Significance of lipid nutrition in the pathological mechanisms of neurodegenerative and psychiatric diseases

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20KK0225
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 大和田 祐二 東北大学, 医学系研究科, 教授 (20292211)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 香川 慶輝 東北大学, 医学系研究科, 大学院非常勤講師 (30728887) ; 前川 素子 東北大学, 医学系研究科, 准教授 (50435731) [Withdrawn] ; 山本 由似 東北医科薬科大学, 医学部, 助教 (80635087)
• Project Period (FY): 2020-10-27 – 2025-03-31
• Keywords: 高脂肪食 / ミクログリア / FABP4 / アルツハイマー病

Outline of Annual Research Achievements

昨年度に引き続き、脳炎症モデルマウス、筋萎縮性側索硬化症（ALS）モデルマウスを用いてFABP4によるミクログリアのM1/M2極性制御機構の解明を中心に検討を行った。
LPS誘導脳炎症モデルマウスの脳より単離したミクログリアにおいて、脂肪酸結合タンパク質（FABP4）の発現増加がみられることを明らかにした。またFABP4がミクログリアの糖代謝、脂質代謝に深く関与していることを、培養ミクログリア細胞株（BV-2細胞）におけるFABP4遺伝子ノックダウン実験より明らかにし、欧文誌に発表した（J Neuroimmune Pharmacol)。
上記に並行して、高脂肪食（HFD)によるアルツハイマー病（ALD）の病態に対する影響について、生後発達過程にHFDを給餌したALDモデルマウスを用いた実験によって検証した。その結果、HFDーALDモデルマウスでは、正常餌（ND)に比べて、海馬および大脳皮質のアミロイドタンパク質の凝集が著明に変化し神経変性が促進された。さらには脳の主要な免疫細胞であるミクログリアのアミロイドプラーク周囲への集積がHFD給餌マウス群で低下していることを突き止めた。ミクログリア培養株を用いた実験では、ある種の長鎖脂肪酸によって、ミクログリアの活性化に関わるシグナルが著明に変化することも明らかとなった。この結果については国際学会において発表するとともに、論文投稿準備中である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

FABP4の炎症脳ミクログリアにおける発現増強とその意義について論文発表したのに加え、新たにアルツハイマー病と高脂肪食摂取の関連について新たな研究展開があった。

Strategy for Future Research Activity

今後は高脂肪食がミクログリアにいかなる機能修飾を及ぼすのか、さらにアミロイドタンパク質の凝集に関与するメカニズムについて、初代培養細胞およびミクログリア細胞株を用いた細胞生物学的検証を進める予定である。

Causes of Carryover

分担者が豪州モナーシュ大学を訪問・滞在し研究を実施する予定であったが、滞在期間が短縮したのに加え、当初予定していた国際学会発表を見送ったため、次年度使用額が生じた。

Research Products

• [Journal Article] Polyunsaturated fatty acids-induced ferroptosis suppresses pancreatic cancer growth. (2024)
  • Author(s): Suda A, Umaru BA, Yamamoto Y, Shima H, Saiki Y, Pan Y, Jin L, Sun J, Low YLC, Suzuki C, Abe T, Igarashi K, Furukawa T, Owada Y, Kagawa Y.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 14 Pages: 4409
  • DOI: 10.1038/s41598-024-55050-4.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Fatty Acid-Binding Protein 4 is Essential for the Inflammatory and Metabolic Response of Microglia to Lipopolysaccharide (2023)
  • Author(s): Kagawa Y, Low YL, Pyun J, Doglione U, Short JL, Pan Y, Nicolazzo JA
  • Journal Title: J Neuroimmune Pharmacol Volume: 18 Pages: 448-461
  • DOI: 10.1007/s11481-023-10079-6. Epub 2023 Aug 9.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Curcumin analog GO-Y030 inhibits tumor metastasis and glycolysis. (2023)
  • Author(s): MaruYama T, Miyazaki H, Honkura Y, Komori T, Osana S, Shibata H, Owada Y, Kobayashi S.
  • Journal Title: J Biochem Volume: 174 Pages: 511-518
  • DOI: 10.1093/jb/mvad066.
  • Peer Reviewed