Elucidation of endogenous factors and signal pathways involved in changes in lipid metabolism due to excessive phosphorus intake

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H01605
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 08030:Family and consumer sciences, and culture and living-related
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: Nakai Yuji 弘前大学, 地域戦略研究所, 教授 (10321788)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡田 晋治 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任准教授 (50376563) ; 永長 一茂 弘前大学, 地域戦略研究所, 准教授 (70401891) ; 前多 隼人 弘前大学, 農学生命科学部, 准教授 (80507731)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 高リン食 / DNAマイクロアレイ / ラット / 肝臓 / FGF21

Outline of Final Research Achievements

In order to elucidate the mechanism by which high-phosphorus stimulation affects lipid metabolism in the organism, we analyzed changes in gene expression of rat liver after an 8-hour administration of a high-phosphorus diet by using DNA microarray. The results showed that lipid metabolism-related genes, including FGF21, were significantly upregulated in the high-phosphorus diet group. The FGF21 protein in the serum of the rats was measured by ELISA and showed significantly higher levels in the high-phosphorus diet group. On the other hand, there was no significant difference in PTH, which responds early to elevated blood phosphate levels. These results suggest that changes in the expression of genes related to lipid metabolism in the liver are caused by direct sensing of high phosphorus stimulation, rather than indirect effects by PTH.

Free Research Field

ニュートリゲノミクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまで、リン過剰摂取に対する生体応答の研究は、リン恒常性に関するものがほとんどであった。本研究は、高リン刺激が直接肝臓での脂質代謝関連遺伝子の発現変動を引き起こす可能性を示した初めての研究であり、学術的な意義は大きい。今後さらなる研究によって高リン刺激がどのように代謝に影響しているのかを明らかにすることは、リン過剰摂取の際に生体で起こっていることの正確な理解につながり、自覚症状がない早期の段階で、将来起こりうるリン恒常性の破綻の予兆を捉えることができるようになる可能性がある。さらに、リンの恒常性に悪影響を与えず、脂質代謝のみを制御できる内在性因子や生体内標的分子の発見につながる可能性もある。