加齢に伴う脳機能の変動におけるオルニチン摂取の役割

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25350125
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Aichi University of Education
• Principal Investigator: 早瀬 和利 愛知教育大学, 教育学部, 教授 (10144180)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: オルニチン / 脳タンパク質合成 / 成長ホルモン / 脳下垂体摘出 / RNA activity / ラット

Research Abstract

本研究の目的は，脳タンパク質合成を例として，脳機能におけるタンパク質非構成アミノ酸であるオルニチンの役割について，調節メカニズムを明らかにすることである。今年度は，成長ホルモンの役割について明らかにするため，脳下垂体摘出成熟ラットを用いて脳タンパク質合成への影響を決定した。
24週齢の雄ラットを，擬似手術群，擬似手術＋オルニチン摂取群，脳下垂体摘出群，脳下垂体摘出＋オルニチン摂取群の４群に分け，試験食として20%カゼイン食あるいは20%カゼイン＋0.7%オルニチン添加食を10日間摂取させた。Garlick らの放射性フェニルアラニンの大量投与法により大脳，小脳，海馬，脳幹のタンパク質合成速度を決定し，併せてRNA/Proteinを測定することで，RNA activityを算出した。
脳の各部位のタンパク質合成速度並びにRNA activityは，擬似手術群ではオルニチン摂取で有意に増加したが，脳下垂体摘出によりオルニチンの効果は消失した。脳におけるタンパク質合成速度とRNA activityの間には，強い正の相関が観察された。一方脳の各部位のRNA/Proteinは脳下垂体摘出で減少したが，オルニチン摂取の影響は受けなかった。
以上の結果から，オルニチン摂取による脳タンパク質合成の増加メカニズムには，体内成長ホルモン濃度の関与が強く示唆された。また本条件における脳タンパク質合成の調節機作の１つとして，RNA activityの変化が考えられた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

交付申請書で提案した平成25年度の研究計画は，「オルニチンによる脳タンパク質合成の調節における成長ホルモンの影響」であり，成熟ラットを用い，擬似手術ラットと脳下垂体摘出ラットにおける脳タンパク質合成に及ぼすオルニチン摂取の影響を検討することである。
計画通りに，順調に研究が進められ，研究実績の概要に示したとおり，脳下垂体を摘出していない擬似手術ラットでは，オルニチン摂取により脳の各部位のタンパク質合成は促進され，他方，脳下垂体摘出による成長ホルモン欠乏ラットでは，オルニチンの影響は消失することから，オルニチン摂取による脳タンパク質合成の促進には，成長ホルモンの寄与が示唆された。
研究計画は順調に進展していると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

本研究課題は，平成25年度は順調に進展した。今後次年度以降，
１）オルニチンの代謝産物であるアルギニンの脳タンパク質合成への影響を，脳下垂体切除ラットを用いて，脳において決定する。すでに予備実験として，アルギニンの0.7%添加食の摂取で血中成長ホルモン濃度が増加するが，オルニチンの同等濃度の摂取時よりかなり低いことを認めている。
２）低タンパク質栄養で低下が判明している海馬NGF の濃度，並びに mRNAについて，オルニチンの役割を成熟ラットで検討する。
本研究実施により，オルニチンによる脳タンパク質合成の調節機構において代謝産物アミノ酸が寄与しているかどうか，またオルニチン摂取が転写過程を促進させるかどうか明らかになると思われ，タンパク質，アミノ酸栄養によるタンパク質合成の調節について理解がより深まると考えられ，脳機能に対するタンパク質非構成アミノ酸の栄養の寄与について飛躍的に貢献できる。
次年度以降，その成果を国内外の学会での発表，学術論文誌への成果発表を進めたい。