2023 Fiscal Year Research-status Report
若齢期の食・運動習慣が骨格筋・褐色脂肪組織の老化関連遺伝子発現に及ぼす長期的効果
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22K11885
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
木村 真規 慶應義塾大学, 薬学部(芝共立), 講師 (40383666)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 運動 / 肥満 / レガシー効果 / 環境エンリッチメント / 骨格筋 / 褐色脂肪 / 高脂肪食 / 老化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は，若齢期の肥満や運動の経験がその後の糖・脂質代謝を長期に亘って変化させる可能性について検討を行ってきた．これまでの研究によって，若齢期の肥満・運動経験が白色脂肪組織中の遺伝子発現を長期に亘って変化させる可能性を報告し，特に糖・脂質代謝系，熱産生系および老化関連遺伝子の発現に大きな変化が認められた．これらの遺伝子の一部は通常，骨格筋や褐色脂肪組織などの糖・脂質代謝や熱産生に関わる組織で強く発現する遺伝子であることから，肥満・運動経験による長期的効果はこれらの組織でより強く観察される可能性が示唆された．
また近年，全身または脂肪組織における老化関連遺伝子の発現上昇は糖・脂質代謝や運動機能，寿命にも影響する可能性が報告されており，骨格筋および褐色脂肪組織においても老化関連遺伝子の発現変化が細胞・組織の様々な機能に影響を及ぼしている可能性が示唆される．
この様に若齢期の肥満・運動経験がその後の生体機能に大きく影響する可能性が示唆されているにも拘らず，食・運動習慣の重要性について各ライフステージ(若齢期，成熟期，老齢期)毎にその効果を検討した報告は少なく，その詳細については未知な点が多い．
そこで本研究では，肥満・運動経験により長期に亘って糖・脂質代謝を変化させる骨格筋・褐色脂肪組織の長期的影響(レガシー・遺産)因子を明らかにすることを目的として，①「若齢期の肥満・運動経験によって長期間変化する遺伝子の網羅的およびエピジェネティクス的解析」，②「老齢期の健康・長寿を導く若齢期・成熟期の生活環境(食・運動・豊かな環境)の探索」の2点から検討を実施する．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2022～2023(令和4～5)年度において，検討①「若齢期の肥満・運動経験によって長期間変化する遺伝子の網羅的およびエピジェネティクス的解析」と，検討②「老齢期の健康・長寿を導く若齢期・成熟期の生活環境(食・運動・豊かな環境)の探索」の両プロトコールをほぼ計画通りにスタート・実施した．
検討①については，2023年1月にICRマウスを購入して高脂肪食摂取・自発走運動介入をスタートし，3月に介入条件切替前の経口糖負荷試験(OGTT)，5月に全介入期間終了時のOGTTを実施し，6月に血液・各種臓器のサンプリングを完了した．サンプリング後，骨格筋組織を対象にリアルタイムqPCR法による遺伝子発現解析，ウエスタンブロット法によるタンパク質発現解析，脂肪組織を対象に遺伝子・タンパク質発現解析に加えてバイサルファイト・シークエンス法によるDNAメチル化解析を実施して，現在，得られたデータを解析・評価中である．
また検討②については，対象をICRマウスからC57BL/6マウスに変更し，2022年5月にマウスを購入して若齢期の豊かな環境における飼育を開始した．2023年1月には成熟期の介入をスタート，2023年10月には老齢期の介入をスタートし，これまでのところ以前にICRマウスで観察された様なファイティングやイジメの様な行動は観察されておらず，現在も順調に飼育を継続しており，それぞれの環境における寿命・生存曲線について経過観察を実施中である．
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年(令和6年)度は，検討①の「若齢期の肥満・運動経験によって長期間変化する遺伝子の網羅的およびエピジェネティクス的解析」について，既に2023年度中に得られたサンプルを用いてリアルタイムqPCR法による遺伝子発現解析，ウエスタンブロット法によるタンパク質発現解析やバイサルファイト・シークエンス法によるDNAメチル化解析などを継続して実施・評価する予定である．また網羅的データ解析については，次世代シークエンサー(NGS)を用いたRNA-seq解析を実施し，Gene Set Enrichment Analysis (GSEA)およびGene Ontology (GO)解析により関連遺伝子群を選出する予定だが，バイサルファイト・シークエンス法によるDNAメチル化解析などの結果・評価によって，最先端のRRBS (Reduced representation of bisulfite sequencing)解析やエピジェネティック・クロック解析によるDNAメチル化の解析・評価についても検討を行う予定である．
また検討②「老齢期の健康・長寿を導く若齢期・成熟期の生活環境(食・運動・豊かな環境)の探索」については，現在も飼育中のC57BL/6マウスについて，それぞれの環境における寿命・生存曲線の経過観察を継続して行う．また，これまで得られた若齢期・成熟期・老齢期における肥満・運動経験が及ぼす効果について，寿命・生存曲線データの集計・解析・評価を実施する．
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| Causes of Carryover |
理由：2022～2023年度に必要な実験動物，飼育消耗品，測定試薬などは概ね予定通り購入し，高脂肪食摂取・自発走運動による介入などもほぼ計画通りに実施した．当初より血液・組織サンプルなどの測定・解析に必要な物品は2022～2024年度にかけて必要に応じて適宜購入・実施する予定であり，測定や解析の順序は測定条件の検討やそれまでに得られたデータの内容，国内外の研究成果，他の業務の状況などによって調整を行っている．
2022～2023年度は比較的低価格の試薬を用いた測定・解析が多く次年度繰越金が生じたが，この様な状況は当初から想定されていた範囲内であり，2024年度は高額な網羅的データ解析費や実験消耗品費などを支出予定であることから，次年度使用額の使用において特に問題点は見当たらない．
使用計画：2022～2023年度までの実験で得られたサンプルを用いて，2024年度に予定している測定に必要な試薬の購入を2024年4月より順次行っていく．網羅的データ解析については7月頃にベーシック解析を実施して，得られたデータを確認しながら追加のアドバンスド・オプション解析を実施する計画である．10月頃を目途に最終データを得られるようにそれぞれの測定・解析を計画的に実施する予定である．
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