Prevention of chronic kidney disease through regulation of gut-kidney axis by marine carotenoids

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K20589
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0603:Forestry and forest products science, applied aquatic science, and related fields
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Takatani Naoki 北海道大学, 水産科学研究院, 助教 (40801501)
• Project Period (FY): 2021-08-30 – 2023-03-31
• Keywords: 海洋性カロテノイド / フコキサンチン / フコキサンチノール / 慢性腎臓病 / カロテノイド生体内代謝物 / 炎症 / 線維化

Outline of Final Research Achievements

We found that mRNA expression of inflammation/infiltration-related factors (MCP-1 and F4/80) and fibrosis-related factors (αSMA and TGF-β) were downregulated in chronic kidney disease model mouse fed marine carotenoid fucoxanthin. In in vitro experiments using cultured kidney cells and/or macrophages, it was suggested that fucoxanthin-derived metabolite fucoxanthinol suppresses the early phase of fibrosis via negatively regulating the inflammatory interaction between the kidney cells and macrophages. Furthermore, other marine carotenoids, astaxanthin and lutein, exhibited anti-inflammatory and anti-fibrosis activities against cultured kidney cells. These findings indicate the marine carotenoids, which possess characteristic molecular structures, have potential to be beneficial food factors for the prevention on kidney inflammation and fibrosis.

Free Research Field

水産食品科学、分子栄養学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

慢性腎臓病（CKD）は生活習慣病を背景に発症する慢性炎症疾患で、有効な治療薬はないため、食品因子による炎症制御を介した予防方策の開発・拡充が求められている。本研究では、CKDモデルマウスにおいて、海洋性カロテノイド・フコキサンチンの生体内代謝物が、腎臓中の過剰な炎症応答を負に制御することで線維化の進行を抑制する可能性が示唆された。また、培養腎臓細胞を用いて、抗炎症および抗線維化作用を示す食品因子探索のためのアッセイ系を確立した。本研究成果は、海洋性カロテノイドがCKDの発症予防に働く可能性を示すとともに、有望な食品因子を発掘するための技術創出を通して、CKD予防方策の拡充に資するものと考える。