解抑制に対するPEITC の有効性評価とその機序の解析の２つをあげていた。
まず、前者については糖取り込みを指標としたインスリン様活性を有することが確認され、さらにその作用に関わる細胞内シグナル分子の候補についても明らかとなったことから目標としていた内容をほぼ確定できたものと考えている。一部、他にも活性化が認められたシグナル分子もあることからそれらの関与がどうであるかについても今後検討の余地が残っていると考えている。また、Aktの活性化が重要であることが分かったが、その制御に関わる上流の機序やイソチオシアネート化合物で活性化が見られるNrf2系の活性化の関与についても次年度以降で評価対象と考えているが、これらについても抗体などの検討を一部行えたので計画は順調である。
一方、後者についてはタンパク質分解指標である3-メチルヒスチジンの培地への放出量の変化の検討から、PEITC添加によりC2C12細胞でのタンパク質分解が抑制される可能性が見出されたことから期待する結果を得たと言える。しかし、シグナル分子の関与、メカニズムの解析やオートファジーやユビキチン系の関与などのメカニズムの評価は今後の課題である。また、生体での有効性評価を次年度以降に行う予定としているが、本年度は予備的ながら不動化モデルでの筋萎縮状況や投与方法の検討を行うことができ、今後の検討で考慮すべき点などの一部を明らかにすることができた。以上から、こちらの課題についても概ね順調であると評価できると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度における研究方針は次のように考えている。
１．PEITC のインスリン様作用評価とその作用発現機序の解析
これまでに骨格筋細胞においてPEITCによる糖取り込み活性を指標としたインスリン様作用が認められ、Aktの関与が明らかになったがイソチオシアネート化合物の刺激で認められるNrf2系の活性化が関与するかについては明らかでない。これまでNrf2の活性化がミトコンドリア機能の亢進を誘導し、その結果、糖利用の促進を促す可能性が報告されていることから、その観点での検討を進める。具体的には、細胞をPEITCで刺激したときのNrf2系の活性化状況の評価やミトコンドリア機能に関わる因子の動態、またNrf2の活性化に関わることが示されているAktを阻害したときの影響などを明らかにし、Nrf2系の活性が骨格筋細胞における糖利用活性の促進に関与しているか否かを検討する。
２．骨格筋の維持・分解抑制に対するPEITCの有効性評価とその機序の解析
PEITC添加によりC2C12細胞でタンパク質分解が抑制される可能性が見出されたが、Aktをはじめとするシグナル分子の関与やオートファジーやユビキチン系の関与などのメカニズムは不明である。そこで、H30年度はこれら作用機序の解析を中心に解析を行うことでPEITCによるタンパク質分解抑制の機序の詳細を検討していく。一方、生体での有効性評価に関しては、予備的に実施した結果をもとに尾部懸垂モデルを用いた不動化による筋萎縮モデルにおいて、PEITCを摂取させたときの骨格筋萎縮に対する効果を3-メチルヒスチジンなどの分解指標の変化、ユビキチンやオートファジーなどの分解系の動態等の指標を用いて評価していく。
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