Role of FDXR in Iron Metabolism and Glucose Metabolism in Liver

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K08524
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 佐久間 一基 千葉大学, 大学院医学研究院, 特任准教授 (70791721)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 知明 千葉大学, 大学院医学研究院, 教授 (50447299)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 非アルコール性脂肪性肝疾 / 糖尿病 / インスリン抵抗性

Outline of Annual Research Achievements

肝臓は生体内で最も多くの貯蔵鉄を有し、非アルコール性脂肪性肝疾患（NAFLD/NASH）において肝鉄過剰蓄積が高頻度にみられる。過去のRNA-seqのデータベースにおいて、ミトコンドリアでのヘム・鉄硫黄クラスター合成に作用するferredoxin reductase (FDXR)がヒトNASH組織やNASHモデルマウスの肝臓で発現上昇を認めることから、本研究ではFDXRに着目して鉄代謝調節の変容が引き起こすNAFLD/NASHへの影響とそのメカニズムを明らかにすることを目的とした。
肝がん細胞株HepG2細胞において、siRNAによるFDXRノックダウンを行い、Mito-FerroGreen Assayを用いたミトコンドリア鉄量測定とCM-H2DCFDAを用いた活性酸素の測定をそれぞれ行った。FDXRノックダウンでは、コントロール群とくらべてミトコンドリア鉄量の上昇と活性酸素の上昇をそれぞれ認めた。以上より、HepG2細胞において、FDXRはミトコンドリア鉄量と酸化ストレスの制御作用を持つことが示された。
次に、生体でのFDXRの意義を明らかにする目的で、GalNAC修飾したアンチセンスオリゴヌクレオチド（ASO）による肝臓特異的FDXRノックダウンマウスに高脂肪食負荷を行った。FDXRノックダウンにより、ブドウ糖負荷試験で耐糖能の軽度悪化を示し、肝臓組織を用いた遺伝子発現解析で、細胞内鉄取り込みトランスポーター（TFRC）、炎症マーカーの上昇（MCP1、TNFα）の発現上昇を認めた。これらの結果は、FDXRがNAFLD病態進展にかかわることを示した新たな知見である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

GalNAC-ASOによる肝臓特異的FDXRノックダウンマウスを用いて、フェノタイプ解析を進めている。

Strategy for Future Research Activity

高脂肪食負荷FDXRノックダウンマウスの検討で、肝臓での炎症惹起を認めている。非アルコール性脂肪肝炎(NASH)のマウスモデルであるコリン欠乏高脂肪食(CDAHFD)投与下において、FDXRノックダウンを行い、下記の実験計画で進め、FDXRがNAFLDの進展、糖・脂質代謝における役割を明らかにしていく予定である。
①組織学的検討
脂肪肝、肝線維化を評価する。
②Single Cell解析(scRNA-seq)
肝臓組織を用いたscRNA-seqを行い、増加する肝マクロファージ細胞集団の特徴を同定する。

Research Products

• [Int'l Joint Research] エール大学(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: エール大学
• [Journal Article] MicroRNA-874 targets phosphomevalonate kinase and inhibits cancer cell growth via the mevalonate pathway (2022)
  • Author(s): Aersilan Alimasi、Hashimoto Naoko、Yamagata Kazuyuki、Yokoyama Masataka、Nakayama Akitoshi、Shi Xiaoyan、Nagano Hidekazu、Sakuma Ikki、Nohata Nijiro、Kinoshita Takashi、Seki Naohiko、Rahmutulla Bahityar、Kaneda Atsushi、Zhahara Siti Nurul、Gong Yingbo、Nishimura Motoi、Kawauchi Shoichiro、Kawakami Eiryo、Tanaka Tomoaki
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 12 Pages: 18443-
  • DOI: 10.1038/s41598-022-23205-w
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Liver group 2 innate lymphoid cells regulate blood glucose levels through IL-13 signaling and suppression of gluconeogenesis (2022)
  • Author(s): Fujimoto Masanori、Yokoyama Masataka、Kiuchi Masahiro、Hosokawa Hiroyuki、Nakayama Akitoshi、Hashimoto Naoko、Sakuma Ikki、Nagano Hidekazu、Yamagata Kazuyuki、Kudo Fujimi、Manabe Ichiro、Lee Eunyoung、Hatano Ryo、Onodera Atsushi、Hirahara Kiyoshi、Yokote Koutaro、Miki Takashi、Nakayama Toshinori、Tanaka Tomoaki
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 13 Pages: 5408-
  • DOI: 10.1038/s41467-022-33171-6
• [Presentation] アルドステロン症スクリーニングにおける測定法の違いとその影響 (2022)
  • Author(s): 瀧 由樹, 河野 貴史, 照山 杏子, 一城 貴政, 河野 聡美, 高 躍, 藤本 真徳, 橋本直子, 佐久間一基, 永野秀和, 田中知明
  • Organizer: 第32回臨床内分泌代謝update
• [Presentation] アルドステロン症スクリーニング検査における測定法の違いとその影響に関する検討 (2022)
  • Author(s): 瀧 由樹, 河野 貴史, 照山 杏子, 一城 貴政, 河野 聡美, 高 躍, 藤本 真徳, 橋本直子, 佐久間一基, 永野秀和, 田中知明
  • Organizer: 第23回日本内分泌学会関東甲信越支部学術集会