Study on exercise and lipid metabolism in carnosine synthase-deficient mice

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骨格筋中に存在するカルノシンの持久運動への影響を調べるため、筋管に分化させたC2C12細胞とカルノシン合成酵素遺伝子欠損マウスを用いて、ATP代謝や関連する遺伝子について調べた。細胞については、通常培養状態でのカルノシンおよびその類縁体のアンセリンの産生量が非常に少ないため(3.2 nmol/g protein)であるため、合成酵素遺伝子を強制的に発現させて(2 mmol/g protein)生体存在する量に近い形のものを用いた。また、その対照には、合成酵素の活性部位であるExon10を欠損させたプラスミドを導入した。細胞用電気刺激装置を用いて、パルス幅0.4 ms，周波数1.0 Hz，刺激強度10 Vで刺激を3時間与えたところ、運動直後の細胞中のATP量はカルノシン合成酵素を導入した強制発現細胞の方で、有意に高い結果となった。カルノシン強制発現細胞でATP産生量が高くなった理由を調べるため、細胞中のNADとNADH量を測定したところ、ATP産生に関わるNADHの細胞内濃度が高くなっていた。また、A乳酸ならびにピルビン酸量の測定を行ったところ、乳酸量とピルビン酸共に強制発現細胞で1割程多くなっていた。一方、mRNAの発現量を測定したところ、脂質輸送体であるFABP3の発現量がカルノシン強制発現細胞で増加していた。これによりカルノシンによる脂質代謝への影響も強く示唆された。カルノシンとFABP3との関係については、現在検討を進めている。以上の結果から、カルノシンが解糖系ならびに脂質の代謝促進を介して、ATP産生を増大させていると推察された。