2021 Fiscal Year Research-status Report

食品や代謝産物由来脂質類による神経細胞抗老化および認知症予防に関する基礎的解析

Research Project

Project/Area Number	21K05465
Research Institution	Senri Kinran University
Principal Investigator	長井薫千里金蘭大学, 生活科学部, 教授 (20340953)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	認知症予防 / レシチン / 酪酸 / ケトン体 / ミトコンドリア
Outline of Annual Research Achievements	今年度は、食品由来リン脂質としてレシチンの一種であるジリノレオイルホスファチジルコリン(DLPC)の神経細胞ミトコンドリア増強作用、ならびに酸化ストレスからの保護作用の分子機構の検討を行った。また、代謝産物由来脂質類については、酪酸に加え、酪酸と同様の基本炭素骨格を有するケトン体2種、β-ヒドロキシ酪酸とアセト酢酸について、ミトコンドリア増強作用と酸化ストレスからの保護効果に関する解析を行った。 DLPCについては、酸化ストレスからの神経系細胞保護効果と、ミトコンドリア増強効果の分子機構について検討している。細胞保護効果については、抗酸化転写因子Nrf2を介していることを示唆する結果が得られているが、現在もまだ継続中である。短鎖脂肪酸である酪酸については、細胞保護効果およびミトコンドリア増強作用について、Hdacサブタイプに特異性があるのか否かについて検討を行ったところ、Hdac3特異的阻害剤であるMS275と同様の挙動を示すことから、Hdac3を阻害することで細胞保護効果やミトコンドリア増強作用を示していることが示唆された。ケトン体については、基本骨格を共有する酪酸と同様、神経系細胞に対しNOによる酸化ストレスからの保護効果とミトコンドリア増強作用があることを見出した。現在、それらの作用が酪酸と同様のHdac阻害作用を介しているのか、あるいは異なる分子機構によるのか解析を行い、その作用機構について検討していく予定である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason DLPCについては、酸化ストレスからの細胞保護効果については、PPARγとNrf2の作用を介していることを示唆する結果が得られているが、ミトコンドリア増強作用自体は細胞保護効果との関連は低く別機構を介していると現時点では考えられる結果となっている。神経変性に重要な機構の解明に一歩近づいたという点で、進捗があったといえる。酪酸は、クラスⅠ、Ⅱaに対し幅広く阻害効果を示すことから、このうちどのHdacの阻害が神経細胞保護、ミトコンドリア増強に作用するのかということについて検討を行ったところ、Hdac1, 3の特異的阻害剤であるMS275のHdac1のみではなく1, 3共に阻害する濃度において神経保護効果やミトコンドリア増強作用が認められたことから、Hdac3の阻害を介していると考えられた。さらに、酸化ストレス抑制に働くNrf2、ミトコンドリア増加に働くPGC1αの発現量を増やす作用についても確認された。このことから、作用機構についての進捗があったといえる。酪酸と同様の基本骨格を有するケトン体2種、3-ヒドロキシ酪酸とアセト酢酸については、どちらも酪酸と同様の酸化ストレスからの神経系細胞保護効果とミトコンドリア増強作用があることを見出した。これは、これまで糖質が欠乏した場合のエネルギー源としてのみ捉えられてきたケトン体が、脳内で重要な機能を果たしている可能性を示唆するものであることから、重要な発見へと発展する可能性が期待される状況となった。
Strategy for Future Research Activity	DLPCについては、神経細胞保護効果と、ミトコンドリア増強作用について、さらにそれぞれの分子機構の解明を深めてゆく方針である。細胞保護効果については、Nrf2の発現と細胞内輸送の観点に注目し、より詳細な分子機構の解析を行う。ミトコンドリア増強作用については、PGC1αの発現と活性化に注目し、さらなる分子機構の解析を行う。酪酸については、Hdac3の阻害がどの様な酸化ストレスやミトコンドリア増加に作用する遺伝子の発現に作用するか、MS275による阻害を用いてより詳細に検討を行う。また、ミトコンドリア増強作用が、酸化ストレスからの細胞保護効果に直接貢献しているのか否かについても、PGC1αのsiRNAなどを用いた発現抑制などをもちいた解析により明らかにする。ケトン体については、その酸化ストレスからの神経系細胞保護効果やミトコンドリア増強作用に対するHdac阻害作用依存性や、その他の分子機構の可能性について検討を行い、酪酸と同様のメカニズムであるのか、あるいは異なるのかについて検討を行う。
Causes of Carryover	今年度は、新型コロナウィルスの感染状況が収まらず、当初予定していたアメリカ神経科学会での発表や、その他国内学会での発表を断念したことがある。しかし、研究の進捗状況から、Hdacサブタイプ特異的活性測定キット等の比較的高額な複数のキット類等の購入が必要となったため、そちらに充てる予定である。また、次年度は学会発表等による成果発表を予定していることから、旅費等が必要となる予定である。