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脂肪酸組成とミトコンドリアの品質制御から疾患予防・治療に迫る

研究課題

研究課題/領域番号 22K11696
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分59040:栄養学および健康科学関連
研究機関群馬大学

研究代表者

松井 弘樹  群馬大学, 大学院保健学研究科, 准教授 (20431710)

研究分担者 須永 浩章  群馬大学, 大学院医学系研究科, 研究員 (10760077)
横山 知行  群馬大学, 大学院保健学研究科, 教授 (70312890)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード脂肪酸組成 / ミトコンドリア / マイトファジー / 疾患モデル / 疾患予防
研究開始時の研究の概要

脂肪酸は食事由来の中性脂肪の分解や糖質から合成され、生体のエネルギー源や細胞膜の構成成分として利用される。この脂肪酸の質的変化が心血管系疾患をはじめとする生活習慣病の発症・進展に関わることが示唆されている。本研究では、脂肪酸組成とその調節酵素であるElovl6に着目し、心臓、肝臓、腎臓、筋肉などエネルギー代謝の盛んな臓器・組織におけるミトコンドリアの品質維持、病態の発症や進展に及ぼす影響について、疾患モデル動物や臨床検体の解析より明らかにする。栄養素としての脂肪酸が、共通の細胞内器官であるミトコンドリアへ及ぼす影響を明らかにすることで、新たな生活習慣病予防・治療戦略の構築につながる。

研究実績の概要

我々はこれまで、脂肪酸伸長酵素Elovl6による脂肪酸組成の変化が、ミトコンドリアの選択的分解(マイトファジー)に重要なParkinの発現誘導を介して、マイトファジーとミトコンドリアの品質維持に影響し、心不全の病態を制御することが明らかにしてきた。そこで、リピドミクス解析を行ったところ、Elovl6による直接的な反応に関わるパルミチン酸、ステアリン酸のみならず、細胞膜リン脂質のホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミンの組成が変化すること、さらにこの膜リン脂質組成における特定の脂肪酸Xが、Parkinのタンパク発現誘導を著明に誘導することが分かり、この脂肪酸Xが心不全の病態抑制に深く関与する可能性を明らかにした。
ミトコンドリアは生体エネルギーを作り出し、そのエネルギー基質である脂肪酸との関連は密接である。また、Elovl6は脂質代謝の盛んな様々な臓器に発現が見られることから、全身Elovl6欠損マウスの各臓器(肝臓、骨格筋、腎臓、脳、脂肪組織etc.)において、Parkinの発現やマイトファジーの解析を行った結果、腎臓においてもParkinの発現誘導が認められることを明らかにした。そこで、Elovl6欠損マウスに急性腎障害モデルの処置を施したところ、腎臓の中で代謝がもっとも盛んな近位尿細管の病態に大きく影響を与えることが明らかとなった。
現在、他の臓器でも、Elovl6の欠損に伴うParkinの発現誘導の傾向を明らかにしており、各臓器に特異的なElovl6欠損マウスの作成と脂質組成の解析、疾患モデルの作成による病態との関連性について検討を進めている。さらに、Parkinの発現を制御する脂肪酸Xの投与により、各臓器における病態改善効果が見られるかについても検討を進めている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

Elovl6の欠損におけるParkinの発現誘導およびそれを誘導する脂質分析、疾患モデルによる病態との関連性など、着実に研究計画は進んでおり、順調に成果も得られている。

今後の研究の推進方策

Elovl6の欠損により腎臓におけるParkinの発現誘導が見られ、急性腎障害の病態への影響が認められたことから、現在、近位尿細管上皮細胞特異的Elovl6欠損マウスを作成を進め、脂肪酸組成とParkin、マイトファジーと病態との解析を進めている。さらに、近位尿細管上皮細胞の脂質組成を外因性、内因性の両面から変化させることで、急性腎障害の病態に影響が出てくるかも併せて、検討を行っていく予定である。
その他の臓器・細胞においても、Parkinのタンパク発現と脂質組成の解析、疾患モデルの作成による病態との関連性について検討を進めている。また、各臓器において脂質組成に特徴があり、Elovl6の発現変化によって影響を受ける脂肪酸組成に違いが生じていることから、Parkinの発現、マイトファジーを制御する責任脂質を臓器ごとに検証を行っていく。それに伴い、病態の予防・治療に効果的な脂質組成の制御や投与方法なども検討を行っていく予定である。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (9件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Empagliflozin induces the transcriptional program for nutrient homeostasis in skeletal muscle in normal mice2023

    • 著者名/発表者名
      Kawakami Ryo、Matsui Hiroki、Matsui Miki、Iso Tatsuya、Yokoyama Tomoyuki、Ishii Hideki、Kurabayashi Masahiko
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 号: 1 ページ: 18025-18025

    • DOI

      10.1038/s41598-023-45390-y

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Pathophysiologic Contributions of Visceral Adiposity to Left Ventricular Diastolic Dysfunction2023

    • 著者名/発表者名
      Nagata Reika、Obokata Masaru、Matsui Miki、Matsui Hiroki、Seki Yuko、Igarashi Takamichi、Sunaga Hiroaki、Kawakami Ryo、Harada Tomonari、Kagami Kazuki、Saeki Hiroshi、Shirabe Ken、Iso Tatsuya、Ishii Hideki
    • 雑誌名

      Journal of Cardiovascular Development and Disease

      巻: 10 号: 6 ページ: 247-247

    • DOI

      10.3390/jcdd10060247

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ketone body and FGF21 coordinately regulate fastibg-induced oxidative stress response in the heart2022

    • 著者名/発表者名
      Ryo Kawakami, Hiroaki Sunaga, Tatsuya Iso, Ryosuke Kaneko, Norimichi Koitabashi, Masaru Obokata, Tomonari Harada, Hiroki Matsui, Tomoyuki Yokoyama, Masahiko KUrabayashi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1 ページ: 7338-7338

    • DOI

      10.1038/s41598-022-10993-4

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Exploration of fatty acid composition regulating the expression of mitophagy-related protein Parkin in cardiomyocytes.2024

    • 著者名/発表者名
      Hana Yokomachi, Hiroki Matsui, Hiroaki Sunaga, Yuka Sugiura, Tatsuya Iso, Norimichi Koitabashi, Takashi Matsuzaka, Hitoshi Shimano, Hideki Ishii, Tomoyuki Yokoyama, Masahiko Kurabayashi
    • 学会等名
      第88回日本循環器学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Long-chain Fatty Acid Elongase, Elovl6, Exacerbates Acetaminophen-Induced Acute Kidney Injury2024

    • 著者名/発表者名
      Yuka Sugiura, Hiroki Matsui, Hiroaki Sunaga, Hana Yokomachi, Tatsuya Iso, Norimichi Koitabashi, Takashi Matsuzaka, Hitoshi Shimano, Hideki Ishii, Masahiko Kurabayashi, Tomoyuki Yokoyama
    • 学会等名
      第88回日本循環器学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 須永 浩章, 松井 弘樹, 古川 希, 川上 亮, 磯 達也, 小板橋 紀通, 横山 知行, 石井 秀樹, 倉林 正彦2023

    • 著者名/発表者名
      心臓線維芽細胞における脂肪酸伸長酵素Elovl6が圧負荷に伴う心臓リモデリングに及ぼす役割
    • 学会等名
      第30回日本未病学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 心臓線維芽細胞における脂肪酸伸長酵素Elovl6が圧負荷に伴う心臓リモデリングに及ぼす役割2023

    • 著者名/発表者名
      横町 羽南, 松井 弘樹, 須永 浩章, 忠木 沙耶香, 古川 希, 川上 亮, 磯 達也, 小板橋 紀通, 松坂 賢, 島野 仁, 倉林 正彦, 石井 秀樹, 横山 知行
    • 学会等名
      第70回北関東医学会総会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] アセトアミノフェン誘導性急性腎障害におけるElovl6の病態生理的意義の解明2023

    • 著者名/発表者名
      杉浦 有香, 松井 弘樹, 須永 浩章, 磯 達也, 松坂 賢, 島野 仁, 倉林 正彦, 石井 秀樹, 横山 知行
    • 学会等名
      第70回北関東医学会総会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Inflammatory cytokine production by visceral fat in heart failure with preserved ejection fraction.2023

    • 著者名/発表者名
      Reika Nagata, Masaru Obokata, Hiroki Matsui, Hiroaki Sunaga, Ryo Kawakami, Tomonari Harada, Tatsuya Iso, Tomoyuki Yokoyama, Hideki Ishii
    • 学会等名
      第87回日本循環器学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Deletion of fatty acid synthase in vascular smooth muscle cells attenuates neointima formation after vascular injury in mice.2023

    • 著者名/発表者名
      Yuki Satoh, Hiroki Matsui, Hiroaki Sunaga, Ryo Kawakami, Tatsuya Iso, Hiedeki Ishi, Tomoyuki Yokoyama, Masahiko Kurabayashi
    • 学会等名
      第87回日本循環器学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Comparison between urinary fatty acid binding protein 1 and neutrophil gelatinase-associated lipocalin in acetaminophen-induced acute kidney injury in mice.2023

    • 著者名/発表者名
      Rina Tanabe, Hiroki Matsui, Ryo Kawakami, Tomoyuki Yokoyama, Masahiko Kurabayashi, Hideki Ishii, Tatsuya Iso
    • 学会等名
      第87回日本循環器学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Genetic deletion of Elovl6 in cardiac fibroblast attenuates fibrotic response during pressure overload in mice.2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Sunaga, Hiroki Matsui, Sayaka Tadaki, Yogi Umbarawan, Nozomi Furukawa, Ryo Kawakami, Tatsuya Iso, Norimichi Koitabashi, Takashi Matsuzaka, Hitoshi Shimano, Tomoyuki Yokoyama, Hideki Ishii, Masahiko Kurabayashi
    • 学会等名
      第87回日本循環器学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] 群馬大学大学院保健学研究科 生体情報検査科学講座 横山・松井研究室

    • URL

      http://heart.health.gunma-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [備考] 群馬大学大学院保健学研究科 生体情報検査科学講座 横山・松井研究室

    • URL

      http://heart.health.gunma-u.ac.jp

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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