軽度マグネシウム欠乏食投与による骨代謝への影響とその機序の解明

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K02360
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 石島 智子 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任助教 (80568270)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: マグネシウム欠乏食 / 骨代謝 / 骨代謝マーカー / 骨密度 / 網羅的遺伝子発現解析 / 大腿骨 / ラット

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、現在の日本人の マグネシウム（Mg） 不足状態を反映するような軽度の Mg 欠乏食を投与したラットの骨代謝への影響とその機序について、生化学的解析、物理的解析、網羅的遺伝子発現解析を行い包括的に理解することを試みた。
飼料はAIN-93G飼料組成に基づき作製し、正常食のMg濃度0.05%を推奨量（充率100％）と仮定し、Mg欠乏食は、現在の日本人のMg摂取量の推奨量に対応する充足率約70%を想定した0.04％Mg欠乏食、その半量の0.02％Mg欠乏食（充足率40％）、さらにその半量の0.01％Mg欠乏食（充足率20%）に設定した。3週齢のWistar系雄ラットを正常食で1週間予備飼育後、それぞれの飼料で2週間本飼育を行った。
令和4年度は、各Mg欠乏食投与による大腿骨遺伝子発現への影響について網羅的な解析を行った。統計解析により、各Mg欠乏食投与によって有意に変動した遺伝子を抽出したところ、0.04%および0.02％Mg欠乏食投与では、骨代謝に関連する遺伝子への影響が顕著であったのに対し、0.01％Mg欠乏食投与では、炎症応答や他のミネラルに関連する遺伝子への影響が顕著であった。
0.04%Mg欠乏食投与では、Mg欠乏傾向となり、骨密度への影響もみられなかったが、骨代謝マーカーや遺伝子発現変動からは骨代謝への影響が示唆された。0.02％Mg欠乏食投与では、Mg欠乏状態が引き起こされたが、他の血清中ミネラル濃度や骨代謝マーカーへの影響はみられなかった。遺伝子発現変動においては、0.04％Mg欠乏食投与と同様の影響がみられ、これに関連すると推察される骨密度への影響も示された。0.01％Mg欠乏食投与では、Mg欠乏状態および他の血清中ミネラル濃度や骨形成マーカーへの影響がみられた。遺伝子発現変動においては、Mg欠乏による炎症応答や他のミネラルへの影響が強く示された。