2020 Fiscal Year Research-status Report
Pathophysiological mechanisms of age-related exacerbation of steatohepatitis and skeletal muscle atrophy
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20K17032
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| Research Institution | Juntendo University |
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Principal Investigator |
石塚 敬 順天堂大学, 医学部, 助手 (70870327)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 非アルコール性脂肪肝炎 / 加齢 / 脂質代謝 / サルコペニア（筋萎縮） |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は近年急増している脂肪肝炎と予後増悪因子である加齢性筋萎縮（サルコペニア）の病態の関連を、脂肪供給過多を背景とした肝臓の代謝系の破綻、それに伴う栄養素の再配分の障害による骨格筋の栄養障害に焦点を当てたものである。ヒトのサルコペニアの特徴である速筋優位の筋萎縮をきたす加齢マウス＋HFDモデルを用いて、メタボロミクス・リピドミクス解析を行い、脂肪肝炎＋サルコペニアの病態のキーになる代謝産物を同定し、細胞実験にて障害をきたすメカニズムを明らかにする。さらに脂肪肝炎の治療的アプローチを加えることでサルコペニアの改善の有無を確認し、脂肪肝炎の治療を中心とした新たなサルコペニアの予防・治療戦略を提案する。
2020年度の時点では、高脂肪食(HFD)を摂取した加齢マウスの肝臓はHFDを摂取した若年マウスの肝組織と比べて顕著な脂肪肝炎の増悪をきたし、それだけではなく四肢の筋力の低下と腓腹筋線維の横断面積の減少、サルコペニアに特徴的な速筋/遅筋の重量比の減少を認めた。その機序としてmyotrophic factorとして知られるIGF-1およびヘパトカインの一つであるselenoprotein Pの肝組織における発現が減少し、骨格筋内のユビキチンリガーゼ（Atrogin-1、MuRF-1）およびselenoprotein Pの受容体であるLRP1のmRNA発現亢進を明らかにした。また加齢および脂質負荷による相乗的なSIRT1の発現低下によるエピジェネティックな変化が脂質代謝の不均衡とそれによる肝内脂質の量的質的変化を惹起し、脂肪毒性を増悪させることで酸化ストレス・小胞体ストレスを増強し、脂肪肝炎の進展に寄与したと考えられた。これらの結果は脂肪肝炎患者のサルコペニアの発症において肝由来の因子が骨格筋組織のユビキチン化を惹起して筋萎縮を生じる可能性を示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当該年度で行った研究では加齢により非アルコール性脂肪肝炎（NASH）の進行を来たす原因として、脂質代謝の鈍化、脂質解析の観点から脂質組成の変化がNASHの進行に影響している可能性が考えられた。また筋肉に関してはサルコペニアを示唆する結果が得られた。しかし、現時点では筋-肝連関を明確にする要素が不明であり、肝臓と筋肉の関係についてさらに研究を進めていく必要が考えられるため、上記の区分とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
脂肪肝炎の病態における栄養素再配分の障害を明らかにするために、これまでの研究で用いた若年マウスおよび加齢マウスのHFD負荷モデルから採取した肝組織、血清および速筋（足底筋）および遅筋（ひらめ筋）、速筋＋遅筋（腓腹筋）について、液体クロマトグラフィー＋質量分析計（LC/MS)を用いたメタボロミクスおよびリピドミクス解析を行い、肝臓における代謝物・脂質の変化が循環血液および骨格筋の脂質組成および代謝産物に与える影響を検証する。また、肝臓で合成され、遅筋よりも速筋で多く代謝に用いられるクレアチンリン酸の肝臓における合成、骨格筋の貯留に変化があるかを確認。もし変化があれば、クレアチンの代謝系の変化も確認する。HFD摂取加齢マウスの肝臓ではケトン体合成が抑制されており、ケトン体の代謝系も解析する。
脂肪肝炎の栄養環境で肝細胞障害および速筋優位の萎縮を生じる機序を解明する。初代培養肝細胞と骨格筋筋芽細胞C2C12細胞を用いて、培地内にHFD投与高齢マウス（もしくは若年マウス）由来の血清を投与して反応を見る。病態のキーとなる脂質ないしは代謝産物が同定されれば、その基質を添加して培養細胞に与える影響を観察する。肝細胞については脂肪合成、ミトコンドリア機能、オートファジー、小胞体ストレス、酸化ストレス、アポトーシスを解析する。筋芽細胞については総核数の変化を計測すると共に、形成された筋管細胞の筋線維型を遅筋型、速筋型ミオシン重鎖を認識する抗体を用いて染色し、経時的なミオシン重鎖発現比率の変化をみることで速筋・遅筋への影響を観察する。OilRedO染色で脂肪化、核染色でアポトーシスを評価する。
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| Causes of Carryover |
2020年度はCOVIDの影響もあり、学会や研究会に出向いての発表が制限されたこともあり、旅費による支出額が少なくなったことが理由のひとつと思われる。次年度使用額に関しては、引き続き研究に使用する物品費だけでなく、学会発表等に精力的に取り組む際の旅費等への使用も計画していく。
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