Establishment of a new biomarker and treatment for diabetic cardiomyopathy

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K17081
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 53020:Cardiology-related
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: Nagao Manabu 神戸大学, 医学研究科, 特命助教 (70866029)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: グルタミノリシス / 心筋代謝 / 糖尿病性心筋症 / 心不全 / 心筋代謝リモデリング

Outline of Final Research Achievements

Glutamine, the most abundant amino acid in the circulation, is metabolized through a mitochondrial anaplerotic pathway known as glutaminolysis, which incorporates α-ketoglutarate (αKG) into the tricarboxylic acid (TCA) cycle. In this study, we used Adipo-PDK1 knockout mouse as a model of diabetic cardiomyopathy and sought to investigate the regulatory mechanism of glutaminolysis in diabetic cardiomyopathy. The KO mice exhibited cardiac hypertrophy and insulin resistance. In addition, the glutamine and its metabolites levels in heart tissue were significantly increased compared to those of wild type mice. On the other hand, stable isotope tracing with 13C5-glutamine did not show the significant difference of cardiac glutamine utilization between KO and wild type mice. Finally, pharmacological inhibition of glutaminolysis did not improve the cardiac hypertrophy of KO mice.

Free Research Field

心筋代謝

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

がん細胞は、グルタミンをエネルギー源としてのみでなく、細胞増殖に必要な核酸やタンパク質合成のための炭素・窒素の供給源として利用するため、グルタミンに強く依存することがわかっている。一方、インスリン抵抗性により、糖利用が障害された心筋におけるグルタミン代謝機構や役割については不明である。本研究では糖尿病性心筋症におけるグルタミン代謝機構を解明することで、糖尿病を基盤とした心不全の新たなバイオマーカーや治療法の開発を試みた。予想に反し、グルタミンの同病態への直接的な関与は証明できなかったが、心筋代謝に注目した研究は来るべき心不全パンデミックの抑止に繋がる可能性を持つ、意義深い研究であると考える。