Toxicological assessment of trans fatty acids (TFAs) based on the novel molecular mechanisms of their toxicity for prevention and treatment of TFA-related diseases

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K07011
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 47030:Pharmaceutical hygiene and biochemistry-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Hirata Yusuke 東北大学, 薬学研究科, 助教 (10748221)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: トランス脂肪酸 / 細胞老化 / 炎症 / 細胞死 / 循環器系疾患 / 毒性

Outline of Final Research Achievements

We showed that in response to DNA damage, trans-fatty acids (TFAs) promoted senescence and inflammation (senescence-associated secretory phenotype: SASP) by increasing ligand sensitivity of IL-1 receptors through changes in the properties of plasma membrane environment, which in turn enhanced activation of the downstream IL-1 signaling and transcription factor NF-κB.
We also showed that pro-apopototic effect of TFAs upon extracellular ATP stimulation was observed specifically in industrial TFAs (elaidic acid, etc.) produced during food manufacturing process, but not in ruminant TFAs (vaccenic acid, etc.) that are abundant in dairy products and beef. Pro-apoptotic effect of industrial TFAs were counteracted by polyunsaturated FAs (PUFAs), such as EPA and DHA, suggesting that TFA toxicity can be mitigated by consuming PUFAs.

Free Research Field

生化学、分子細胞生物学、衛生化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

トランス脂肪酸は、主に疫学研究によって、循環器系疾患をはじめとする諸疾患のリスクファクターとされてきたが、その一方で、毒性発現機構についてはほとんど不明であった。また、特に人工型トランス脂肪酸の疾患発症リスクが示され、欧米諸国で摂取量の規制などが導入されてきたが、その科学的根拠や、天然型の毒性の有無は不明であった。
本研究成果により、細胞老化を伴う炎症促進作用とその詳細な作用機構が明らかとなり、新規毒性発現機構の解明に至った。また、これまで確立した毒性分子基盤を基に、実際に人工型のみが毒性を有していることを示すことができ、過去の疫学的知見を支持する重要な基礎的知見を得ることができた。