Mechanical stimulation causes calcium rises and enhances thermogenesis in brown adipocytes

机械刺激导致钙升高并增强棕色脂肪细胞的产热作用

• 批准号: 21K12674
• 负责人: 早戸 亮太郎
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Nagoya University of Arts and Sciences
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K12674/
• 关键词: 褐色脂肪細胞; 熱産生; カルシウム; 機械刺激; 肥満

これまで褐色脂肪細胞の熱産生は、体温低下に伴う交感神経活動亢進より放出されるノルアドレナリン（NA）の受容により生じる非ふるえ熱産生が主体だと考えられている。しかし、褐色脂肪細胞の分布を調べると、ヒトやマウスにおいては肩甲骨間や腋窩に多く、筋のごく近傍に位置してる。私たちは、筋収縮による振動を褐色脂肪細胞が受容すること褐色脂肪細胞が活性化し熱産生を行うのではないか、つまりは、ふるえ熱産生に少なからず褐色脂肪細胞による熱産生が寄与しているのではないかと考え、褐色脂肪細胞への振動による機械刺激が熱産生を促進するか調べ、そのメカニズムを調べる事を目的とし研究を行っている。褐色脂肪細胞は熱産生の際、細胞内カルシウム濃度を上昇することがこれまでにわかっている。つまり細胞内カルシウム濃度は熱産生の指標となる。そこで私たちは、マウス褐色脂肪細胞を初代培養し、カルシウム蛍光指示薬であるFura-2を負荷し、カルシウムイメージング法を適用し、機械刺激による褐色脂肪細胞内カルシウム濃度変化を調べた。その結果、機械刺激が褐色脂肪細胞内カルシウム濃度を上昇させることを明らかにした。つまり、機械刺激が褐色脂肪細胞の熱産生を促進することを初めて示したのである。そこでさらに研究を進めた結果、このカルシウム濃度上昇は細胞外からカルシウムを流入させることで生じることがわかった。また、この細胞外からカルシウムを流入させるイオンチャネルがTRPチャネルであることを明らかにした。今回の研究で機械刺激が褐色脂肪細胞による熱産生を促進することが明らかとなった。これにより振動刺激やマッサージといった外部からの機械刺激が熱産生を促進し、肥満解消に効果が期待できることがわかった。一方で、TRPチャネルを薬や食物成分により選択的に活性化できれば、これが熱産生に繋がり、延いては新たな肥満解消法の解明に繋がることが期待される。

迄今为止，人们一直认为棕色脂肪细胞的产热主要是由于随着体温降低，交感神经活动增加所释放的去甲肾上腺素（NA）的接收而引起的非颤抖产热。然而，当检查人类和小鼠体内棕色脂肪细胞的分布时，发现它们大多位于肩胛骨和腋窝之间，并且距离肌肉非常近。我们认为，当棕色脂肪细胞受到肌肉收缩引起的振动时，它们就会被激活并产生热量。换句话说，棕色脂肪细胞产生的热量对颤抖引起的热量产生有很大的贡献，我们正在进行研究。通过振动对棕色脂肪细胞进行机械刺激是否会促进热量产生，并研究其背后的机制。此前已知棕色脂肪细胞在产热过程中会增加细胞内钙浓度。换句话说，细胞内钙浓度是产热的指标。因此，我们原代培养小鼠棕色脂肪细胞，加载钙荧光指示剂Fura-2，并应用钙成像来检查机械刺激引起的棕色脂肪细胞内钙浓度的变化。结果表明，机械刺激增加了棕色脂肪细胞内的钙浓度。换句话说，这是第一次证明机械刺激可以促进棕色脂肪细胞的产热。进一步的研究表明，钙浓度的增加是由细胞外的钙流入引起的。我们还发现，允许钙从细胞外流入的离子通道是TRP通道。这项研究表明，机械刺激促进棕色脂肪细胞产生热量。这项研究表明，外部机械刺激，例如振动刺激和按摩，可以促进热量产生，有望有效缓解肥胖。另一方面，如果药物或食品成分可以选择性地激活TRP通道，则预计这将导致生热作用，进而阐明消除肥胖的新方法。

项目成果

ドーパミン受容体による褐色脂肪細胞内Ca2+濃度上昇機構と 熱産生における役割

多巴胺受体增加棕色脂肪细胞Ca2+浓度的机制及其在产热中的作用

• 发表时间: 2022
• 作者: 早戸亮太郎;松本貴哉;日暮陽子
• 通讯作者: 日暮陽子

褐色脂肪細胞におけるノルアドレナリンα作用とβ作用の相互作用

棕色脂肪细胞中去甲肾上腺素α和β效应的相互作用

• 发表时间: 2022
• 期刊: Medical Science Digest
• 作者: 松本貴哉;早戸亮太郎
• 通讯作者: 早戸亮太郎

褐色脂肪細胞ドーパミン投与による細胞内Ca2+濃度変化と熱産生への影響

棕色脂肪细胞给予多巴胺后细胞内Ca2+浓度的变化及其对生热作用的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 松本貴哉;日暮陽子;早戸亮太郎
• 通讯作者: 早戸亮太郎