Oxygen and reactive oxygen species dynamics in adipocytes

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K20179
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: Ito Hidehiro 東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (70707918)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 脂肪細胞 / 活性酸素種 / 酸素濃度イメージング / ポルフィリン / メソポーラスシリカナノ粒子

Outline of Final Research Achievements

In this study, we tried to understand the oxygen and ROS dynamics in adipocytes based on the effects of changes in intracellular oxygen concentrations, reactive oxygen species (ROS) and antioxidants on lipolysis. Oxygen concentration imaging of adipocytes using platinum porphyrins showed that lipolysis was inhibited by singlet oxygen generated as a byproduct. Using newly synthesized platinum porphyrin-modified mesoporous silica nanoparticles for intracellular oxygen concentration imaging showed no inhibition of lipolysis, indicating that singlet oxygen did not affect lipolysis. To restore function from inhibiting lipolysis by ROS, we investigated the reduction of cellular damage during oxygen concentration imaging by adding various antioxidants to cells. We found that glutathione was useful.

Free Research Field

生物無機化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本申請研究で合成した白金ポルフィリン修飾メソポーラスシリカナノ粒子（PtP@MSN）による酸素濃度イメージングでは、一重項酸素による細胞への影響が見られなかった。PtP@MSNへの追加修飾により、生体成分との相互作用の低減や細胞取込み量の向上も達成され、細胞内酸素濃度イメージングに優れた酸素プローブを開発できた。また、グルタチオン、α-トコフェロール、アスコルビン酸ナトリウムが抗酸化剤として一重項酸素による細胞障害の低減に効果があることが示された。今後、酸化ストレスを受けた細胞の状態などを調べる際に本研究成果で得られた知見が利用できると考えられる。