骨格筋における分岐鎖アミノ酸のグルコース代謝調節機機能の解明

阐明支链氨基酸在调节骨骼肌葡萄糖代谢中的功能

基本信息

批准号：
12J10507
负责人：
門田吉弘
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

分岐鎖α-ケト酸脱水素酵素(BCKDH)キナーゼ(BDK)は、分岐鎖アミノ酸(BCAA)代謝における律速酵素であるBCKDH複合体を不活性化することで、BCAAの過度な分解を抑制している。骨格筋は、他の組織と比較してBDKの活性が高いことから、BCAAの貯蔵器官として機能していると考えられている。本研究では、筋肉特異的にBDKをノックアウトしたマウス(筋特異的BDK-KOマウス)を作製し、骨格筋および心筋におけるBCAAの欠乏がグルコース代謝に対してどのような影響を示すのかを検討することを目的としており、今年度は平成24年度に作製が完了した、筋特異的BDK-KOマウスの特徴解析およびグルコース代謝への影響を調べた。筋特異的BDK-KOマウスおよびコントロールマウスを10週齢時に屠殺し、血液、骨格筋、心臓を採取した。筋特異的BDK-KOマウスにおける、骨格筋および心臓中のBCAA含量を測定した結果、コントロールマウスの約4筋にまで減少していた。また、筋特異的BDK-KOマウスの血漿BC飴濃度は、コントロールマウスの約70%にまで減少していた。これらの結果より、筋特異的なBDKのノックアウトによって、骨格筋および心臓におけるBCAAが欠乏することが確認された。また、屠殺時の骨格筋および心臓の組織重量に変化はなく、骨格筋および心臓中のタンパク質濃度にも影響は見られなかった。20週齢の筋特異的BDK-KOマウスおよびコントロールマウスに対して糖負荷試験を実施したが、両群の間に変化は認められなかった。しかし、30週齢時において実施した糖負荷試験においては、コントロールマウスと比較して、筋特異的BDK-KOマウスの耐糖能が低下する傾向が確認された。

支链 α-酮酸脱氢酶 (BCKDH) 激酶 (BDK) 通过灭活 BCKDH 复合物来抑制 BCAA 的过度降解，BCKDH 复合物是支链氨基酸 (BCAA) 代谢中的限速酶。由于骨骼肌比其他组织具有更高的 BDK 活性，因此它被认为具有 BCAA 储存器官的功能。在这项研究中，我们将培育肌肉特异性 BDK 敲除小鼠（肌肉特异性 BDK-KO 小鼠），并研究骨骼肌和心肌中 BCAA 缺乏如何影响葡萄糖代谢。为此，今年我们分析了肌肉特异性 BDK 敲除小鼠的特征。特定的 BDK-KO 小鼠于 2012 年完成，并研究了它们对葡萄糖代谢的影响。肌肉特异性 BDK-KO 小鼠和对照小鼠在 10 周龄时被处死，并收集血液、骨骼肌和心脏。对肌肉特异性 BDK-KO 小鼠骨骼肌和心脏中 BCAA 含量的测量表明，与对照小鼠相比，其减少至约 4 块肌肉。此外，肌肉特异性BDK-KO小鼠的血浆BC糖果浓度降低至对照小鼠的约70%。这些结果证实，肌肉特异性敲除 BDK 会导致骨骼肌和心脏中的 BCAA 缺乏。此外，屠宰时骨骼肌和心脏的组织重量没有变化，并且没有观察到对骨骼肌和心脏中蛋白质浓度的影响。对20周龄肌肉特异性BDK-KO小鼠和对照小鼠进行葡萄糖耐量测试，但两组之间没有观察到变化。然而，在30周龄进行的葡萄糖耐量测试中，证实肌肉特异性BDK-KO小鼠与对照小鼠相比往往具有较低的葡萄糖耐量。