2019 Fiscal Year Annual Research Report
Relationship between multifunctional alkaline phosphatase gene expression and nutritional/dietary factors
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19H01613
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| Research Institution | Japan Women's University |
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Principal Investigator |
五関 正江 日本女子大学, 家政学部, 教授 (00170449)
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2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | アルカリホスファターゼ / 栄養・食生活 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アルカリホスファターゼ（ALP）はアルカリ性に至適pHを有し, リン酸エステルを無機リン酸とアルコールに加水分解する反応を触媒する亜鉛含有酵素である。ALPはリン酸エステルの加水分解を通じて, 生体内の様々な生理作用に関与している。骨組織のALPは「骨形成マーカー」として知られ,石灰化に深く関わる酵素であるが, 小腸や肝臓，腎臓などのALPの生理作用については未だ不明な点が多く残されている。
ヒトのALPは，骨・肝臓・腎臓などに存在する「組織非特異型ALP(tissue-nonspecific ALP: TNSALP)」, 小腸に存在する「小腸型ALP(intestinal ALP: IAP)」,「胎盤型ALP」, 「生殖細胞型ALP」の少なくとも4型に分類されている。小腸のALPは「腸の分化マーカー」として知られており，近年，細菌性内毒素であるリポ多糖 (LPS)をIAPが脱リン酸化することにより腸管での炎症の制御に関わっていることや, IAPが腸管での長鎖脂肪酸の輸送の調節に関与していることなどが示唆されている。しかしながら，IAPをはじめ，他の肝臓や腎臓，筋肉などの組織中のALPの生理作用については未だ不明な点が多く残されており，栄養・食事因子や加齢・老化とALP遺伝子発現調節との関連を明らかにすることは，生活習慣病予防の観点から重要であると考えられる。
そこで, 本研究では骨組織だけでなく肝臓や腎臓，小腸，筋肉や脂肪組織など他の組織におけるALPや関連遺伝子への影響も含めて検討し,ALPのマルチファンクショナルな生理作用メカニズムを明らかにすることを目的とし，【培養細胞を用いた実験】，【動物を用いた実験】，【ヒトを対象とした調査研究】を進め，実施した研究の成果について論文にまとめて発表した。
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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
当初の研究実施計画の通りにおおむね順調に進んでいる。
まず, 【培養細胞を用いた実験】においては, ALP遺伝子の発現ベクターによる遺伝子導入を行うための発現ベクターとして, TNSALPの発現ベクターは研究代表者がすでに作製したものを用い(Goseki-Sone M. et al., J. Bone. Miner. Res. 20:773-782, 2005), IAPの発現ベクターの作製はほぼ完成しており, 現在, 全塩基配列を確認中である。
【動物を用いた実験】において，高脂肪食摂取時における栄養・食餌因子(葉酸制限，ビタミンD不足)や加齢によるALP活性への影響について比較し, 実験動物用Ｘ-ray CTスキャン装置を用いて，骨密度ならびに骨強度測定, 体組成（体内脂肪量や筋肉量）を解析した。実験動物として，「卵巣摘出ラット」または「週齢の異なる雄ラット」を用い,女性ホルモンや加齢などによるALP活性や骨代謝などへの影響を比較し,その研究の成果を論文にまとめることができた（日本家政学会誌 70:185-194, 2019; Nutrition 60:87-93, 2019; 日本栄養・食糧学会誌72:147-158, 2019）。
【ヒトを対象とした調査研究】において, 小学校高学年や出産後の母親を対象に食習慣・生活習慣と骨量との関連などについて解析し，その研究の成果を論文にまとめることができた（日本家政学会誌 70:672-683, 2019; 日本家政学会誌 71:31-39, 2020他）。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の研究実施計画の通り，
【培養細胞を用いた実験】において，ALP遺伝子の発現ベクターによる遺伝子導入を行い, ALP遺伝子発現と細胞の分化・増殖や栄養・食事因子との関連について検討を行う。作製したALP遺伝子の発現ベクターを用いて，培養細胞でトランスフェクションを行い, ALP活性やALP遺伝子のmRNA発現量を比較し, ALPタンパク質の生合成や酵素化学的性質などについて検討を行う。
【動物を用いた実験】において，高脂肪食摂取時における栄養・食餌因子(ビタミンD不足)や加齢によるALP活性への影響について比較し, 実験動物用Ｘ-ray CTスキャン装置を用いて，骨密度ならびに骨強度測定, 体組成（体内脂肪量や筋肉量）を解析する。実験動物として，SD系雌ラットを用い, 対照群としてAIN-93Mを与える基準食群，基準食からビタミンDを除去したビタミンD制限食群，基準食のコーンスターチの一部をラードに置き換えた高脂肪食群，高脂肪食に基準食からビタミンDを除去した高脂肪・ビタミンD制限食群の計4群とする。実験食投与開始後2週間後と4週間後に各群8匹について，加齢によるALP活性やリン代謝などへの影響を比較する。
【ヒトを対象とした調査研究】において，成長期や若年成人を対象とし，食事調査，食習慣・生活習慣や骨量との関連を解析して，骨粗鬆症や生活習慣病の予防を視野に入れた栄養・食生活の改善，栄養管理に役立てることを目指す。
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