食餌由来グルタミン酸の食餌制限における役割

• 研究課題/領域番号: 21K17698
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分59040:栄養学および健康科学関連
• 研究機関: 東北大学 (2022); 京都大学 (2021)
• 研究代表者: 原田 綾乃 東北大学, 加齢医学研究所, 助教 (50836674)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 中途終了 (2022年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 食餌制限 / グルタミン酸 / 栄養 / グルタミン酸トランスポーター / 腸管 / 老化

研究開始時の研究の概要

様々な生物種において食餌制限は、寿命延伸効果をもたらすことが広く知られている。申請者は、ショウジョウバエの腸管において、食餌制限によって複数の膜貫通型トランスポーターの発現が特異的に上昇することを見出しており、その中でもグルタミン酸トランスポーターが寿命の制御に関与することが示唆されている。本研究では、グルタミン酸トランスポーターの役割や腸管から取り込まれたグルタミン酸の代謝や利用について着目し、栄養吸収からみた食餌制限の作用機序の理解を目指す。

研究実績の概要

本研究では、食事制限(Dietary restriction; DR)の作用機序の理解を目指し、ショウジョウバエの腸管における解析から明らかとなった２つのグルタミン酸トランスポーターに注目し解析を進めてきた。これらのグルタミン酸トランスポーターは、高栄養（Adlibitum; AL）条件下では、加齢に伴って発現が低く、DR条件下では高い発現を維持していた。遺伝学的手法を用いることで、腸管特異的にそれぞれのグルタミン酸トランスポーターのノックダウンを行ったところ、DR依存的な寿命延伸が短縮しており、グルタミン酸トランスポーターのDR依存的な寿命延伸効果への関与が明らかとなった。また、食餌由来のグルタミン酸の効果として、タンパク質源である酵母を餌から抜いた (0% yeast; 0YE) へグルタミン酸を添加 (0YE+Glu) すると減弱した寿命や自発活動量が大幅に回復するという結果が得られた。他の非必須アミノ酸添加実験と比較しても減弱した寿命のグルタミン酸添加による有意な回復が認められた。
本年度は、食餌由来のグルタミン酸の効果に関する解析をさらに進めた。グルタミン酸を添加することで、体内への脂肪蓄積の増加が見られたため、脂肪酸から合成されるトリグリセリドの定量を行ったところ、0YE+Glu条件下では増加傾向が確認された。また、飢餓耐性実験を行ったところ、0YE+Glu条件下で飼育した個体は、0YE条件下で飼育した個体に比べ飢餓耐性が増加するという結果が示された。これらの結果から、体内に取り込まれた食餌由来のグルタミン酸における脂肪合成、エネルギー産生の進行が示唆された。これはDR依存的な寿命延伸効果の一つとして明らかとなっている脂肪合成の役割と一致しており、グルタミン酸におけるDR作用機序の一つとして示唆された。