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健康な男性における脂質過多摂取時の骨格筋におけるエネルギー代謝とミトコンドリア機能の制御
Regulation of energy metabolism and mitochondrial function in skeletal muscle during lipid overfeeding in healthy men.
PMID: 24684464 DOI: 10.1210/jc.2013-4379.
抄録
文脈・目的:
本研究の目的は，健康な男性における脂質過多摂取時の骨格筋における燃料分割とエネルギー代謝の調節を評価することであった。デザイン/参加者/介入。健康なボランティア39名に高脂肪食（3180kJ/d）を56日間過食させた。エネルギー代謝（間接カロリー測定）は、空腹時と食事の前と終了時の試験食中に特徴づけた。骨格筋生検は0日目と56日目に行った。
CONTEXT/OBJECTIVE: The aim of this study was to evaluate the regulation of the fuel partitioning and energy metabolism in skeletal muscle during lipid overfeeding in healthy men. Design/Participants/Intervention: Thirty-nine healthy volunteers were overfed for 56 days with a high-fat diet (3180 kJ/d). Energy metabolism (indirect calorimetry) was characterized in the fasting state and during a test meal before and at the end of the diet. Skeletal muscle biopsies were taken at day 0 and day 56.
主な成果測定:
骨格筋における遺伝子発現、ミトコンドリア呼吸、ニコチンアミド・アデニン・ジヌクレオチド（NAD(+)）含量、およびペルオキシソーム増殖因子活性化受容体-γ補酵素-1α（PGC-1α）のアセチル化の変化を測定した。
MAIN OUTCOME MEASURES: Change in gene expression, mitochondrial respiration, nicotinamide adenine dinucleotide (NAD(+)) content, and acetylation of peroxisome proliferator-activated receptor-γ coactivator-1α (PGC-1α) in skeletal muscle was measured.
結果:
過剰摂取により、脂質ではなく炭水化物の優先的な酸化に向けたエネルギー燃料としての基質の使用のシフトと同時に、体重（+2.6kg）と脂肪量が増加した。脂質代謝遺伝子発現の変化はこの観察を支持し、過食後のPGC-1αの過剰アセチル化によって支持されるように、NAD(+)濃度の低下とサーチュインの脱アセチル化酵素活性の低下の結果である可能性があるピルビン酸脱水素酵素キナーゼ4の発現の減少を伴っていました。興味深いことに、このサーチュインPGC-1α経路の減少は、これらの条件下でのミトコンドリア遺伝子発現の増加と高い呼吸率と関連していました。
RESULTS: Overfeeding increased body weight (+2.6 kg) and fat mass concomitantly with a shift in the use of substrates as energy fuel toward preferential oxidation of carbohydrates instead of lipids. Changes in lipid metabolic gene expression supported this observation, with a reduction in pyruvate dehydrogenase kinase 4 expression that could be the consequences of decreased NAD(+) concentration and reduced deacetylase activity of the sirtuins, as supported by hyperacetylation of PGC-1α after overfeeding. Interestingly, this reduction of the sirtuin PGC-1α pathway was associated with increased mitochondrial gene expression and higher respiration rate under these conditions.
結論:
ヒトの筋肉における脂質過給への適応と燃料分割の調節は、脂肪酸酸化に関するサーチュイン-PGC-1α経路の調節機能とミトコンドリアの調節機能の間の解離に依存しているように思われる。これは、ミトコンドリアの機能と酸化能力を維持しながら、エネルギーバランスが正の時期に脂質貯蔵を促進する可能性があります。
CONCLUSION: Adaptation to lipid overfeeding and regulation of fuel partitioning in human muscle appear to rely on a dissociation between the regulatory functions of the sirtuin-PGC-1α pathway on fatty acid oxidation and on mitochondrial regulation. This may facilitate lipid storage during a period of positive energy balance while maintaining mitochondrial functions and oxidative capacities.