アミノ酸による筋細胞のエネルギー代謝調節機構の解明

阐明氨基酸对肌肉细胞能量代谢的调节机制

基本信息

批准号：
22KJ2779
负责人：
佐藤より子
金额：
$ 2.33万
依托单位：
Tokai University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2779/
关键词：
骨格筋アミノ酸代謝筋芽細胞C2C12 肝細胞AML12 可欠アミノ酸

项目摘要

アミノ酸はタンパク質の構成要素であるだけでなく、エネルギー物質および細胞内シグナル分子として機能する。一方で、アミノ酸は細胞内において様々な物質に代謝されるため、エネルギー代謝に直接または間接的に影響すると予想される。これまでに、不可欠アミノ酸と培養細胞（筋細胞または肝細胞）のエネルギー代謝(解糖とミトコンドリアの呼吸)の関係について調べており、一部のアミノ酸は細胞の解糖を抑制することを報告した。本研究では、可欠アミノ酸が培養細胞のエネルギー代謝に与える影響について精査した。本年度はマウス筋芽細胞C2C12および肝細胞AML12に対し、12種類の可欠アミノ酸をそれぞれ添加し、細胞外フラックスアナライザー(Seahorse XFp, Agilent)によりエネルギー代謝に与える影響を観察した。その結果、特定のアミノ酸添加により解糖の指標であるECAR（細胞外酸性化速度）が有意に上昇、つまり解糖が亢進することがわかった。しかしながらC2C12筋芽細胞を分化させた筋管では有意な変化が見られなかった。これは筋芽細胞と筋管では測定時の細胞数や細胞密度が異なり、効果的なアミノ酸濃度が異なることが原因であると予想される。現在、この作用の再現性と機序について確認しており、生体レベルでの検証も進める予定である。基本的な栄養素であるアミノ酸により生体のエネルギー代謝を速やかに変化させる新たな機構が解明されれば、食物摂取と代謝制御の関係を深く理解することができる。

氨基酸不仅是蛋白质的组成部分，而且还充当能量物质和细胞内信号分子。另一方面，由于氨基酸在细胞内代谢成各种物质，因此预计它们会直接或间接影响能量代谢。到目前为止，我们已经研究了培养细胞（肌肉细胞或肝细胞）中必需氨基酸与能量代谢（糖酵解和线粒体呼吸）之间的关系，并报道了一些氨基酸抑制细胞糖酵解。在这项研究中，我们研究了非必需氨基酸对培养细胞能量代谢的影响。今年，我们在小鼠成肌细胞C2C12和肝细胞AML12中添加了12种非必需氨基酸，并使用细胞外通量分析仪（Seahorse XFp，Agilent）观察了它们对能量代谢的影响。结果表明，添加特定氨基酸显着提高了糖酵解指标ECAR（细胞外酸化率），换句话说，糖酵解增加了。然而，在由C2C12成肌细胞分化的肌管中没有观察到显着变化。预计这是由于成肌细胞和肌管在测量时具有不同的细胞数量和细胞密度，因此具有不同的有效氨基酸浓度。我们目前正在确认这种效果的重现性和机制，并计划在生物学水平上进行验证。如果阐明作为基本营养素的氨基酸快速改变生命体能量代谢的新机制，我们将能够深入了解食物摄入与代谢控制之间的关系。