| 研究課題/領域番号 |
21K05909
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分42010:動物生産科学関連
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| 研究機関 | 日本獣医生命科学大学 |
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研究代表者 |
江草 愛 日本獣医生命科学大学, 応用生命科学部, 准教授 (90521972)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | カルノシン / ノックアウトマウス / 運動 / 脂質代謝 / 骨格筋 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、骨格筋と大脳・嗅球に特異的に存在するカルノシンの生理的役割について、運動時のエネルギー代謝の面から明らかにすることを目的とする。脊椎動物の骨格筋に多く含まれるカルノシンは抗疲労効果や認知機能改善効果が報告されており、機能性表示食品にも登録されている。しかし、生体における役割については未だ不明な点が多い。そこで、カルノシンを高生産する骨格筋細胞、あるいはカルノシンを全く産生できない遺伝子欠損マウスを用いて、エネルギー物質であるATPを産生する補助的因子としてのカルノシンの働きを明らかにすることを目的とした。これにより、カルノシンが存在することで持久的な運動が可能になる理由を解明する。
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| 研究実績の概要 |
令和5年度は、カルノシン合成酵素遺伝子欠損(KO)マウスを用いて、流水式強制遊泳による高強度運動負荷の後、速やかに摘出した筋肉を用いて、酸化的リン酸化に関わる物質（ATPやADP、クレアチンとクレアチンリン酸）と脂質代謝に関わる遺伝子FABP3やACAD-L、PDK4、PGC-1α、PPARδを測定した。
KO型あるいはその対照となるヘテロ型の20週齢雄性マウスを、水温34℃、流量8m/分の条件下で疲労困憊（鼻先が水面に出なくなって5秒）になるまで泳がせ、速やかに前脛骨筋を採取した。疲労困憊に至る時間は、KO型でヘテロ型の約1/3であった。運動直後の骨格筋のFABP3遺伝子発現量はKO型がヘテロ型より2倍高く、この他ACAD-L(アシルCoAデヒドロゲナーゼ)の遺伝子発現量も同様にヘテロ型の2倍発現量が多かった。一方、PPARδ遺伝子はKO型で2割ほど低い値を示した。この他の遺伝子に違いは認められなかった。
当初、カルノシンはクレアチン存在下でFABP3を介して脂質酸化に働くことを期待して実施したが、KO型でFABP3の遺伝子発現量が高く、脂肪酸の分解や代謝に関わるACAD-LならびにPPARδの発現量も高くなり、当初の予想と異なる結果となった。KO型マウスでは、酸化的リン酸化反応に関わるNADH量が野生型の1.3倍ほど多く存在していたことからも、カルノシンKOマウスをつかった実験においては、高強度運動時においてカルノシンが脂質のβ酸化を介してATP産生能を上昇させる手掛かりを見つけられなかった。
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