수상자 : 이시다 아이코(石田 藍子)

연구의 배경

대상성(代償性) 성장은, 성장의 제한을 받은 개체가, 그 제한 요인으로 해제된 후에 동종의 동일령의 개체보다도 빠른 성장 속도를 가리키는 현상이다. 지금까지의 대상성 성장에 관한 실험에서는, 대상성 성장 유발의 재현성 확보가 어렵기 때문에, 그 기구는 충분히 밝혀지지 않고 있었다. 우리들은, 돼지의 제1 제한 아미노산으로, 성장에 영향을 끼치는 라이신(lysine)에 착안하여, 라이신이 부족한 사료를 급여한 후에, 라이신을 충족한 사료를 주는 것에 의해 대상성 성장을 유발할 수 있다고 하는 가설을 세우고, 대상성 성장의 기구에 대해서 연구를 진행하였다.

연구의 성과

1.돼지 사료 중 라이신 함량 충족에 수반하여 대상성 성장 시에 질소 축적은 높아진다.

6주령의 돼지에 라이신 부족 사료를 3주일 급여한 후, 라이신 충족 사료를 급여했다. 그 결과, 대상성 성장구(成長区)에서는 라이신 부족 사료 급여 시에 증체가 낮아졌으며, 라이신 충족 사료 급여 후에 대조구(対照区)보다 증체가 항진(亢進)하여, 가설대로 대상성 성장을 유발했다. 게다가, 이 대상성 성장 시에 몸 단백질 축적이 증가한다는 것이 밝혀졌다. 단백질 축적의 증가에는, 단백 합성계의 증가, 단백질 분해의 감소 어느 쪽인가, 또는 양쪽이 필요하지만, 단백질 대사의 상세한 것은 돼지를 사용한 실험에서는 분명히 할 수 없었다.

2. 성장기 Rat의 라이신 충족에 수반하는 대상성 성장 시의 골격근 단백질 대사

래트를 모델 동물로서 이용하여, 라이신 충족에 의해 유발되는 대상성 성장 시의 골격근의 단백질대사와, 단백질대사에 관계되는 인슐린 유사 성장촉진인자(IGF)-I 및 Glucocorticoid의 농도를 조사했다. 그 결과, 대상성 성장 중에는 골격근의 단백질 분해의 감소와 단백질 합성의 증가, 양쪽에 의해 단백질 축적이 증가하는 것으로 밝혀졌다. 게다가, 라이신 충족 전과 비교해서 충족 후의 혈중 라이신 및 IGF-I 농도가 증가한다는 것, Glucocorticoid 농도가 감소한다는 것이 확인되었다. 이 결과로, 라이신 농도 증가, IGF-I 농도 증가, Glucocorticoid 농도 저하 등, 3가지가 골격근의 단백질 축적의 증가에 관여하여, 대상성 성장이 일어난다고 생각되지만, 라이신 농도의 증가만으로도 대상성 성장이 유발될 가능성이 있다. 생체를 사용한 실험에서는, 사료 중 라이신 함량의 충족에 따라 호르몬 농도가 변화되기 때문에, 라이신의 단독 효과를 검토할 수 없어, 다음에 배양근관세포(培養筋管細胞)를 사용한 검토를 하였다.

3. C2C12근관세포(筋管細胞)에 있어서의 대상성 성장은 배지(培地) 중 라이신 충족과 IGF-I 및 Glucocorticoid 농도변화의 조합에 의해 유발된다.

라이신이 충족하고, IGF-I 농도가 높고, Glucocorticoid(Dex) 농도가 낮은 배지에서 배양 근관세포(C2C12)를 36시간 배양하는 처리를 대조구로 하였다. 대조구에 대하여, 라이신 농도가 낮고, IGF-I 농도가 낮고, Dex 농도가 높은 배지에서 18시간 배양하고, 그 후, 다음 4개의 처리가 되는 배지로 바꾸었다 :

[1] 18시간까지와 같은 배지, [2] 라이신 농도의 증가, [3] 호르몬 농도의 변화(IGF-I농도의 증가와 Dex농도의 감소), [4] 라이신 농도의 증가와 호르몬 농도의 변화. 그 결과, [4] 라이신 농도의 증가 및 호르몬 농도의 변화를 조합시킨 처리에서만 대상성 성장이 유발되었다. 이 결과로, 대상적인 단백질 축적은, 라이신 농도의 증가와 맞추어, IGF-I 농도의 증가 및 Glucocorticoid 농도의 저하인 조합이 필요한 것으로 밝혀졌다.