| 研究課題/領域番号 |
23K24765
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| 補助金の研究課題番号 |
22H03508 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分59040:栄養学および健康科学関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
林 良敬 名古屋大学, 環境医学研究所, 教授 (80420363)
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| 研究分担者 |
堀 美香 名古屋大学, 環境医学研究所, 講師 (60598043)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2027-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2026年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2025年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2024年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2023年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2022年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
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| キーワード | 糖新生 / 糖尿病 / 肝小葉 / グルカゴン / アミノ酸 / 代謝制御 / ランゲルハンス島 / 骨格筋 / Zonation / 動物モデル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
生体の主要構成要素である蛋白質を構成するアミノ酸の代謝制御機構は、生体の主要なエネルギー源である糖代謝制御機構と比べて未解明の部分が多い。細胞レベルではオートファジーによるタンパク質分解・アミノ酸再利用の制御機構などについて解明が進んでいるものの、器官・臓器・個体レベルの知見は非常に少ない。本研究ではアミノ酸の血中濃度や代謝産物の呼気への排出速度の測定などをはじめとする多角的・包括的な解析を展開して個体レベルにおけるアミノ酸代謝制御機構ならびに同機構における膵島-肝臓間連関を始めとした臓器連関の実態解明への道を切り開きたい。
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| 研究実績の概要 |
アミノ酸は生体の主要構成成分であるタンパク質の構成要素であり、その血中濃度は通常の栄養摂取条件のもとでは一定範囲に保たれている。しかしながら、臓器・個体レベルにおけるアミノ酸代謝の制御機構・恒常性維持機構の解明はほとんど進んでいない。タンパク質を構成要素となる一方で、アミノ酸からアミノ基が除去された代謝産物（例：セリンが脱アミノ化されればピルビン酸が生じる）は、主に肝臓においてブドウ糖へと変換され、肝静脈を経て全身へ放出される。我々は糖新生・特にアミノ酸の糖新生基質への転換において膵臓ランゲルハンス島α細胞から分泌されるグルカゴンが極めて重要な役割を果たすことを明らかとしてきた。
2022年度までにグルカゴン遺伝子欠損動物と対照群に対して高蛋白質食を負荷し血中アミノ酸濃度や肝臓の遺伝子発現解析を行い、その結果を論文・学会等で報告してきた。グルカゴン遺伝子欠損動物はもとより高アミノ酸血症を呈するが、高蛋白質食を負荷するとグルタミン、アラニンの血中濃度はそれぞれ4mM、7mM程度と著しく上昇する（対象群においては通常食・高蛋白質食群のいずれにおいても0.4mM、0.6mM程度）。この結果から、グルカゴンが血中アミノ酸濃度の恒常性維持において必要不可欠の役割を果たすことが明確となった。一方でロイシン・イソロイシン・バリンといった分枝鎖アミノ酸はグルカゴン遺伝子欠損動物に比較すると上昇の度合いは少ないが対象群においても上昇が認められ、分枝鎖アミノ酸の代謝においてグルカゴンに応答しない臓器である筋肉が相対的に重要な役割を果たしていることを反映していることを示す結果と考えられる。
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| 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
グルカゴン遺伝子欠損動物と対照群に対して高蛋白質食を負荷し血中アミノ酸濃度や肝臓の遺伝子発現解析を行い、グルカゴンが血中アミノ酸濃度の恒常性維持において必要不可欠の役割を果たすことを明確にすることができた。また、グルカゴンに応答しない臓器であるとされている筋肉についても、グルカゴン遺伝子欠損動物と対照群の差の解析が進んでいる。これに合わせて、今後の研究の推進方策に記載したように、次段階への準備もある程度整いつつあることから、概ね順調に進展していると総合的に判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
通常食・高蛋白質食負荷が肝臓の遺伝子発現に与える影響を解析するとともに、領域特異的マーカーの候補となる蛋白質に対する抗体を用いた免疫組織化学解析を進める。これと並行して13C化合物を動物に投与して13CO2の排出を解析する呼気試験により、投与物質の代謝をモニタリングすることができるか検証を進める。
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