2019 Fiscal Year Research-status Report
視床下部メラノコルチン受容体の神経細胞内局在と肥満発症の連関機構
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17K15571
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
大屋 愛実 名古屋大学, 医学系研究科, 研究員 (90777997)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | メラノコルチン / 肥満 / 加齢 / 視床下部背内側部 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
加齢性肥満の発症機構の解明は高齢化の進む現代において重要な課題である。研究代表者らは、9週齢のyoungラットと6ヶ月齢のagedラットにおいて、褐色脂肪組織(BAT)における熱産生を観察するin vivo生理実験を行った。その結果、加齢に伴い皮膚冷却に対するBATの熱産生反応が減弱することがわかった。また、BAT熱産生の制御において重要な役割を果たす視床下部背内側部は4型メラノコルチン受容体(MC4R)を発現しており、メラノコルチン系は中枢神経系において摂食や代謝を調節する働きを持つ。研究代表者は加齢性肥満の発症に対するMC4Rの関与の可能性を検証するため、視床下部背内側部にMC4Rのアゴニストを微量注入し、BAT代謝熱産生に及ぼす影響を調べた。その結果、メラノコルチンへの感受性が加齢と共に弱まることを明らかにした。このことから、BAT熱産生を制御する神経回路が加齢によって変容する可能性が示唆された。
そこで、 研究代表者らが独自に作製した抗MC4R特異的抗体を用いて免疫組織染色を行うと、MC4Rが視床下部背内側部の神経細胞の特定の細胞内構造に強く局在することを見出した。さらに、MC4R陽性の細胞内構造が加齢と共に変容していた。
MC4R発現細胞に任意のレポーター遺伝子を発現させるノックインラットの作製に成功した。このラットを用いて、視床下部背内側部のMC4R発現ニューロン選択的に細胞内構造を人為的に変容させたところ、コントロール群と比較して代謝量が減少し、体重と体脂肪率は増加する傾向が見られた。今後は例数を増やして摂食量や代謝量に及ぼす影響を明らかにし、加齢性肥満発症の脳内機構の解明を目指す。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究代表者らは平成29年度から平成30年度の間に、9週齢のyoungラットと6ヶ月齢のagedラットにおいて、褐色脂肪組織(BAT)における熱産生を観察するin vivo生理実験を行った。その結果、BATにおける熱産生を制御する視床下部背内側部において、youngラットと比較してagedラットの方がメラノコルチンへの感受性が弱まることを発見した。この結果を受け、視床下部背内側部におけるMC4Rの発現が加齢によってどのように変容するかを、研究代表者の所属する研究室で独自に作製した抗MC4R抗体を用いて解析を行った。免疫組織染色の結果、MC4Rが視床下部背内側部の神経細胞の特定の細胞内構造に強く局在することを見出した。さらに、視床下部背内側部においてMC4R陽性の細胞内構造がyoungラットと比較してagedラットでは変容していた（MC4R陰性の細胞内構造は変容しない）。
令和1年度はMC4R発現細胞に任意のレポーター遺伝子を発現させるノックインラットを用いて、視床下部背内側部のMC4R発現ニューロン選択的に細胞内構造を変容させることに成功した。作製した個体の体重と体脂肪率及び代謝量を測定した結果、コントロール群と比較して肥満傾向にあることがわかった。
研究代表者は平成30年度に妊娠・出産を経験し、復職後も育児のため研究時間の短縮が必要であるため、当初の予定よりも進捗が遅れている。
今後は、視床下部背内側部神経細胞のMC4R陽性の細胞内構造を変容させた個体数を増やし、加齢性の代謝低下に及ぼす影響を明らかにし、さらには加齢性肥満発症の脳内機構の解明を目指す。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究代表者が行ったこれまでの実験結果から、加齢によって視床下部背内側部の神経細胞の特定の細胞内構造が加齢によって変容し、そこに発現するMC4Rが減少するためにメラノコルチンへの感度が低下し、肥満が発症するという仮説を立てた。今後はこの仮説の検証を通じて、視床下部神経細胞におけるMC4R陽性細胞内構造の加齢性変容による肥満発症機構の解明を目指す。具体的には、MC4R発現細胞に任意のレポーター遺伝子を発現させるノックインラットを用いて、視床下部背内側部のMC4R発現ニューロン特異的に細胞内構造を変容させたラットの個体数を増やして代謝量、体脂肪率および体重への影響を観察する。さらに、このラットに対して皮膚冷却あるいはMC4Rのアゴニストの投与を行い、in vivo生理実験によってBAT代謝熱産生への影響を観察する。
また、加齢による細胞内構造の変容現象をより詳細に解析するため、3週齢から18ヶ月齢前後までの多様な加齢段階のラットの視床下部を含む脳組織において免疫組織染色を行い、細胞内構造の変化を観察する。細胞内構造の変容に影響を与える他の因子として、高脂肪摂取や運動が考えられる。そこで、飼育するラットに3週齢から18ヶ月齢まで継続的な高脂肪食の投与、あるいは回転輪の付いた自発運動ケージでの飼育を行い、MC4R陽性細胞内構造の加齢性変容への影響を調べる。
作製した老齢、高脂肪食投与ラットにおいて、MC4R陽性細胞内構造の変容が確認されたら、それらのサンプルの視床下部背内側部からRNAを抽出し、cDNAライブラリを作製する。そして次世代シーケンシングにより網羅的な遺伝子解析を行い、細胞内構造の変容に関与すると考えられる遺伝子を特定する。
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| Causes of Carryover |
令和1年度が開始した時点では、MC4R発現細胞に任意のレポーター遺伝子を発現させるノックインラットはまだ完成していなかったため、アデノ随伴ウイルス（AAV）を用いる手法によって視床下部背内側部のMC4R発現ニューロン特異的にMC4R陽性細胞内構造を変容させる予定であった。しかし、的確な部位にウイルスを微量注入することが難しく、動物の作製に予想以上に時間を要したため、未使用額が生じた。
次年度は、このノックインラットが完成したことを受け、MC4R発現ニューロン特異的に細胞内構造を変容させ、これまでに行った実験で得られた知見をもとに、MC4Rの細胞内局在に対する加齢の影響を組織学的・遺伝学的手法を用いて解明する。それらの実験から得られた新たな知見を学会で発表するため、未使用額は旅費へ振り替える。また、残額は、現在進行中の実験に必要なウイルスベクター作製、 遺伝子解析、実験動物飼育に要する消耗品の購入等に使用する。
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Research Products
(1 results)
