加齢性筋萎縮・肥満の予防改善におけるビタミンDと大豆イソフラボンの作用機序解明

阐明维生素 D 和大豆异黄酮预防和改善与年龄相关的肌肉萎缩和肥胖的作用机制

基本信息

批准号：
20J20087
负责人：
内富蘭
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Kyoto Prefectural University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

これまでに活性型ビタミンDはFOXO1の転写活性を抑制し、FOXO1の標的(筋萎縮)遺伝子の発現を抑制することを見出した。C2C12筋細胞において、1,25(OH)2Dの添加によって筋肥大を引き起こすトランスグルタミナーゼ2の発現が増加した。さらに、筋萎縮状態に生じる分岐鎖アミノ酸の分解を1,25(OH)2Dが抑制した。このことから、1,25(OH)2Dはタンパク質合成を促進して筋萎縮を抑制していることが考えられた。また、in vivoにおいても検討を行った。老齢マウスを通常餌と低ビタミンD餌で飼育し表現型の解析を行った。低ビタミンD餌群で筋萎縮が促進することが予想されたが、コントロールと比較して筋重量及び骨格筋での遺伝子発現において有意な変化は観察されず、今後実験条件を変えた更なる検討が必要である。一方で、骨格筋のエネルギー消費を活性化する転写調節因子であるPGC1α/βに関する検討も行った。大豆イソフラボンがエネルギー消費関連遺伝子を増加させるメカニズムについて、レポーターアッセイを用いて検討した。大豆イソフラボンの添加によりPGC1αおよびβの転写活性を有意に増加させた。さらに、脂肪利用に重要な酵素であるリポプロテインリパーゼ遺伝子のプロモーター活性も有意に増加させた。この実験により、大豆イソフラボンによる骨格筋機能活性化のメカニズム解明の手がかりを得た。また、骨格筋特異的PGC1α欠損マウスに大豆イソフラボン含有高脂肪餌を与え、表現型の解析を行った。その結果、大豆イソフラボン投与により、野生型マウスにおいて白色脂肪組織重量の減少が観察された。さらに大豆イソフラボン投与は、野生型マウスにおいて骨格筋のエネルギー消費関連遺伝子の発現を増加させた。この実験により、大豆イソフラボンは骨格筋のエネルギー消費関連遺伝子を活性化することで抗肥満効果を呈する可能性が示された。

迄今为止，已经发现活性维生素D抑制FOXO1的转录活性，并抑制FOXO1的靶标（肌肉萎缩）基因的表达。在C2C12肌细胞中，添加1,25（OH）2D增加了转谷氨酰胺酶2的表达，这会导致肌肉肥大。此外，1,25（OH）2D抑制了在肌肉萎缩状态下发生的分支链氨基酸的降解。这表明1,25（OH）2D促进蛋白质合成并抑制肌肉萎缩。我们还在体内进行了调查。在正常和低维生素D饮食上饲养老鼠，进行了表型分析。尽管预计在低维生素D饮食组中会促进肌肉萎缩，但与对照组相比，在肌肉体重或骨骼肌中未观察到没有显着变化，并且将来需要进行进一步的实验条件。另一方面，我们还研究了PGC1α/β，这是一种转录调节器，可激活骨骼肌的能量消耗。使用报告基因测定法研究了大豆异黄酮增加与能量消耗相关的基因的机制。大豆异黄酮的添加显着增加了PGC1α和β的转录活性。此外，脂蛋白脂肪酶基因的启动子活性（一种对脂肪利用重要的酶）也显着增加。该实验提供了线索，以阐明大豆异黄酮激活骨骼肌功能的机理。此外，骨骼肌特异性的PGC1α缺陷小鼠被含有含有大豆异黄酮的高脂饮食喂食，并进行了表型分析。结果，在野生型小鼠中观察到白色脂肪组织重量的降低后，在给药大豆异黄酮后会降低。此外，大豆异黄酮的给药增加了野生型小鼠骨骼肌中能量消耗相关的基因的表达。该实验表明，大豆异黄酮可以通过激活骨骼肌中与能量消耗相关的基因而产生抗肥胖作用。

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Metabolomic analysis on blood of transgenic mice overexpressing PGC-1α in skeletal muscle

骨骼肌过表达PGC-1α转基因小鼠血液代谢组学分析

DOI：
10.1093/bbb/zbaa059
发表时间：
2021
期刊：
Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry
影响因子：
0
作者：
Sugimoto Takumi;Uchitomi Ran;Hatazawa Yukino;Miura Shinji;Kamei Yasutomi
通讯作者：
Kamei Yasutomi

加齢性サルコペニアの骨格筋における代謝産物変化の網羅的解析

年龄相关性肌少症所致骨骼肌代谢物变化的综合分析

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
内富蘭;畑澤幸乃;妹尾奈波;吉岡潔志;藤田真理子;清水孝彦;三浦進司;小野悠介;亀井康富
通讯作者：
亀井康富

Vitamin D Activates Various Gene Expressions, Including Lipid Metabolism, in C2C12 Cells

维生素 D 激活 C2C12 细胞中的各种基因表达，包括脂质代谢

DOI：
10.3177/jnsv.68.65
发表时间：
2022
期刊：
Journal of Nutritional Science and Vitaminology
影响因子：
1.6
作者：
MIZUTANI Sako;OYABU Mamoru;YAMAMOTO Arisa;UCHITOMI Ran;SUGIMOTO Takumi;KAMEI Yasutomi
通讯作者：
KAMEI Yasutomi

Regulation of Skeletal Muscle Function by Amino Acids