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2021 年度 実績報告書

外因性ピルビン酸欠乏により誘導される細胞死のグルコース代謝異常の分子機序の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K16127
研究機関公益財団法人東京都医学総合研究所

研究代表者

八子 英司  公益財団法人東京都医学総合研究所, 疾患制御研究分野, 研究員 (00768880)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
キーワードピルビン酸 / 高グルコース / 細胞死 / PARP / 解糖系 / クエン酸回路
研究実績の概要

研究代表者は高グルコース・外因性ピルビン酸欠乏負荷により、短時間で広汎な細胞死が誘導されることを見出し、外因性ピルビン酸が高グルコース環境下において、解糖系-クエン酸回路フラックスの維持に重要であることを報告した (Yako et al, 2021)。本研究課題では、高グルコース・外因性ピルビン酸欠乏環境下における分子的・代謝的変化を解析し、Poly (ADP-ribose) polymerase (PARP)の活性化機構と解糖系-クエン酸回路の糖代謝制御機構を理解し、この細胞死の誘導メカニズムを明らかにすることを目的としている。PARP活性化による細胞死ではApoptosis-inducing factor (AIF)の核内移行が提唱されているが、本条件下ではAIFの核内移行は確認されなかった。また、Caspase 3/7の活性化も確認できなかった。これらのことから、本条件下ではネクローシス様の細胞死が誘導されることが推察された。
本条件下では、ミトコンドリア呼吸量の低下が確認されているがPARP阻害剤投与では改善が見られない。そのため、ピルビン酸からアセチルCoAを生成するPyruvate dehydrogenase (PDH)に着目した。PDH活性は、本環境下で顕著に減少し、PARP阻害剤存在下においても改善が見られなかった。PDH活性はPyruvate dehydrogenase kinase (PDK)により、PDHのリン酸化を介して抑制されている。そのため、PDK阻害剤により、細胞死が改善するか検討した。しかしながら、PDK阻害剤は、PARP阻害剤投与時においても細胞死を抑制しなかった。
これらのことから、高グルコース・外因性ピルビン酸欠乏環境下では、ネクローシス様な細胞死が誘導されること、ミトコンドリア呼吸量の低下にはPDH活性の減少が関与することが示唆された。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Role of pyruvate in maintaining cell viability and energy production under high-glucose conditions2021

    • 著者名/発表者名
      Yako Hideji、Niimi Naoko、Kato Ayako、Takaku Shizuka、Tatsumi Yasuaki、Nishito Yasumasa、Kato Koichi、Sango Kazunori
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-021-98082-w

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Exogenous pyruvate maintains glycolysis-TCA cycle flux through PARP-dependent and independent cascades under high-glucose condition2022

    • 著者名/発表者名
      Hideji Yako, Kazunori Sango
    • 学会等名
      第99回日本生理学会大会
  • [学会発表] 高グルコース・外因性ピルビン酸欠乏環境下での解糖系変動に対するHIF1αと2-オキソグルタル酸の検証2021

    • 著者名/発表者名
      八子 英司,加藤 文子,新見 直子,高久 静香,加藤 宏一,三五 一憲
    • 学会等名
      第64回日本糖尿病学会年次学術集会
  • [学会発表] 高グルコース・外因性ピルビン酸環境下で誘導されるシュワン細胞死と解糖系-TCA回路フラックス減少におけるPARPの関与2021

    • 著者名/発表者名
      八子 英司,加藤 文子,新見 直子,高久 静香,加藤 宏一,三五 一憲
    • 学会等名
      第36回日本糖尿病合併症学会
  • [備考] 高グルコース環境下における外因性ピルビン酸の機能

    • URL

      https://www.igakuken.or.jp/topics/2021/0923.html

  • [備考] EurekAlert News Release

    • URL

      https://www.eurekalert.org/news-releases/932911

URL: 

公開日: 2022-12-28  

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