2020 Fiscal Year Research-status Report
時計遺伝子BMAL1の機能低下による肥満形成のメカニズム
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20K07020
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
榛葉 繁紀 日本大学, 薬学部, 教授 (20287668)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | BMAL1 / 脂肪細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
【目的】概日時計の障害は肥満の原因となる。しかしながらエネルギー代謝を調節する主要な組織である脂肪組織における概日時計の障害が、いかにして肥満を誘発するのかについては不明である。脂肪組織は、白色脂肪組織、褐色脂肪組織、そしてベージュ脂肪組織に大別され、それぞれの機能は、過剰な脂質の蓄積（白色脂肪組織）及び熱産生（褐色脂肪細胞、ベージュ脂肪細胞）である。本年度は、まず褐色脂肪組織における熱発生とエネルギー消費に及ぼす概日時計障害の影響を、褐色脂肪組織特異的Bmal1欠損マウス(BA-Bmal1 KOマウス)を用いて解析した。
【結果】通常食を用いて飼育したBA-Bmal1 KOマウスの体重は、コントロールマウスと比較して同程度であった。一方、BA-Bmal1 KOマウスは、BATにおけるUcp1の発現が上昇しているにもかかわらず、震えや運動量を増加させることで正常なコア体温を維持した。BA-Bmal1 KOマウスは，BATの脂肪酸利用の概日リズムを乱し，BATの熱産生と全身のエネルギー消費を軽度に低下させた。そこでBA-Bmal1 KOマウスに対して高脂肪食負荷を行なった。その結果、BA-Bmal1 KOマウスは、コントロールマウス以上の肥満を呈した。またその際に、摂食量に差異は認められなかった。
【結論】以上の結果は、エネルギーホメオスタシスの維持と肥満の予防に褐色脂肪細胞の概日時計が重要であることを示している。
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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
本年度は、概日時計調節において中心的な転写因子であるBMAL1を褐色脂肪細胞特異的に欠損したマウス(BA-BMAL1 KOマウス)を作製し、そのエネルギー代謝に関する特徴の解析を目的とした。その結果、BA-Bmal1 KOマウスは，褐色脂肪細胞における熱産生と全身のエネルギー消費が軽度に低下しており、肥満体質である可能性が示唆された。また高脂肪食負荷により BA-BMAL1 KO はコントロールマウス以上の肥満を呈した。すなわち本年度は当初の目的であるBmal1欠損によるエネルギー代謝に関連した表現系の特徴の把握を達成することができたため、概ね順調であると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
白色脂肪組織特異的Bmal1 欠損マウス(A-Bmal1 KO マウス)を用いて、以下の検討を行う。
I. インスリン感受性並びに糖・脂質代謝活性の解析
脂肪組織は、インスリンに依存してグルコースを取込み、それをde novo合成により脂肪酸へと代謝する。そこでインスリン感受性及び糖・脂質代謝活性を以下の方法で評価する。① グルコースクランプ法により各臓器におけるインスリン感受性を評価する。② インスリンシグナル伝達活性を、インスリン投与後の各臓器におけるシグナル伝達関連因子量及びその活性化体（リン酸化体）量から評価する。③脂肪組織を単離し、ex vivoにおける「糖の取込み活性」及び「糖からのde novo脂肪酸合成活性」を評価する。また上記②の結果もふまえ、関連遺伝子の発現量を測定する。④ 高ショ糖食を用いて飼育したマウスの肥満の程度を、マイクロCTを用いた脂肪組織量と各組織量との比較から定量的に評価する。
II. 脂肪組織における脂肪分解活性の解析
① A-BMAL1 KOマウスにおける血中遊離脂肪酸の減少に関して、内分泌系の変化に基づく要因を排除するため、単離脂肪組織をイソプロテレノールで処理し、放出さた遊離脂肪酸量から脂質分解活性を評価する。
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| Causes of Carryover |
（理由）
キャンペーンの利用やメーカーの変更などにより効率的に物品の購入を行うことができたため。
（使用計画）
次年度は、メカニズム解析が中心となるため、分子生物学的実験に用いる試薬、抗体並びにELISAキットなどが中心になる。また遺伝子改変マウスの維持管理を引き続き行うための経費に使用する。さらに研究成果の発表に関する経費にも使用する。
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[Journal Article] Brown adipocyte-specific knockout of Bmal1 causes mild but significant thermogenesis impairment in mice.2021
Author(s)
Hasan N, Nagata N, Morishige JI, Islam MT, Jing Z, Harada KI, Mieda M, Ono M, Fujiwara H, Daikoku T, Fujiwara T, Maida Y, Ota T, Shimba S, Kaneko S, Fujimura A, Ando H.
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Journal Title
Mol Metab.
Volume: 49
Pages: 101202
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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