肥満ラットの肝オートファジーに対するカロテノイド摂取の効果

抄録

（緒言）

　体たんぱく質分解機構の１つであるオートファジーは，たんぱく質やオルガネラ（ミトコンドリアなど）を分解することにより細胞の恒常性維持に働いている．また，オートファジーは脂肪分解にも寄与しているため，その活性低下は肝臓での脂肪蓄積の要因にも なる．本研究では，脂肪肝を呈する肥満ラットに対してカロテノイド類（β-カロテン，ゼアキサンチン）を摂取させ，肝臓オートファジー活性及び脂肪蓄積への効果について検討した．

（研究方法）

　実験には６週齢のZucker fa/faラット（n＝12）及びZucker +/+ラット（n＝4）を用いた．Zucker fa/faラットはレプチン受容体遺伝子の変異により肥満を呈する．一方，Zucker +/+ラットはZucker fa/faラットで見られる遺伝子変異がない野生型であり，肥満を呈さない．実験では，Zucker fa/faラットを３群（各n＝4）に分け，基準食（ND），0.05％β-カロテン添加食（CD），0.05％ゼアキサンチン添加食（ZD）で２週間飼育した．また，Zucker +/+ラットはNDで飼育した．その後，非絶食・麻酔下で肝臓及び血清を採取した．肝臓の分析では，オートファジーマーカーたんぱく質（LC3，ATG5，p62）及び脂肪滴たんぱく質Perilipin2（PLIN2）の測定を行った．LC3とATG5はオートファジーに必須なたんぱく質であり，p62はオートファジーにより選択的に分解されるたんぱく質である．PLIN2は，肝臓での脂肪滴形成に必要なたんぱく質である．

　血清の分析では，ホルモン（インスリン，グルカゴン）濃度，血糖値，抗酸化力（BAPテスト），酸化ストレス度（dROMテスト）の測定を行った．

（結果）

　Zucker fa/faラットの肝臓では，Zucker +/+ラットに比べてLC3の有意な低下が見られた（p＜0.05）．さらにZucker fa/faラットを用いた３群間で比較したところ，ZD群でND群に比べてLC3及びATG5の有意な増加が見られた（p＜0.05）．一方，p62については有意な変化は見られなかった．

　脂肪滴たんぱく質であるPLIN2は，Zucker fa/faラットの肝臓においてZucker +/+ラットに比べて有意に増加した（p＜0.05）．そしてZD群では，ND群に比べてPLIN2の有意な減少が見られた（p＜0.05）．

　Zucker fa/faラットではZucker +/+ラットに比べてインスリン濃度，グルカゴン濃度及び血糖値が有意に増加した（p＜0.01，p＜0.05，p＜0.05）．そしてZD群ではND群に比べてインスリン濃度及び血糖値の有意な低下が見られ，グルカゴン濃度についても低下する傾向が見られた（p＜0.05，p＜0.01，p＜0.1）．

　BAPテスト及びdROMテストの結果，CD群でND群に比べて増加する傾向が見られた（p＜0.1）．一方でZD群では変化は見られなかった．

（考察）

　Zucker fa/faラットでは肝臓オートファジーの低下が生じ，その低下はゼアキサンチン摂取により改善した．また，PLIN2の結果から，Zucker fa/faラットにおける脂肪肝がゼアキサンチン摂取により改善する可能性も示された．

　Zucker fa/faラットは高インスリン血症や高血糖を呈しているが，これらの症状もゼアキサンチン摂取により改善した．

　本研究の結果から，ゼアキサンチンは肥満ラットの肝臓オートファジーを促進し，脂肪蓄積を抑制することが示唆された．さらに，ゼアキサンチンによる高インスリン血症や高血糖の改善も確認され，肝臓オートファジーの促進作用への関与が考えられる．そしてこれらの効果はβ-カロテンでは見られなかった．一方で，酸化ストレスや抗酸化力はβ-カロテンでは増加したが，ゼアキサンチンは影響しなかったことから，抗酸化力はゼアキサンチンによる肝臓オートファジーの改善作用には関与していないと考えられる．

（倫理規定）

　本研究は，千葉県立保健医療大学動物実験研究倫理審査部会の承認（2019-A05）を得た上で「千葉県立保健医療大学動物実験等に関する管理規程」に従って行った．

（利益相反）

　本研究について申告すべきCOI状態はない．