Inter-organ metabolic flux analysis for glucose-administrated mice

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生物の代謝の理解には、代謝フラックス（代謝反応速度）の計測が重要である。しかし、従来の代謝フラックス解析手法では、生体内での臓器間の代謝物の移動を考慮できない。本研究では、13C-グルコース投与後のマウスの血液・肝臓・筋肉のメタボロームデータを用いて、糖投与後のマウスの臓器内・臓器間（臓器連関）の代謝フラックスの時間変化を解明する。さらに医学への応用として、肥満モデルマウスに対しても同様の実験・数理解析を行い、肥満に伴う代謝異常を臓器連関の代謝フラックスとして定量的に明らかにする。当該年度は、13C-グルコース投与後のマウスの血液・肝臓・筋肉のメタボロームデータを計測した。その結果、解糖系の代謝物であるグルコース・グルコース6リン酸・乳酸は、肝臓ではグルコース投与後に濃度が上昇し、13C-で標識された同位体の割合も40%以上まで上昇した。一方で、筋肉のグルコースと乳酸は、肝臓と同様の濃度上昇および同位体割合の上昇がみられたが、グルコース6リン酸の濃度変化は見られず、同位体割合も20%程度までしか見られなかった。これは肝臓と筋肉の臓器で解糖系の活性が異なること、筋肉の乳酸は筋肉の解糖系よりも血液に由来することを示唆している。また、肝臓ではグルコース6リン酸の濃度はグルコースの10%程度であるが、筋肉では4倍程度といったように、代謝物館の濃度も臓器ごとに異なることが観察された。これは臓器間で異なる代謝制御が機能していることを示唆している。