疲労動物モデルにおける尿素回路の代謝変化と、オルニチン投与による抗疲労効果検証

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25882051
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 久米 慧嗣 独立行政法人理化学研究所, ライフサイエンス技術基盤研究センター, 特別研究員 (30708441)
• Project Period (FY): 2013-08-30 – 2015-03-31
• Keywords: 疲労科学 / 代謝解析 / 健康科学 / 尿素回路 / 代謝性炎症 / バイオインフォマティクス

Outline of Annual Research Achievements

慢性疲労症候群（Chronic Fatigue Syndrome: CFS）は、原因不明の強い全身疲労倦怠感などが長期間に渡り継続する病態である。われわれは、ラットに水浸疲労負荷を与えることにより疲労状態を再現し、血漿や肝臓を対象に網羅的メタボローム解析を実施した。疲労負荷によってTCA回路内のクエン酸などが減少してエネルギー産生が障害される一方、シトルリン-アルギニンバランスの変化や総一酸化窒素量の増加などといった尿素回路動態も疲労負荷の影響を受けることを見出した（Kume et al, PLOS ONE, 2015）。また、疲労負荷を与えたラットの肝臓では、尿素回路やグルタミン酸代謝を介してTCA回路内のコハク酸に流入することでエネルギー代謝を回復させようとする疲労特有の代謝経路（疲労代謝回路）の存在が予測された。われわれは、同回路の酵素阻害実験や肝組織の免疫染色を行い、疲労時における疲労代謝経路の活性化を確認した。さらに、尿素回路の代謝物であるオルニチンが、尿素回路の代謝やエネルギー代謝の動きを促進するかを生化学的に検証した。疲労負荷時にオルニチンを5日間経口投与し、ラット肝臓中の血液を灌流除去した後、肝臓を採取して網羅的代謝物解析を行った。その結果、オルニチン投与によるエネルギー代謝への影響は限定的であった一方、他の代謝経路へオルニチンが流入する知見が得られた。現在、オルニチンが解糖系やクエン酸回路を含むエネルギー代謝に与える影響を確定させるために、13C-グルコースをトレーサーとする代謝フラックス実験にも取り組み、エネルギー代謝への影響を調査中である。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Potential Biomarkers of Fatigue Identified by Plasma Metabolome Analysis in Rats (2015)
  • Author(s): Kume, S., Yamato, M., Tamura, Y., Jin, G., Nakano, M., Miyashige, Y., Eguchi, A., Ogata, Y, Goda, N., Iwai, K, Yamano, E, Watanabe, Y, Soga, T, Kataoka
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 10(3): e0120106 Pages: －
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0120106. eCollection 2015.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] メタボローム解析による疲労病態研究と慢性疲労症候群診断バイオマーカーの開発 (2014)
  • Author(s): 久米慧嗣，山野恵美，片岡洋祐
  • Journal Title: 医学のあゆみ Volume: 249 Pages: 299-303
• [Presentation] 水浸疲労負荷動物モデルを用いた肝臓での疲労代謝回路および代謝性組織炎症の実証研究 (2015)
  • Author(s): 久米 慧嗣、大和 正典、中野 真行、江口 麻美、田村 泰久、片岡 洋祐
  • Organizer: 第11回日本疲労学会総会・学術集会
  • Place of Presentation: 山口・山口県総合保健会館
  • Year and Date: 2015-05-15 – 2015-05-16
• [Presentation] 疲労負荷動物モデルを利用した疲労の潜在的バイオマーカーの探索研究 (2015)
  • Author(s): 久米 慧嗣、大和 正典、中野 真行、江口 麻美、田村 泰久、山野 恵美、 渡辺 恭良、曽我 朋義、片岡 洋祐
  • Organizer: 第11回日本疲労学会総会・学術集会
  • Place of Presentation: 山口・山口県総合保健会館
  • Year and Date: 2015-05-15 – 2015-05-16
• [Presentation] Neuroinflammation is possibly involved in prolonged suppression of rat spontaneous activity induced by monofluoroacetate, an inhibitor for TCA cycle (2014)
  • Author(s): Yamato, M., Kume, S., Miyashige, Y., Nakano, M., Tamura, Y., Eguchi, A., Kataoka, Y.
  • Organizer: SOCIETY for NEUROSCIENCE
  • Place of Presentation: Washington, DC, U.S.A.
  • Year and Date: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [Presentation] Possible involvement of neuroinflammation in prolonged suppression of rat spontaneous activity by monofluoroacetate, an inhibitor for TCA cycle (2014)
  • Author(s): 大和正典、久米慧嗣、金光華、宮繁志治、中野真行、田村泰久、江口麻美、片岡洋祐
  • Organizer: 第37回 日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜・パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] Fatigue Metabolic Pathway and Hepatic Inflammation in a Rat Model of Fatigue (2014)
  • Author(s): 8.Kume, S., Yamato, M., Miyashige Y., Nakano, M., Eguchi, A., Tamura, Y., Kataoka, Y.
  • Organizer: 第4回 理研Genomic Sciences Research Complex（GSC）七夕ミーティング
  • Place of Presentation: 横浜・理化学研究所 横浜キャンパス
  • Year and Date: 2014-07-11 – 2014-07-11
• [Presentation] Activation of Fatigue Metabolic Pathway Induces Hepatic Inflammation in a Rat Model of Fatigue (2014)
  • Author(s): Kume, S., Yamato, M., Miyashige, Y., Nakano, M., Eguchi, A., Tamura, Y., Kataoka, Y.
  • Organizer: Metabolomics 2014
  • Place of Presentation: 山形県鶴岡市
  • Year and Date: 2014-06-23 – 2014-06-26
• [Presentation] Metabolome analysis for identifying biomarkers of Chronic Fatigue Syndrome (2014)
  • Author(s): Yamano, E., Kume, S., Yamato, M., Tajima, S., Hirayama, A., Fukuda, S., Kuratsune, H., Watanabe, Y., Soga, T., Kataoka, Y.
  • Organizer: Metabolomics 2014
  • Place of Presentation: 山形県鶴岡市
  • Year and Date: 2014-06-23 – 2014-06-26
• [Presentation] 水浸疲労負荷モデル動物の肝臓における疲労代謝回路の活性化と組織炎症 (2014)
  • Author(s): 久米慧嗣、大和正典、宮繁志治、中野真行、江口麻美、田村泰久、片岡洋祐
  • Organizer: 第10回 日本疲労学会総会・学術集会
  • Place of Presentation: 大阪・グランフロント大阪
  • Year and Date: 2014-05-30 – 2014-05-31
• [Presentation] メタボローム解析による慢性疲労症候群診断バイオマーカーの検討 (2014)
  • Author(s): 山野恵美、久米慧嗣、大和正典、田島世貴、福田早苗、倉恒弘彦、渡辺恭良、片岡洋祐
  • Organizer: 第10回 日本疲労学会総会・学術集会
  • Place of Presentation: 大阪・グランフロント大阪
  • Year and Date: 2014-05-30 – 2014-05-31
• [Presentation] エネルギー代謝の低下に着目した疲労動物モデルの作製と評価 (2014)
  • Author(s): 大和正典、久米慧嗣、金光華、宮繁志治、中野真行、江口麻美、田村泰久、片岡洋祐
  • Organizer: 第10回 日本疲労学会総会・学術集会
  • Place of Presentation: 大阪・グランフロント大阪
  • Year and Date: 2014-05-30 – 2014-05-31