Homeostatic regulation of amino acid metabolism through the viewpoint of glucagon and liver zonation.

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アミノ酸は生体の主要構成成分であるタンパク質の構成要素であり、その血中濃度は通常の栄養摂取条件のもとでは一定範囲に保たれている。しかしながら、臓器・個体レベルにおけるアミノ酸代謝の制御機構・恒常性維持機構の解明はほとんど進んでいない。タンパク質を構成要素となる一方で、アミノ酸からアミノ基が除去された代謝産物（例：セリンが脱アミノ化されればピルビン酸が生じる）は、主に肝臓においてブドウ糖へと変換され、肝静脈を経て全身へ放出される。我々は糖新生・特にアミノ酸の糖新生基質への転換において膵臓ランゲルハンス島α細胞から分泌されるグルカゴンが極めて重要な役割を果たすことを明らかとしてきた。2022年度までにグルカゴン遺伝子欠損動物と対照群に対して高蛋白質食を負荷し血中アミノ酸濃度や肝臓の遺伝子発現解析を行い、その結果を論文・学会等で報告してきた。グルカゴン遺伝子欠損動物はもとより高アミノ酸血症を呈するが、高蛋白質食を負荷するとグルタミン、アラニンの血中濃度はそれぞれ4mM、7mM程度と著しく上昇する（対象群においては通常食・高蛋白質食群のいずれにおいても0.4mM、0.6mM程度）。この結果から、グルカゴンが血中アミノ酸濃度の恒常性維持において必要不可欠の役割を果たすことが明確となった。一方でロイシン・イソロイシン・バリンといった分枝鎖アミノ酸はグルカゴン遺伝子欠損動物に比較すると上昇の度合いは少ないが対象群においても上昇が認められ、分枝鎖アミノ酸の代謝においてグルカゴンに応答しない臓器である筋肉が相対的に重要な役割を果たしていることを反映していることを示す結果と考えられる。