Study on structure-function relationships of sphingolipids

• Project/Area Number: 22K05505
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38050:Food sciences-related
• Research Institution: Obihiro University of Agriculture and Veterinary Medicine
• Principal Investigator: 山下 慎司 帯広畜産大学, 畜産学部, 准教授 (90531434)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: スフィンゴ脂質 / 腸管 / セラミド / グルコシルセラミド / 消化器官

Outline of Research at the Start

セラミド骨格を特徴とするスフィンゴ脂質は食品の由来により極性基の異なる様々なクラスが存在する。本研究では、食品の由来により異なるスフィンゴ脂質クラスが大腸の炎症等に及ぼす影響を培養腸細胞と大腸疾患モデル動物を用い調査する。とくに細胞試験では、各種脂質クラスとそれらの消化分解物による効果を比較するとともに、脂肪酸などの極性基以外の構造の違いに焦点をあて、その作用機構を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

セラミド骨格を特徴とするスフィンゴ脂質は食品の由来により極性基の異なる様々なクラスが存在する。我々は植物に由来するブドウ糖の結合したグルコシルセラミド（GlcCer）摂取が炎症関連大腸疾患に対する予防効果を示し、セラミド骨格およびGlcCerそのものが重要な働きを持つことを報告してきた。本研究では、食品の由来により異なるスフィンゴ脂質クラスが大腸の炎症等に及ぼす影響を培養腸細胞と大腸疾患モデル動物を用い調査する。
今年度は大腸疾患のひとつとして大腸異常腺窩巣（ACF）に対する各種スフィンゴ脂質の効果を比較した。ACFは1,2-ジメチルヒドラジン（DMH）をBALB/ｃマウスに腹腔内注射することにより誘導した。実験１では、極性基としてリン酸コリンを持つスフィンゴミエリン（SM）とアミノエチルホスホン酸を持つセラミドアミノエチルホスホン酸（CAEP）を比較した。それぞれのスフィンゴ脂質は卵黄とタコから精製を行った。実験２では、キノコから調製されたGlcCerとセラミドを比較した。
実験１において、DMH処理はマウス大腸においてACFを形成し、SMまたはCAEPの摂取はACF形成を抑制した。その抑制効果はSMがCAEPより強かった。また、DMH処理はマウス大腸粘膜における炎症及びアポトーシスを誘導し、SMまたはCAEPの摂取はそれらの誘導を抑制した。ACFと同じく、その抑制効果はSMがCAEPより強かった。実験２において、GlcCerまたはセラミド摂取はDMH処理により誘導されるACF形成を抑制し、その抑制効果は同程度であった。一方、DMH処理により誘導される炎症及びアポトーシスに対し、GlcCer摂取は抑制効果を示したが、セラミド摂取はほとんど抑制しなかった。実験１と２から、in vivoにおいて、スフィンゴ脂質の腸管における食品機能性は、その極性基に依存する可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

研究計画通り、極性基の異なる４つのスフィンゴ脂質を用いた動物実験を行い、興味深い結果を得ることができた。また、その結果のひとつを論文投稿し掲載されていることから、概ね順調に進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

基本的に当初の研究計画に則り、研究を遂行する。

Research Products

• [Journal Article] Dietary Fungal Glucosylceramide and Ceramide Reduce the Formation of Aberrant Crypt Foci in 1,2-Dimethylhydrazine-Treated Mice: Differences in the Role of Glucosylceramide and Ceramide (2023)
  • Author(s): Yamashita, Shinji; Tsuruma, Tomoya; Honda, Taiga; Hashimoto, Syun; Kaneda, Syogo; Ezure, Takahiro; Kubota, Tomoyoshi; Yumoto, Emi; Miyashita, Kazuo; Koga, Jinichiro; Kinoshita, Mikio
  • Journal Title: ACS Food Science and Technology Volume: 3 Issue: 1 Pages: 85-91
  • DOI: 10.1021/acsfoodscitech.2c00290
  • Peer Reviewed / Open Access