2.3 低線量率放射線に対する分子細胞応答影響実験調査
2.3.1 低線量率放射線照射による応答分子への影響解析
Analysis of Metabolism in the Liver of Low Dose-rate-irradiated Mice
杉原 崇, 藤川 勝義, 田中 聡, 田中 イグナシャ, 小村 潤一郎
生物影響研究部

Takashi SUGIHARA, Katsuyoshi FUJIKAWA, Satoshi TANAKA, Ignacia TANAKA,
Jun-ichiro KOMURA
Department of Radiobiology
Abstract
To determine the effects of low-dose rate (LDR) radiation on metabolism, we analyzed the amount of
low-molecular-weight metabolites (metabolome analysis) and the genome-wide gene expression in the liverof B6C3F1 female and male B6C3F1 mice irradiated at 20 mGy/day LDR for 300 days (total dose 6000 mGy).
Both in the irradiated females and in the irradiated males under fasting conditions, when compared to the nonirradiated controls, we observed an increase in the expression of the gene for Srebp1, the master regulator of
lipid homeostasis, in the liver and an increase in the level of insulin in the blood. An increase in the amount ofacetyl CoA, and an decrease in the expression of the gene for pyruvate dehydrogenase kinase (Pdk4), which
regulates the acetyl CoA level, were noted in the liver in the irradiated females but not in the irradiated males.
These results suggest that irradiation may play a role in switching of metabolism from the fatty acid synthesis
pathway to the cholesterol synthesis pathway in the liver of female mice, and also in the development of fatty
liver observed in irradiated females.
1. 目的であるメタボローム解析の結果と遺伝子発現解析のこれまで環境研で行われた調査（寿命試験、経時結果を比較解析することにより、低線量率放射線照的剖検実験、低線量放射線生体防御機能影響実験調射されたマウス肝臓における代謝の変化を明らかに査、低線量率放射線に対する生理応答影響実験調査）することを目的とした。

によって、低線量率放射線照射されたメスマウスにおける肥満や脂肪肝の増加が明らかになっているこ

2. 方法とから、低線量率放射線照射の代謝への影響を解析

6 週齢の Specific pathogen free（SPF）B6C3F1 オスすることが重要であると考えられる。さらに最近、

マウス 8 匹、メスマウス 8 匹（日本クレア）を 4 匹

上記の経時的剖検実験で得られたマウス肝臓の遺伝ずつ 2 つの実験群（C 群、LD300 群）に分け、2 週子発現を解析した結果、低線量率照射群で発生した間の検疫の後、C 群は 8 週齢から 300 日間 SPF 環境

脂肪肝では、非照射群の自然発生の脂肪肝とは異な下で飼育した。一方、LD300 群は 8 週齢から 300 日る遺伝子発現変化が認められることが明らかになっ

間低線量率（20 mGy/日）137Cs-γ線連続照射（集積た。そこで、これらの遺伝子発現変化によって引き線量 6000 mGy）を行った。全ての実験群のマウスは起こされるフェノタイプである代謝物質の変化を調

解剖日の前日から 22 時間絶食させ、照射終了後速やべる必要があると考えた。本課題では、新たな技術かに解剖して肝臓サンプルを得た。その後、HMT 社

指定の組織溶解液に 30mg の肝臓サンプルを溶解し遺伝子発現との関連を解析した。メタボローム解析－80℃冷凍保存した後、HMT 社に送付し、メタボロの結果、アセチル CoA はオスマウスの照射群で減少ーム解析を行った。結果については、今年度の解析し、メスマウスで増加する傾向が見られた（Fig. 2A）。

結果と昨年度の解析結果を統合し定量解析を行った。

また、非照射条件下では雌雄のアセチル CoA 量に有その際、腫瘍の発生したマウスは除外した。それに意差がないものの、照射群では雌雄間でアセチルより、マウスの匹数はオスで非照射群 6 匹、照射群CoA 量の有意な差が見られた。一方、アセチル CoA8 匹、メスで非照射群 8 匹、照射群 8 匹となった。になる前の CoA は照射群で雌雄とも有意に減少した。これらの結果から、照射メスマウスではアセチ

3. 成果の概要

ル CoA 産生を増加させる分子機構が働いていると昨年度の網羅的な遺伝子発現解析において、低線考えられる。そこで、肝臓でアセチル CoA を産生す

量率放射線照射が Srebf1 遺伝子の発現上昇を引き起る遺伝子について解析を行った。アセチル CoA 産生こすことを見いだした。Srebf1 の転写産物であるには解糖経路を介した反応が知られている。グルコ

Srebp1 は脂肪酸合成を司るタンパク質で、「選択的イースからピルビン酸に変換されそのピルビン酸を基ンスリン抵抗性の仮説」ではインスリンによって刺質としてアセチル CoA が産生される。その際重要と激され発現増加すると考えられている（Fig. 1）。今なるタンパク質がピルビン酸脱水素酵素（Pdha1）と回の実験は絶食条件下で解析したにもかかわらず、Pdha1 をリン酸化しアセチル CoA 産生反応を阻害す

300 日目の雌雄照射群では非照射群に比べて Srebf1るキナーゼであるピルビン酸脱水素酵素キナーゼの増加が見られた。照射後 300 日目で絶食した雌雄（Pdk4)である。これらの遺伝子発現を 300 日照射ママウス共にインスリン量が非照射群より高いことかウス群で解析したところ、Pdha1 は雌雄共に照射にら、照射によって増加したインスリンが Srebf1 の発よって発現増加する傾向が見られた。一方、Pdk4 は現量増加を引き起こしている可能性が考えられた。

メスマウスのみで照射によって減少した（Fig. 2B）。

一般的にコレステロール負荷もしくは過食状態時にこれらの結果から、照射がピルビン酸脱水素酵素キおいて Srebf1 遺伝子の発現が増加し、絶食時に発現ナーゼ（Pdk4)の発現を弱め、その結果ピルビン酸脱の減少が引き起こされることが知られている。また、水素酵素の活性が強まりアセチル CoA 産生が増加

過食状態による Srebf1 遺伝子の発現上昇はアセチルすると考えられる。よって、メスマウスでアセチルCoA を脂肪酸合成への反応に導き、絶食時の Srebp1

CoA 量が増加する原因として解糖系の活性化によるの発現減少は Hmgcr 遺伝子の発現誘導によりコレスものがあることが示唆された。過剰アセチル CoA はテロール合成経路の活性化に導くと考えられている。

脂肪酸を経て中性脂肪に変換されることから、脂肪そこで、アセチル CoA の代謝の変化を中心に Srebf1

肝発生との関係が示唆される。

Fig. 1Regulation of fatty acid and cholesterol synthesis pathways(A) Acetyl CoAFig. 2(B) Pdk4 gene(A) Amount of acetyl CoA and (B) expression of the gene for pyruvate dehydrogenase kinase (Pdk4) in theliver of male and female, low dose rate (LDR)-irradiated and control (C) mice