2018 Fiscal Year Research-status Report
変形性関節症と骨粗鬆症の双方に有効な食品機能成分の探索と作用機構の解明
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18K17990
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| Research Institution | Fukuyama University |
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Principal Investigator |
柴田 紗知 福山大学, 生命工学部, 助教 (90803940)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 骨粗鬆症 / 変形性関節症 / 食品機能成分 / 抗老化 / 老化促進マウス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超高齢化社会の現代において、医療費や介護費用を削減するために健康寿命を延ばすことは社会的な課題であり、食生活による健康寿命の延伸も期待されている。変形性関節症や骨粗鬆症は、要支援・介護状態を招くとともに健康寿命を縮める主な要因の一つであることから予防や進行抑制が極めて重要である。
本研究は、変形性関節症を予防する食品機能成分による骨粗鬆症の予防効果を明らかにし、双方に有効な食品機能成分を解明することを目的に研究を進めている。
平成３０年度は、食品機能成分の破骨細胞分化抑制効果と軟骨細胞保護効果の適切な条件を確定するとともに、有効な食品機能成分を明らかにするためにスクリーニング試験を行った。その結果、いくつかの食品機能成分が破骨細胞分化抑制効果と軟骨細胞保護効果を示すことを明らかにした。さらに、効果が期待される食品機能成分の経口摂取による有効性を明らかにするために、老化促進マウスSenescence-Accelerated Mouse Prone 8 (SAMP8)への経口投与実験を行った。実験は、1年間の長期飼育と数カ月の短期飼育の二種類を実施し、飼育期間中には握力測定等の運動機能解析を行った。その結果、食品機能成分を投与した群において握力が維持される効果が見られた。また、運動機能と脳機能は密接に関連があることから、行動科学試験も実施した。その結果、脳機能維持効果や抗不安効果が見られた。現在は破骨細胞分化抑制効果の作用機構の解明と食品機能成分を経口摂取することによる骨や軟骨への影響についての検討を行っている。
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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
本年度、当初の予定通り、スクリーニング試験を行い、細胞レベルで軟骨細胞保護効果や破骨細胞分化抑制効果を示す食品機能成分を明らかにすることができ、投与実験も遂行することができている。
現在まで、軟骨細胞保護効果を示す食品機能成分のうち破骨細胞の分化抑制効果も示す食品機能成分を明らかにするために、マウス大腿骨および脛骨から採取した骨髄細胞を用いて行っている。骨髄細胞に対して、破骨細胞増殖因子であるマクロファージコロニー刺激因子と破骨細胞分化因子であるNF-κB 活性化受容体で処理し、破骨細胞へと誘導する培養細胞系を用いて検討した。また、食品機能成分が、破骨前駆細胞から破骨細胞への成熟や増殖を抑制するか、酒石酸抵抗性酸性ホスファターゼを用いて評価した。その結果、軟骨細胞保護効果を示す食品機能成分のうち、いくつかの機能成分で破骨細胞分化抑制効果を明らかにした。さらに、軟骨細胞保護効果が明らかでない食品機能成分については、軟骨細胞の保護効果を明らかにしたのちに、破骨細胞の分化抑制効果を検討した。加えて、細胞レベルで破骨細胞分化抑制効果を示した食品機能成分について老化促進マウス（senescence accelerated mouse；SAM）への経口投与実験を行った。10ヶ月にわたって2種類の食品機能成分の投与実験を行い、飼育期間中には運動機能測定を実施した。その結果、両成分で握力の維持効果が認められた。また、運動機能と脳機能は密接に関連があることから行動科学試験も実施した。その結果、両成分で脳機能維持効果や抗不安効果が見られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度も継続して軟骨細胞保護効果が明らかでない食品機能成分について、軟骨細胞の保護効果を明らかにしたのちに、破骨細胞の分化抑制効果を検討するというスクリーニングを行う。また、食品機能成分の投与実験については投与濃度を変更し再度行うとともに、食品機能成分を複合投与することによる有効性も検討する。
さらに、食品機能成分による破骨細胞分化抑制効果の作用機構を明らかにする。タンパク質レベルでの検討をウエスタンブロット解析で行う。破骨細胞の分化や骨吸収と関連するNF-κB経路に関するタンパク質発現についての解析等を行う。さらに、破骨細胞の分化と関連する骨型酒石酸抵抗性酸性ホスファターゼやI型プロコラーゲン-N-プロペプチド等についても検討する。遺伝子レベルでの解析として、mRNA発現量を経時的に調べる。破骨細胞関連マーカーであるカテプシンKや破骨細胞の多核化に必須であるdendritic cell-specific transmembrane protein等の発現について、Real-time PCRを用いて検討する。くわえて、食品機能成分が骨形成へ与える影響についても検討を行う。骨芽細胞の分化に必須の転写因子であるrunt-related transcription factor 2やactivating transcription factor 4についてタンパク質レベルや遺伝子レベルで検討を行い、食品機能成分が骨芽細胞に与える影響について明らかにする。
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