【研究領域課題番号】21K08583 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

サルコペニア / アミノ酸 / 糖尿病 / ストレプトゾトシン / 質量分析イメージング

【研究成果の概要】

肥満が心血管病のリスクであるのと同様、筋肉量減少がその本体であるサルコペニアも、心血管病発症のリスクとなる。インスリン不足は糖尿病の発症原因となり、また筋肉の蛋白同化障害を惹起しサルコペニアの原因ともなる。しかしながら、インスリン不足からサルコペニアが生じる機序の代謝学的観点からの機序解明と、原因に則した治療法の開発は、未だ不十分である。我々はこれまで、栄養素の代謝がサルコペニアの進展に与える意義を検討するため、加齢マウスなどのサルコペニアモデルマウスにおいて、メタボローム解析を用いて、骨格筋内の代謝産物(糖, アミノ酸, 脂質とそれらの代謝産物)の変容と、サルコペニア進展の関連を検討してきた。その結果、サルコペニアの進展が筋肉構成蛋白の基質である、アミノ酸の代謝と密接に関連することを見出してきた。
本年度までに、著明なサルコペニアをきたす、ストレプトゾトシン(STZ)投与によるインスリン欠損1型糖尿病モデルマウス(STZマウス)においてメタボローム解析を行い、白筋, 赤筋のサルコペニア進展と関連した代謝産物の変容を検討した。その結果、血糖値400~600mg/dlの高血糖をきたしたSTZマウスの筋肉で, 野生型マウスと比較して変化が大きい代謝産物は、解糖系やTCA回路よりもむしろアミノ酸に多いことを見出した。インスリン欠損に伴う筋肉の分解亢進ならびに、合成低下に伴いアミノ酸は全体的に増加するが、その中でも分枝鎖アミノ酸(BCAA)であるバリン, ロイシン, イソロイシンの増加が、特に顕著であることを見出した。その一方で、1型糖尿病モデルマウスの筋肉で減少し、高蛋白食投与を行っても増加せず、低蛋白食投与の場合と同等の濃度となるアミノ酸があることも見出した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2021-04-01 - 2024-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究分野】食品科学・製品科学

【研究領域課題番号】08456066 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

メーラード反応最終生成物 / バイオマーカー / 糖尿病 / メチルグリオキザ-ル / 酸化ストレス / レモンフラボノイド / メチルグリオキサール / 8-ヒドロキシデオキシグアノシン / カルボキメチルリジン / ULET-F / ストレプトゾトシン / グルタチオン

【研究成果の概要】

糖尿病合併症の発症におけるフリーラジカルの関与について分子レベルでの解明と防御を目的として研究を進め、次のような研究実績を得ることができた。
(1)生体内メーラード反応最終生成物、Advanced Gly-cation End Products(AGE)と呼ばれる糖化タンパク質のバイオマーカーについても構造未知の物質が多く存在している。特に、申請者らは、アルギニンとシステイン、グリコースとの反応の結果生じる新しい糖尿病合併症のバイオマーカー、MRXの存在を見出すことができた。このMRXは、ヒトのみならずウサギや羊の赤血球とグリコースとの反応でも生成する全く新しいAGEと推定されたので、モデル反応で大量に調製し、各種クロマトグラフィーにより分離・精製を行い、純品でえることができた。そこで、二次元NMRをはじめ機器分析を行い、構造を明らかにすることができた。また、新しい生体内メーラード反応生成物の検索を行い、メチルグリオキザ-ルとタンパク質の縮合物をエピトープとする新しいポリクローナル抗体の作成にも成功することができた。
(2)個体レベルとして、糖尿病誘導剤のストレプトゾトシン(STZ)投与のラットを用いてフリーラジカル傷害の解析を行うと共に、遺伝症糖尿病ラットのモデルとして注目を集めているOLET-Fを最近導入することができたので、この系を用いて腎不全の原因としての腎細胞のフリーラジカル傷害が推定され、糖尿病発症の際に血液中や尿中に排出されるフリーラジカル傷害バイオマーカーの8-ヒドロキシデオキシグアノシン(8-OH-dG)のモノノクローナル抗体利用のELISA法での定量・評価を行った結果、OLET-Fの尿中に大量の8-OH-dGと共にMRXが排泄されることを明らかにすることができた。
(3)これらの糖尿病合併症の発症の過程で起こるフリーラジカル傷害に対する防御メカニズムの解明を目的に、ゴマ種子や米、豆種子をはじめ各種香辛料中の新規なフリーラジカル捕捉因子、特に最近研究を進めつつあるレモンの抗酸化成分を対象に、糖尿病発症で最も問題とされる合併症予防の可能性についてSTZ投与の糖尿病モデルラットに対する予防効果の検討を行った。その結果、レモンの抗酸化成分、エリオシトリンに強い抗酸化的な防御効果を明らかにすることができた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1996 - 1997

【配分額】7,700千円 (直接経費: 7,700千円)