2015 Fiscal Year Annual Research Report
骨格筋量調節におけるβ-カロテンの役割と新規分子機構の解明
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26660117
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
山地 亮一 大阪府立大学, 生命環境科学研究科(系), 教授 (00244666)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩田 晃 大阪府立大学, 総合リハビリテーション学部, 准教授 (90382241)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 分子栄養学 / β-カロテン / 骨格筋 / BCMO1 / レチノイン酸受容体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高齢者は自立した健全な生活を送るための対策として、骨格筋量を維持・増加する必要がある。本研究は、骨格筋量の維持・増加を機能性食品成分でサポートするというコンセプトで、プロビタミンAであるβ-カロテンがマウスの筋量を増加する作用を持つことを見いだした。本研究ではβ-カロテン摂取により量的に増加した骨格筋の特徴とβ－カロテンが筋量を増加する分子機構を明らかにすることを目的とした。
β-カロテン摂取させたマウスでは下肢の等尺性収縮力が増加し、ヒラメ筋においては重量も筋線維のサイズも増加（筋肥大）した。単離したヒラメ筋の単収縮力は増加傾向にあり、強縮力は有意に増加した。また単位面積あたりの強縮力には変化がなかったことからヒラメ筋が機能性のある肥大をしたことが判明した。タンパク質合成促進因子であるインスリン様成長因子1の発現が増加し、タンパク質合成量が増加していた。一方、筋タンパク質分解に寄与するユビキチン化タンパク質の量が低下していたことから、筋タンパク質の合成促進と分解抑制により筋量が増加することが示唆された。さらにβ－カロテンが筋量を増加する分子機構を検討した。in vitroの実験から筋肉の細胞では３つのレチノイン酸受容体（RAR）アイソフォームが発現しており、ノックダウン実験からRARγが骨格筋細胞での主要なRARであることが判明した。マウスのヒラメ筋のRARγをノックダンするとβ－カロテンによる筋量増加は認められなかった。またβ－カロテンをレチナールに代謝する酵素であるβ-カロテン15,15´-モノオキゲナーゼ1（BCMO1）をノックアウトしたマウスを作製し、β－カロテンを摂取させてもヒラメ筋の重量が増加したことからβ－カロテンの代謝物であるレチノイン酸がRARを活性化するという従来の分子機構と異なり、β－カロテン自体がRARを活性化する新規分子機構の存在が示唆された。
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