遺伝子改変動物を用いたTCA回路遮断がもたらすエネルギー代謝への影響の検討

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14571084
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 曽根 博仁 筑波大学, 臨床医学系, 講師 (30312846)
• 研究分担者: 島野 仁 筑波大学, 臨床医学系, 講師 (20251241) ; 豊島 秀男 筑波大学, 臨床医学系, 講師 (20197966)
• キーワード: TCA回路 / 遺伝子改変動物 / ノックアウトマウス / クエン酸合成酵素 / グルコース負荷試験 / アセト酢酸 / インスリン抵抗性

研究概要

糖尿病を初めとするエネルギー代謝異常症に対する根本的解決策を探るためには、糖・脂質・タンパク代謝を含む最も基本的なエネルギー産生経路であり、極めて高いエネルギー産生効率を有するTCA回路の意義を再検討する必要がある。最も確実かつ効率的にTCA回路を阻害する標的として、回路開始点でアセチルCoAとオキサロ酢酸からクエン酸を産生する不可逆反応の律速酵素、クエン酸合成酵素(Citrate Synthetase ; CS)遺伝子を選択し、そのノックアウト(KO)マウスを作成した。
その結果ホモ欠損マウス(-/-)は胎生致死であることが確認された。ヘテロ欠損マウス(+/-)については、CS遺伝子発現は、RNA・タンパク・酵素活性の各レベルで+/+の約1/2であることが判明し、TCA回路の効率に大きな修飾が加わっていることが確認されたので、ヘテロ欠損マウス(+/-)と野生型(+/+)の比較を行った。
両者は、通常食飼育では生後一年間、生存率、体重・血圧・空腹時血糖・空腹時インスリン(IRI)値・血清脂質・肝機能・腎機能・基礎代謝量などに有意差を認めなかった。しかし+/-では安静時呼吸商が有意に低値、血中アセト酢酸値が有意に高値を示し、消費エネルギーに脂質の占める割合が相対的に高いことが示唆された。
2ヶ月の高糖高脂肪食飼育でも両者には体重差はなく、経静脈グルコース負荷試験(ivGTT)およびインスリン負荷試験時の血糖反応も両群間で有意差がなかったが、+/-は+/+と比較して、ivGTTにおける血中IRI値反応が著しく低いことが判明した(p<0.05)。すなわち+/-は、高エネルギー食負荷状態において、IRI分泌低反応にも関わらず、耐糖能自体は悪化していなかった。その機序については現在解析中であるが、糖代謝におけるTCA回路の意義解明や、過食下のインスリン抵抗性形成機序の解明に有用なモデルであると考えられた。

研究成果

• [文献書誌] Sone H, et al.: "Statins downregulate ATP binding cassette transporter A1 gene expression in macrophages"Biochem Biophys Res Commun. 316. 790-794 (2004)
• [文献書誌] Sone H, et al.: "Energy intake and obesity in Japanese patients with type 2 diabetes"Lancet. 363. 248-249 (2004)
• [文献書誌] Sone H, et al.: "Obesity and type 2 diabetes in Japanese patients"Lancet. 361. 85 (2003)
• [文献書誌] Sone H, et al.: "Physiological changes in circulating mannose levels in normal, glucose-intolerant, and diabetic subjects"Metabolism. 52. 1019-1027 (2003)
• [文献書誌] Sone H, et al.: "The Long-Term Effects of Self-Management Education For Patients with Type 2 Diabetes on Glycemic Control"Diabetes Care. 25. 2115-2116 (2002)
• [文献書誌] Sone H, et al.: "Acetyl-coenzyme A synthetase is a lipogenic enzyme controlled by SREBP-1 and energy status"Am J Physiol. 282. E222-E230 (2002)
• [文献書誌] 曽根博仁: "糖質の栄養生化学.新体系看護学2栄養生化学"脊山洋右他編、メジカルフレンド社. 19 (2002)