2019 Fiscal Year Annual Research Report
トリプトファンバランスに着目した食事による胎児成長支援戦略の構築
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18H03183
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
登美 斉俊 慶應義塾大学, 薬学部(芝共立), 教授 (30334717)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野口 幸希 慶應義塾大学, 薬学部(芝共立), 助教 (10803661)
伊藤 直樹 帝京大学, 医学部, 講師 (20529177)
牟田 真理子 帝京平成大学, 健康メディカル学部, 准教授 (40445193)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | アミノ酸トランスポーター / 胎盤関門 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
胎盤関門モデル細胞株におけるトリプトファン(Trp)の取り込みは、必須中性アミノ酸濃度の上昇に伴い減少することを明らかにした。また、胎盤関門に高く発現するTrp輸送体としてLAT1とLAT2があることを昨年度明らかにしたが、これらのうち、LAT1のみがTrpに加えてプレガバリンを基質とすることを新たに見出した。さらに、LAT1によってアミノ酸移行が制御されていると考えられる中枢および脊髄において、これら臓器へのプレガバリン移行は血中必須中性アミノ酸濃度の上昇に伴って低下することを明らかにした。以上の結果は、LAT1基質アミノ酸の総量に対するTrp存在比率(%)で定義されるTrpインデックスが、胎児へTrp移行に重要な意味を持つことをさらに裏付ける結果である。胎児へのTrp移行は、胎児においてTrpから生合成されるセロトニンやキヌレイン濃度を規定している可能性が高いが、セロトニンについても、胎盤関門を介した輸送を明らかにすることは重要である。OCTN1/2/3をそれぞれ過剰発現させた細胞を用いて、これら輸送体を介したserotonin取り込み活性の有無を検討した結果、OCTN1発現細胞においてのみ有意なserotonin取り込みが示され、OCTN1がserotoninを基質とすることを明らかにした。胎盤関門を形成する胎盤迷路部におけるOCTN1 mRNAの発現量は、妊娠進行に伴って上昇していた。以上から、特に妊娠末期においてセロトニン輸送を評価することの重要性が示唆された。胎盤におけるTrp動態を理解する上で、モデル実験系の活用は不可欠であるが、栄養膜幹細胞から胎盤を構成する栄養膜細胞に分化させる際、幹細胞を3次元培養することでより高度に分化させることが可能になること、Wntシグナル活性化の有無によって、分化する栄養膜細胞の種類を変化させることができることを見出した。
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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
昨年度の結果として、胎盤関門におけるTrp輸送体としてLAT1だけでなくLAT2の発現が高いことを明らかにしていたが、今年度はLAT1のみの評価が可能な基質を見出すことができ、それぞれの輸送体の機能を区別して評価できる可能性を広げることができた。また、Trpの基質だけでなく、Trp代謝産物であるセロトニンの輸送体が、特に妊娠末期の胎盤関門に高く発現していることを見出したことは、Trpの影響を複合的に評価すべきことを意味しており、重要な知見である。さらに、胎盤栄養膜幹細胞の分化条件として、3次元培養の有用性を示したことは来年度以降、胎盤機能評価系としての活用が期待できる。一方で、食事中のTrpインデックスが、胎児胎盤へのアミノ酸供給に与える影響の評価は確定的な結果を出すに至っていないため、来年度も引き続き評価を行う必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き食事中のTrpインデックスが、胎児胎盤へのアミノ酸供給と胎児発達に与える影響を解析する。特に、胎盤および中枢発達に与える影響を中心に解析を行う。具体的には、Trpインデックスが高い食品および高たんぱく食品を模倣した食餌として、Trpインデックスの高い飼料あるいは、Trpインデックスは変わらないがTrp含有量は増加させた飼料を妊娠マウスの食餌として与え、胎盤中Th1細胞および制御性T細胞を、それぞれのマーカーであるCD4およびCD25を用いたフローサイトメトリーで解析し、免疫寛容状態を評価する。胎児中枢発達に及ぼす影響はセロトニン線維の密度解析等で評価する。脳発達への影響は、出生後のマウスでも継続的に評価し、長期的影響も含めて解析を行う。さらに、妊娠高血圧腎症モデルマウスにおいて、食餌中『Trpインデックス』の上昇が胎盤形成不全を改善するかどうか、胎盤血管リモデリングの進行度、および病態マーカーとなるsFlt-1量などで評価する計画である。
胎盤関門トランスポーターの寄与については、LAT1特異的なプレガバリンを用いて評価する。さらに、OCTN1を介したセロトニン輸送についてもセロトニン胎児中濃度への寄与を明らかにする予定である。Trpインデックスが胎盤発達に与える影響については、栄養膜幹細胞を3次元で分化させた栄養膜細胞を用いて機能評価を併用することで、機構論的な解明を目指す。
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