2020 Fiscal Year Research-status Report
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20K08900
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| Research Institution | National Center for Global Health and Medicine |
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Principal Investigator |
柳田 圭介 国立研究開発法人国立国際医療研究センター, その他部局等, 上級研究員 (00583882)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ドコサヘキサエン酸 / アラキドン酸 / 多価不飽和脂肪酸 / 脳機能障害 / リピドミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ドコサヘキサエン酸 (DHA) やアラキドン酸 (ARA)などの多価不飽和脂肪酸は食事からの摂取が必要な必須脂肪酸であり、主に生体膜中のリン脂質に存在する。特にDHAやARAは脳に豊富で、その機能に極めて重要である。しかし、その脳内輸送や分子形態を含む代謝の経路、その生理的意義などについてはほとんどわかっていない。
本研究は、血管から脳実質に取り込まれたDHAやARAなどの必須脂肪酸の脳内時空間的代謝経路を明らかにすることを目的とする。脳内DHA/ARAの低下は様々な脳機能障害に認められており、本研究の成果によりその欠乏や輸送異常による脳機能障害の分子基盤の解明につながることが期待される。
本年度は、蛍光脂肪酸および重水素ラベルパルミチン酸を含有するリゾホスファチジルコリン (LPC) の血管内投与実験により、これらが脳血管内皮細胞に取り込まれたのち細胞内で速やかにホスファチジルコリン (PC) に代謝されることが明らかとなった。さらにこのPCへの代謝がリゾリン脂質アシル転移酵素 (LPLAT) により担われることを各種LPLAT欠損マウスを用いて明らかにした。また、血管内皮細胞の他の脳内の主要なLPC取り込み細胞種を同定した (細胞種X)。本細胞の本体を探るべく、RNAシークエンスを行いその特徴的な遺伝子発現について明らかにした。血管内皮細胞特異的および細胞種X特異的各種LPLAT欠損マウスや重水素ラベルDHAおよびARA含有LPCの作製・調整についても順調に進んでいる。
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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
これまで、脳血管内皮細胞に取り込まれたリゾホスファチジルコリン (LPC) がそのまま脳実質細胞に輸送される可能性について議論がされてきた。本年度の研究によりLPCは脳血管内皮細胞に取り込まれたのちその細胞内で速やかにホスファチジルコリン (PC) に代謝されることが明らかとなり、脂肪酸脳内輸送の第一段階に関する重要な知見を得ることができた。また、複数のリゾリン脂質アシル転移酵素 (LPLAT) 欠損マウスを活用することで、上記の血管内皮細胞リン脂質代謝が酵素的に進むことを遺伝学的に証明することができた。さらに、血管内皮細胞の他にも脳内で血液由来のLPCを取り込む特定の細胞集団が存在することを明らかにした (細胞種X)。この細胞種XについてはRNAシークエンス解析によりその特徴的な遺伝子発現について見出した。これらの成果より、次年度以降に行われる血管内皮細胞および細胞種X以遠の脂肪酸輸送経路解明に向けた、各種LPLATのコンディショナル欠損マウスや重水素ラベルDHAおよびARA含有LPCの作製についても順調に進んでおり、次の研究ステップへと進む準備が整った状況である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の成果および準備をもとに、重水素ラベルされたDHAやARAの脳内時空間的代謝経路をリピドミクスにより明らかにする。具体的には合成した重水素ラベルDHAおよびARA含有LPCをマウス成体に静脈内投与し、時系列を追って脳内細胞クラスをセルソーティングにより分画し、重水素ラベル必須脂肪酸含有脂質クラスをリピドミクスにより解析する。これによりDHAやARAなどの必須脂肪酸が脳内のどこでいつどのように代謝されていくかを推定することができる。またこの情報をもとに、時期特異的にかつ細胞クラス特異的にDHA/ARA含有リン脂質量を制御できるLPLAT欠損マウスモデルの樹立を引き続き進めていき、DHAやARAが脳内のいつどこでリン脂質へと組み込まれるのかについて遺伝学的な確定を目指す。
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