2015 Fiscal Year Annual Research Report
海洋性カロテノイドによる脂肪細胞の褐色化を介したメタボリック症候群予防機構の解明
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15H04545
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
細川 雅史 北海道大学, 水産科学研究科(研究院), 准教授 (10241374)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡松 優子 北海道大学, (連合)獣医学研究科, 講師 (90527178)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 海洋性カロテノイド / 脂肪組織 / ミトコンドリア / エネルギー代謝 / 褐色化 / UCP1 / フコキサンチン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、海洋性カロテノイドによるミトコンドリア因子の発現誘導を介した脂肪組織のエネルギー消費活性化機構の解明を目的として研究を進めた。
1, 高脂肪食の投与により食餌性肥満を誘導したC57BL/6Jマウスに対し、フコキサンチンが白色脂肪組織（WAT）の増大を抑制した。褐色脂肪組織（BAT）において、UCP1に加え、PGC-1αやチトクロームCなどのミトコンドリア因子の発現がみられた。また、WATにおいてもミトコンドリア因子の発現誘導が認められ、食餌性肥満モデルにおける脂肪組織の褐色化を確認した。2, 褐色脂肪細胞および白色脂肪細胞株を用いたUCP1の発現誘導系を確立した。その条件下で、フコキサンチンの生体内代謝物であるフコキサンチノールによるUCP1 ｍRNAの発現誘導を見出した。3, WATでの褐色化誘導機構を解明するため、寒冷刺激やアドレナリンβ3受容体アゴニストを用いたprogenitor細胞の増殖およびマクロファージの遊走の関与を評価する実験系を確立した。4, 脂肪組織の褐色化誘導に関わる機構として、フコキサンチン投与によるアドレナリン経路の活性化を示唆する結果を得た。5, 糖尿病/肥満KK-Ayマウスにフコキサンチンを経口投与し呼気分析にて脂質、糖代謝への影響を調べた結果、糖代謝の改善と日周リズムの正常化が示唆された。6, 深所性緑藻のモツレミルより抽出したシホナキサンチンが糖尿病/肥満マウスのWAT中にUCP1およびPGC-1αの発現を誘導し、褐色化を誘導することが推察された。また、血糖値の低下に加え、血中脂質の低下作用が見られたことから、新たな活性カロテノイドとして注目された。
以上の結果は、フコキサンチンによる脂肪組織の褐色化機構とエネルギー消費の改善に関わる基盤研究として意義深い成果と考える。また、新たな機能性カロテノイドを見出したことは興味深い。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
H27年度の研究により、海洋性カロテノイドによる脂肪組織の褐色化とエネルギー代謝亢進作用を解析するためのin vivoおよびin vitroでの基盤評価系を構築することができた。また、従来の肥満モデルマウスに加え、我々の生活環境により近い食餌性肥満誘導モデルにおいてもフコキサンチンの効果を確認することができた。具体的には、BATおよびWATの双方において、UCP1に加えそれ以外のミトコンドリア因子の発現誘導を明らかにし、当初の計画目標を達成することができた。また、褐色脂肪細胞および白色脂肪細胞を用いたUCP1発現系を確立し、フコキサンチンの代謝物による効果を確認しており、順調に計画が進行していると考える。糖尿病/肥満マウスに対する呼気分析を用いたエネルギー代謝の検討については、現在解析を進めているところであるが、糖代謝の改善を示唆する結果を得ており、今後も継続して進める予定である。
作用機構の解明において重要となる組織、細胞間相互作用の検討については、特にアドレナリン受容体経路の新たな評価系の確立とそれに関わる生体内因子の関与を示唆する結果を得ており、次年度以降の詳細な解明が期待される。
一方、フコキサンチン以外に脂肪組織の褐色化を誘導し、抗肥満効果を発現するカロテノイドとして、緑藻由来のシホナキサンチンを見出した。既に、抗肥満作用は他の研究者により報告されているが、WATにおけるUCP1の発現誘導を新たに見出した。更に、血中脂質の低下作用と肝臓における脂肪酸合成系の制御機能を見出した点は、予想以上の成果であり、今後も検討を進める計画である。
以上、現在までの進捗状況として、当初の計画通りおおむね順調に進んでいると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は、海洋性カロテノイドによるミトコンドリア因子の発現誘導を介した脂肪細胞の褐色化作用とそれを基盤としたメタボリックシンドローム予防機構の解明を目的とする。H28年度はこれまでに確立した脂肪組織および細胞の活性化評価系を用いて作用機構の解明をはかる。
具体的には、研究代表者の細川と分担者の岡松が共同して食餌性肥満誘導マウスを用いた呼吸商および消費エネルギー量の測定を行い、海洋性カロテノイドによるエネルギー消費への影響を個体レベルで明らかにする。また、フコキサンチンのミトコンドリア因子の発現誘導に関わる作用機構の解明をはかるため、脂肪組織および脂肪細胞を用いた褐色化誘導機構の検討を行う。特に、アドレナリン経路の解析に加え、progenitor細胞の増殖やマクロファージ遊走の関与についても検討を進めることで、細胞の増殖分化や組織・細胞間相互作用の調節機能など多面的な視点からの総合的な解析を試みる。研究担当者がそれぞれの実験系を分担して進め、得られた成果について適宜情報交換を行い、研究展開をはかる。
また、フコキサンチン以外のカロテノイドによる抗肥満、メタボリックシンドローム予防効果については、細川が主体となってin vivo、in vitroの両面から更に詳細に解析を進めるとともに、脂肪組織の褐色化機構についてフコキサンチンと比較しながら検討する。
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Research Products
(9 results)
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[Presentation] 寒冷暴露時の褐色細胞組織増生機構2015
Author(s)
深野圭伍，岡松優子，小林純子，坂上浩，木村和弘
Organizer
第20回アディポサイエンス・シンポジウム
Place of Presentation
千里ライフサイエンスセンター、大阪府、豊中市
Year and Date
2015-08-22 – 2015-08-22
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