2014 Fiscal Year Research-status Report

運動による肝臓の代調節機構およびIL-6/STAT3/FGF21の役割の解明

Research Project

Project/Area Number	26860690
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	小林正稔東京大学, 医学部附属病院, 助教 (30396725)
Project Period (FY)	2014-04-01 – 2016-03-31
Keywords	運動 / 肝臓
Outline of Annual Research Achievements	本研究は運動が肝臓の糖代謝や脂質代謝を改善させるメカニズムを明らかにすること、特に運動によって骨格筋から分泌されるIL-6と、肝臓で代謝を改善させる分子の一つであるSTAT3、およびFGF21機能に着目して、運動による肝臓の代謝調節機構を明らかにすることを目的として計画した。そして将来的には、これらの分子および作用経路の治療標的としての可能性を検討し、運動模倣薬の端緒を見出すことを目指している。 H26年度我々は、運動が肝臓のIRS-2を上昇させせると同時に、STAT3のリン酸化が亢進しすること、また肝臓のFGF21の発現が運動によって増加すること、またこれがあらかじめIL-6の中和抗体の投与によりキャンセルされることについて、より詳細なデータを集積した。そして、運動によって増加するIL-6による肝臓の代謝改善作用が、STAT-3を介する可能性を検証するため、アルブミンプロモーター下にCreレコンビナーゼを発現するマウスと、STAT3のFloxマウスをかけあわせて、肝臓特異的STAT3欠損マウスを作成した。このマウスを運動させ、肝臓における糖代謝および脂質代謝への影響をみると同時に、FGF21のmRNAおよび蛋白の変化を現在検討中である。また、前述実験系では、生下時より遺伝子が欠損するため、様々な代償的な代謝変化の結果のみを見る可能性があるため、STAT3のFloxマウスにCreレコンビナーゼを発現させるアデノウイルスを静注し、比較的急速に肝臓特異的なSTAT3を欠損させた上で、運動実験を行うことにより、二次的な代謝変化をある程度排除した検討も同時進行させている。また、in vitroにおいては、ラット肝芽腫細胞をレコンビナントIL-6で刺激することにより、糖代謝・脂質代謝の変化にあわせて、FGF21のmRNAおよび蛋白レベルの変化を検討中である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 本研究では、運動による骨格筋における作用が、肝臓に与える代謝をみるという、in vivoにおける実験が中心となっている。今回、研究の端緒となる初期データは得られていたものの、マウスの運動による効果は、負荷（トレッドミルの勾配、速度）や負荷の継続時間および、負荷後から解析までの時間など、およびマウスの週齢等、様々な条件によって異なり、また実際、データのばらつきも多かった。そこで、解析に最も適した条件、および再現性が安定して得られる条件を確立するため、あえて慎重な検討を行ったうえで、研究をすすめている。
Strategy for Future Research Activity	現在検討中の、Alb-Cre:STAT3-FloxマウスおよびCre発現アデノウイルス静注STAT3-Floxマウスを用いた運動実験の解析をすすめ、糖代謝や脂質代謝の変化に伴い、FGF21がどのように変化しているか、およびどの程度寄与しているか、データを統合して、検討する。 In vitroにおいては、培養肝細胞株や、初代肝細胞に対して、IL-6で刺激することにより、細胞の代謝とFGF21がどのように変化するか検討をすすめる。またSTAT3のgain of functionおよびloss of functionの実験を、Constitutively Active STAT3（CA-STAT3）や、Dominant Negative STAT3（DN-STAT3）を発現するアデノウイルスを用いて検討する。loss of functionの実験については、Alb-Cre:Stat3-floxマウスからの初代培養肝細胞や、Stat3-floxマウスから初代培養肝細胞にCre発現ウイルスを感染させてSTAT3を欠損させた細胞による実験系でも適宜検討を行う。さらに、骨格筋からのIL-6を含む液性因子が、肝臓の代謝を変化させるより生理的な条件を再現させる実験として（或はIL-6単独での変化が乏しい場合）、レコンビナントIL-6による刺激だけでなく、培養骨格筋細胞株（C2C12細胞など）との共培養、または骨格筋細胞の培養上清（conditioned media）の添加実験を考慮する。また、我々はデータベース検索から、FGF21のプロモーター領域に複数のSTAT3結合モチーフを見出しており、リン酸化されたSTAT3がFGF21の転写を調節している可能性がある。STAT3によるFGF21の転写制御は未だ報告されていないため、これを検証する。FGF21のプロモーター領域をクローニングし、プロモーターアッセイを行う予定である。