肝細胞における銅や遊離脂肪酸による細胞障害に対する亜鉛の保護作用の検討

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K17037
• Research Institution: University of Occupational and Environmental Health, Japan
• Principal Investigator: 草永 真志 産業医科大学, 医学部, 助教 (30614200)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 飽和脂肪酸 / 亜鉛 / 銅 / 小胞体ストレス / オートファジー / TFEB

Outline of Annual Research Achievements

亜鉛は生体組織内に広く分布し、多くの金属酵素の構成成分として存在し様々な生理機能に密接に関与している。C型肝硬変・肝癌・アルコール性肝障害の患者では血清亜鉛濃度が著明に低値を呈することが知られており、亜鉛の投与で血清アンモニア値の有意な低下や、肝線維化予防、肝発癌予防が報告されている。当教室ではこれまで、先天性銅代謝異常症であるWilson病患者の診療に従事しており、以前より亜鉛の肝細胞保護作用について検討を行っており、亜鉛投与が 過剰な銅による酸化ストレスや小胞体ストレス、細胞死を改善することを報告している。Wilson病では脂肪肝を合併することがあり、また近年、非アルコール性 脂肪性肝炎からの発癌も増加しており、脂肪性肝炎に対する治療対策は喫緊の課題である。
我々はこれまでに、肝培養細胞を用いて、蛋白分解系の一つであるオートファジーに着目し検討を行ってきた。過剰な銅や飽和脂肪酸がオートファジーの後期段階を障害し、また亜鉛投与に小胞体ストレスや酸化ストレスの軽減と共にオートファジー障害が改善することを報告した。また、飽和脂肪酸の負荷により小胞体内のカルシウム濃度が低下するが、飽和脂肪酸に不飽和脂肪酸を負荷することで小胞体内のカルシウム濃度は増加し、小胞体ストレスやオートファジー障害が改善することも報告した。
現在、オートファジー障害の機序として、オートファジーやリソソーム生合成を転写レベルで制御するマスターレギュレーターである転写因子TFEB(Transcription factor EB)に着目し検討を行っている。TFEBはmTORC1やカルシニューリンの作用により核内移行することが知られており、過剰な銅や飽和脂肪酸によるTFEBの作用について現在研究を進めている。また、亜鉛の細胞保護作用に関するTFEBの作用についても検討中である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

肝培養細胞を用いて、過剰な銅及び飽和脂肪酸が与える小胞体ストレスやオートファジー障害に対する、TFEBの作用を現在検討中である。肝培養細胞において、過剰な銅や飽和脂肪酸によるTFEBの動態については検討できており、今後はTFEBの核内移行に関与する因子や機序についてさらに検討予定である。

Strategy for Future Research Activity

mTOR阻害薬やカルシニューリン阻害薬を用いてTFEBを調整し、過剰な銅や飽和脂肪酸とTFEBとの関連を検討する。また、亜鉛投与によるTFEB発現の影響につい ても検討する。

Causes of Carryover

実験で使用する試薬について、研究の進歩状況により未使用額が発生したため、翌年度分として請求した助成金と合わせて、必要な試薬を購入し検討を行う予定である。主には、Western blotや免疫染色で使用する１次抗体や２次抗体であり、脂肪酸や各種TFEB調整薬を購入予定である。

Research Products

• [Journal Article] Role of HO-1 against Saturated Fatty Acid-Induced Oxidative Stress in Hepatocytes (2021)
  • Author(s): Ogino N, Miyagawa K, Nagaoka K, Matsuura-Harada Y, Ogino S, Kusanaga M, Oe S, Honma Y, Harada M, Eitoku M, Suganuma N, Ogino K.
  • Journal Title: Nutrients Volume: 13 Pages: -
  • DOI: 10.3390/nu13030993
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Correlation of hepatitis C virus-mediated endoplasmic reticulum stress with autophagic flux impairment and hepatocarcinogenesis (2021)
  • Author(s): Honma Y, Miyagawa K, Hara Y, Hayashi T, Kusanaga M, Ogino N, Minami S, Oe S, Ikeda M, Hino K, Harada M.
  • Journal Title: Medical Molecular Morphology Volume: 54 Pages: 108-121
  • DOI: 10.1007/s00795-020-00271-5.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Possible contribution of hepatocyte secretion to the elevation of plasma exosomal arginase-1 in high-fat diet-fed mice (2021)
  • Author(s): Ogino N, Takahashi H, Nagaoka K, Harada Y, Kubo M, Miyagawa K, Kusanaga M, Oe S, Honma Y, Harada M, Eitoku M, Suganuma N, Ogino K.
  • Journal Title: Life Sciences Volume: 278 Pages: -
  • DOI: 10.1016/j.lfs.2021.119588.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Airborne fine particulate matter in Japan induces lipid synthesis and inhibits autophagy in HepG2 cells (2021)
  • Author(s): Ogino N, Miyagawa K, Nagaoka K, Sumida K, Kusanaga M, Oe S, Honma Y, Shibata M, Harada M, Suganuma N, Ogino K.
  • Journal Title: The International Journal of Biochemistry & Cell Biology Volume: 141 Pages: -
  • DOI: 10.1016/j.biocel.2021.106099.
  • Peer Reviewed