研究成果
炭水化物、脂質の摂取比率に応答する血中phosphatidylcholine分子の発見
【目的】
肥満を予防するためには、エネルギー摂取量と炭水化物、脂質の摂取比率を適正に保つことが基本となります。しかし、炭水化物、脂質の摂取比率を推定できる特異的なバイオマーカーはありません。Phosphatidylcholine (PC) はグリセロール骨格のsn-1位とsn-2位に脂肪酸が一つずつ結合しており、生体内には、結合する脂肪酸種の組み合わせにより多様なPC分子種が存在します。長期間の高炭水化物(HC)食、高脂質(HF)食の摂取は、肝臓での脂肪酸代謝に影響するため、肝臓から分泌されるリポタンパク質中のPCに結合する脂肪酸種にも変化が生じると考えられます。そこで本研究では、血漿に含まれるPC分子種を網羅的に測定し、炭水化物、脂質の摂取エネルギー比率に応じて変化するPC分子種の同定を試みました。
【方法】
実験1：C57BL/6Jマウスにそれぞれの試験食を8週間与え、血漿中のPC分子種をLC/MSを用いて網羅的に解析しました。検討①では コントロール食 (10 energy % (en%) fat and 70 en% carb)、HC食 (5 en% fat and 80 en% carb)、HF食(60 en% fat and 20 en% carb)、検討②では脂質エネルギー比率を段階的に変えた試験食(10, 30, 50, 60 en%)、検討③ではCont食、HC食とサフラワー油(18:0(n-9) 78%)、大豆油(18:2(n-6) 54%)、あまに油(18:3(n-3) 60%)、パーム油(16:0 44%)の4種類の油脂を用いたHF食を与えました。
実験2：日本人中年男性78名を対象に、血清中のPC分子種を測定し、BDHQから推定される炭水化物、脂質摂取エネルギー比率との相関を調べました。
実験3：実験１検討③の試験食摂取12週間後の肝臓における脂肪酸生合成、PC生合成に関わる遺伝子発現量を解析しました。
【結果】
実験1より、脂質エネルギー比率の増加にともなって、試験食中の脂肪酸組成に関わらず血漿中のPC (16:0/16:1)、PC (16:0/18:1)が減少することが明らかとなりました（Fig. 1A, B）。また、実験2より、ヒトにおいても、これらの2分子が脂質エネルギー比率と負の相関を示すことが明らかとなりました（Fig. 1C）。
実験3における肝臓での遺伝子発現解析の結果から、高炭水化物食の摂取によるPC (16:0/16:1)、PC (16:0/18:1)の増加には、stearoyl-CoA desaturase (SCD)1の発現増加による脂肪酸16：1、18：1の合成の促進、lysophosphatidylcholine acyltransferase (LPCAT) 4の発現増加による16:1-CoAおよび18:1-CoAのLyso-PC(16:0)へのアシル基転移反応の促進が関与することが示唆されました。
Figure 1: Long-term effects of carbohydrate/fat ratio in the diet on blood phospholipid composition in mice and human. (A) Score plot of a principal component analysis (PCA) for all phosphatidylcholine peaks in lipid extract from the plasma after 8 weeks of Diet A feeding. (B) The levels of PC (16:0/16:1) and PC (16:0/18:1) in plasma after 8 weeks of Diet B (containing different amount of safflower oil) feeding. (C) Correlation between level of PC (16:0/16:1) and PC (16:0/18:1) in human serum and estimated fat energy ratio in the diet.
Figure 2: PC (16:0/16:1) and PC (16:0/18:1) were decrease in plasma concomitantly with an increase of the fat energy ratio in the diet in mice and human, suggesting that these PC species might become useful biomarkers reflecting carbohydrate/fat ratio in the diet.
