2020 Fiscal Year Research-status Report

末梢虚血・再還流刺激による新たな肝ATP産生調節機構の解明と糖尿病治療への展開

Research Project

Project/Area Number	19K07483
Research Institution	Kochi University
Principal Investigator	倉林睦高知大学, 教育研究部医療学系連携医学部門, 准教授 (40346713)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	柿沼由彦日本医科大学, 大学院医学研究科, 大学院教授 (40233944) 井上啓史高知大学, 教育研究部医療学系臨床医学部門, 教授 (00294827)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	エネルギ産生 / 糖代謝 / 肝臓 / クエン酸回路 / 解糖系 / 副交感神経 / 虚血再灌流モデル
Outline of Annual Research Achievements	昨年度は肝におけるpyruvate dehydrogenase kinase-4 (PDK-4)および糖代謝・ATP産生に関係するサーチュインファミリー(Sirt1,6)およびPGC-1 (PPARγcoactivator-1)の発現の変化をウエスタンブロットで検討し、IR群の肝ではSirt1発現の亢進がみられる一方で、遊離脂肪酸代謝に関与するPGC-1の発現が抑制され、ピルビン酸からアセチルCoAに変換するpyruvate dehydrogenase(PDH)を阻害するPDK-4の発現が抑制傾向を示していた。本年度は、これらの結果を踏まえ、PDHの活性を測定し、IR群では酵素活性が亢進していることを明かにし、これらの結果により解糖系からクエン酸回路機能亢進をもたらすことが推測され、実際に、アコニターゼ活性の亢進およびフマル酸含有量の亢進が認められた。これはIRが解糖系の亢進を介して能動的にクエン酸回路を回転させ、ATP産生促進を促進することを示唆する。また、エネルギー産生亢進を反映してリン酸化AMP-activated protein kinase (AMPK)発現の亢進をみ、生化学的な測定でもこの酵素活性亢進が認められた。一方、IR未施行群に比較して、IR群の肝ATP含有量は低く、血清遊離脂肪酸(non-esterified fatty acid: NEFA)は高値であった。脂肪酸は糖と比較してより多量のATP産生をもたらすが、IR施行群では、脂肪酸から糖へのエネルギー基質の移行が促進されたため、肝ATP含有量は低値に、脂肪酸消費抑制により血中NEFA濃度は高値となったと考えた。本年度得られた結果もまた、IRは糖取り込みを促進するのみならず、この糖を利用して解糖系の亢進を介して能動的にクエン酸回路を回転させ、ATP産生促進を促進するという我々の仮説に矛盾しないと考える。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 調書作成時に推測した当初の仮説のとおりの結果が得られており、進捗状況も令和2度に予定していた通りに、研究も推移している。以上より、概ね順調に推移していると判断した。
Strategy for Future Research Activity	現時点で、本研究の計画を立てた際の仮説はほぼ肯定される結果が出ている。今後も、当初の予定の通り、研究を遂行する。したがって、R3年度以降は、アセチルコリンが実際に肝細胞でAMPKの活性亢進などエネルギー産生亢進方向へ作用するか確認することが、主な内容となる。現時点では、Huh-7細胞株を用いたin vitroにおける確認を予定している。これらの研究遂行の際に行う予定としている手技としては、通常の細胞培養手技およびウエスタンブロッティングなど、いずれの実験手技もすでに多数の論文で施行されている確立された手法であり、市販のキットなども活用し、問題なく遂行できるものと考える。
Causes of Carryover	新型コロナ蔓延に伴う打ち合わせ機会の減少などもあり、研究分担者による分子病理学的検討および実験データの解析など、研究分担者による使用分がわずかに減少し、合計として上記次年度使用額が生じた。これまで良好な結果も得られており、最終年度は順調な研究の進行が予想されており、研究進行の加速により、最終年度には予定通りの使用額に達するものと思われる。