研究課題
近年の研究により、脂肪組織の中にベージュ脂肪細胞と呼ばれる脱分極タンパク質(UCP-1)を発現しエネルギー消費を行う細胞が存在していることが明らかとなった。以前の我々の研究から、脂肪細胞の分化誘導時にHIF-1aの阻害剤3-(5'-hydroxymethyl-2'-furyl)-1-benzyli ndazole (YC-1)を投与すると、抗肥満・抗糖尿病に働くことが知られるアディポネクチンおよびUCP-1の発現が上昇することが明らかとなった。この結果は、分化誘導時にHIF-1aを制御すると脂肪細胞がベージュ細胞に分化することを示唆している。本年度の研究により、YC-1の処理により、脂肪細胞の分化に関与するperoxisome proliferator-activated receptor-gammaの発現も上昇することを見出した。HIF-1aは、脂肪細胞が分化する際に発現が上昇するが、YC-1は、この発現を分化初期の段階(～day4)では抑制し、後期(day8-10)になると逆に促進することが明らかとなった。この分化後期で発現上昇したHIF-1aはウエスタンブロット上の分子サイズが大きいため、翻訳後修飾を受けていると予想される。また、YC-1を分化した脂肪細胞に添加した場合には、アディポネクチンの発現が減少した。しかし、UCP-1の発現は上昇したことから、アディポネクチンに対するYC-1の効果は、分化中と分化終了後の脂肪細胞とで異なることが考えられる。さらに、HIF-1aの活性化剤であるDimethyloxaloylglycineを、脂肪細胞の分化誘導時に添加した場合、分化効率が減少した。以上のことから、脂肪細胞におけるアディポネクチンやUCP-1の発現には、HIF-1aの制御が関与していることが考えられる。
3: やや遅れている
本研究は、低酸素誘導因子(HIF-1a)を脂肪細胞特異的に欠損したマウスは、肥満しても良好な耐糖能を示すこと、培養脂肪細胞(3T3-L1)をHIF-1a阻害剤である3-(5'-hydroxymethyl-2'-furyl)-1-benzyli ndazole (YC-1)存在下で脂肪細胞に分化させると、アディポネクチンおよび脱共役タンパク質(UCP-1)の発現が上昇することから、HIF-1aと脂肪細胞の分化や機能の関係を明らかにすることを目的としている。培養細胞を用いた解析から、HIF-1aによるアディポネクチン、UCP-1制御メカニズムを明らかにし、最終的には、HIF-1aの遺伝子改変マウスを使用して、目的を達成することを考えている。当初、初年度から遺伝子改変マウスを用いて解析を行う予定としていたが、遺伝子改変マウスを飼育する環境の整備が遅れたため、現在のところ、当該マウスを用いた解析は行えていない。そのため、培養細胞を用いた解析を先行して行っている状況である。培養細胞を用いた解析から、HIF-1a阻害剤YC-1によるアディポネクチンおよびUCP-1制御に関する結果、HIF-1aの翻訳後修飾に関わる情報、脂肪の分化に重要な役割を果たすperoxisome proliferator-activated receptor-gammaの発現変化に関する結果、HIF-1a活性化剤Dimethyloxaloylglycine (DMOG)が脂肪細胞の分化誘導を阻害するなどの結果が得られてはいるが、マウスを用いた解析が遅れていることから、進捗状況をやや遅れているとした。
脂肪の分化におけるHIF-1aの役割、特にベージュ脂肪細胞への分化への関与について解析を行うため、初年度は、低酸素誘導因子(HIF-1a)遺伝子改変マウスの実験を行う予定であったが、飼育環境の整備・確保に時間がかかったため、動物実験に関しては予定通り進行できていない。しかしながら、現在では、遺伝子改変マウスを飼育する環境が整ったため、当該マウスを入手し、解析を行っていく予定である。特に、HIF-1a遺伝子改変マウスに高脂肪食を付加することにより肥満を誘発した際の脂肪細胞におけるUCP-1発現およびアディポネクチン発現について解析を行い、マウス個体においてのHIF-1aと脂肪細胞の機能との関係を解析していく予定である。これらの解析結果を基に、HIF-1aの機能とベージュ脂肪細胞への変化との関係を考察していく予定である。また、マウスを寒冷暴露した際の脂肪細胞の状態について、遺伝子改変マウスを用いて解析してく予定である。寒冷暴露の実験では、白色脂肪細胞だけでなく褐色脂肪細胞や骨格筋、肝臓等代謝に関連する組織に関しても解析を進めていく予定である。これらの解析から、HIF-1aの制御による脂肪細胞の分化や機能制御メカニズムを明らかとしていきたいと考えている。また、培養脂肪細胞を用いた解析も継続して行うことで、HIF-1aによるアディポネクチンおよびUCP-1の制御メカニズムを詳細に解析していく予定である。
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