カルニチンの持続的投与作用：全身の代謝と中枢神経系におよぼす分子機構

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K11492
• Research Institution: National Institute of Fitness and Sports in Kanoya
• Principal Investigator: 吉田 剛一郎 鹿屋体育大学, スポーツ生命科学系, 准教授 (10274870)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堀内 正久 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 教授 (50264403) ; 佐伯 武頼 鹿児島大学, 医歯学総合研究科, 客員研究員 (10056070) ; 牛飼 美晴 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 助教 (70232816)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: カルニチン / 脂肪酸代謝 / JVSマウス / 絶食 / 中枢神経系

Outline of Annual Research Achievements

カルニチンの持続的投与作用について、先天的にカルニチンを欠損するモデル動物、juvenile visceral steatosis（JVS）マウスを用いて、自発行動におよぼすカルニチンの投与作用を全身の代謝、および中枢神経系の側面から検討した。JVSマウスは、絶食（餌を抜くこと）により自発行動量が著しく低下する。自発行動量の低下したJVSマウスにカルニチンを1回投与すると自発行動量は増加し、投与したカルニチンが体内から消失した後も、その作用は持続的に少なくとも2日間続く。
全身の代謝からみると、投与したカルニチンが体内から消失した後も、長鎖脂肪酸酸化レベルは亢進を示した。血中ケトン体レベルは、自発行動量を決定する因子には至らず、長鎖脂肪酸酸化は、遊離脂肪酸、肝臓トリグリセリドのレベルに規定されてもいなかった。
JVSマウスの絶食による自発行動量低下については、中枢神経系におけるオレキシン神経活動の低下が関与する。視床下部外側野におけるオレキシン産生細胞は、グルタミン酸作動性神経活動により刺激を受ける。それ故、JVSマウスの自発行動量に対するカルニチンの持続的投与作用について、グルタミン酸などのアミノ酸の変化に着目し、LC-MSを用いて分析を行った。JVSマウスの血液について、多数のアミノ酸が絶食により有意な変化を示すことを認めた。一方、カルニチン投与により、分岐鎖アミノ酸を含む数種のアミノ酸が有意な変化を示した。JVSマウスの肝臓についても、多数のアミノ酸が絶食により有意な変化を示した。一方、カルニチン投与により、数種のアミノ酸が有意な変化を示した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

JVSマウスの自発行動に対するカルニチンの投与作用について、全身の代謝に関する実験、中枢神経系に関する実験ともに、おおむね計画に沿って進展している。

Strategy for Future Research Activity

推進方策に大幅な変更はない。JVSマウスの自発行動に対するカルニチン投与の持続的作用について、全身の代謝に関しては脂肪酸代謝の調節に関わる因子、とくにcarnitine palmitoyltransferaseについて検討を行う。中枢神経系に関しては、アミノ酸の関わりについて検討を進める予定である。

Causes of Carryover

中枢神経系における実験について、アミノ酸分析の一部を次年度に実施することになり、そのための分析試薬購入費を計上することになった。次年度の使用計画としては、アミノ酸分析試薬を購入予定である。