Effects of exogenous pyruvate on glucose utilization and its mechanism in cultured hepatocytes

ピルビン酸は嫌気的解糖の終末産物であり、エネルギー栄養素代謝経路の岐路に立つ重要な中間代謝物である。ヒト血中にも存在し、近年ではミトコンドリア病症状改善薬の候補とされているが、細胞外ピルビン酸の作用と機構には不明点が多い。これまでの研究で、細胞外ピルビン酸が生理的濃度（0.1 mM）から濃度依存的にヒト肝がん由来細胞HepG2によるグルコースの消費を促進することを明らかにしてきた。本研究では、細胞外ピルビン酸のグルコース消費促進作用を中心とし、代謝調節因子としての役割と機構を、HepG2を用いて追究することを目的とした。今年度は、ピルビン酸作用の機序解明と新たな機能性素材等の探索に向け、ピルビン酸類縁の生体内有機酸がHepG2の糖質・脂質代謝に与える影響について検討した。対象とした有機酸は、ピルビン酸以外に乳酸、酢酸、酪酸、プロピオン酸、クエン酸、α-ケトグルタル酸、コハク酸、フマル酸、リンゴ酸とした。添加濃度はいずれも0.1、1 mMとした。細胞のグルコース消費については、ピルビン酸、リンゴ酸、プロピオン酸で促進作用がみられた。乳酸、酢酸、酪酸については、グルコースの消費を抑制した。細胞内中性脂肪蓄積については、検討したすべての有機酸（1 mM添加）で増加が確認された。細胞内グリコーゲン蓄積については、酪酸添加群で増加が観察された。乳酸生成量については、ピルビン酸、リンゴ酸、プロピオン酸、クエン酸群で増加が確認された。今回検討した有機酸の中で、リンゴ酸はピルビン酸と類似した結果を得られた。リンゴ酸は生体内でリンゴ酸酵素によりピルビン酸と相互変換されているが、ピルビン酸とリンゴ酸の関係を精査していくことにより、肝細胞におけるピルビン酸による代謝調節機構の機序解明につながると考えられた。引き続き、今年度得られた成果を足掛かりとし、さらなる検討を進めていく予定である。

ピルビン酸は嫌気的解糖の終末産物であり、エネルギー栄養素代謝経路の岐路に立つ重要な中間代謝物である。ヒト血中にも存在し、近年ではミトコンドリア病症状改善薬の候補とされているが、細胞外ピルビン酸の作用と機構には不明点が多い。これまでの研究で、細胞外ピルビン酸が生理的濃度（0.1 mM）から濃度依存的にヒト肝がん由来細胞HepG2によるグルコースの消費を促進することを明らかにしてきた。本研究では、細胞外ピルビン酸のグルコース消費促進作用を中心とし、代謝調節因子としての役割と機構を、HepG2を用いて追究することを目的とした。今年度は、ピルビン酸作用の機序解明と新たな機能性素材等の探索に向け、ピルビン酸類縁の生体内有機酸がHepG2の糖質・脂質代謝に与える影響について検討した。対象とした有機酸は、ピルビン酸以外に乳酸、酢酸、酪酸、プロピオン酸、クエン酸、α-ケトグルタル酸、コハク酸、フマル酸、リンゴ酸とした。添加濃度はいずれも0.1、1 mMとした。細胞のグルコース消費については、ピルビン酸、リンゴ酸、プロピオン酸で促進作用がみられた。乳酸、酢酸、酪酸については、グルコースの消費を抑制した。細胞内中性脂肪蓄積については、検討したすべての有機酸（1 mM添加）で増加が確認された。細胞内グリコーゲン蓄積については、酪酸添加群で増加が観察された。乳酸生成量については、ピルビン酸、リンゴ酸、プロピオン酸、クエン酸群で増加が確認された。今回検討した有機酸の中で、リンゴ酸はピルビン酸と類似した結果を得られた。リンゴ酸は生体内でリンゴ酸酵素によりピルビン酸と相互変換されているが、ピルビン酸とリンゴ酸の関係を精査していくことにより、肝細胞におけるピルビン酸による代謝調節機構の機序解明につながると考えられた。引き続き、今年度得られた成果を足掛かりとし、さらなる検討を進めていく予定である。