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Dysfunctional oxidative phosphorylation shunts branched-chain amino acid catabolism onto lipogenesis in skeletal muscle.

骨格筋における酸化的リン酸化の機能不全は分岐鎖アミノ酸異化を脂肪生成へと迂回させる (機械翻訳の邦題)

The EMBO journal2020Sánchez-González C, Nuevo-Tapioles C, Herrero Martín JC, et al.
研究デザインその他の原著論文
対象動物

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研究デザイン
その他の原著論文
対象
動物
出版年
2020
出典
doi.org
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出版状態
有効な記録
状態確認日
2026/08/17
収集日
2026/08/03
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確認段階
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公開

日本語要約(機械生成)

骨格筋のミトコンドリア機能障害が代謝疾患の原因か結果かは議論がある。本研究では、マウスの筋肉でミトコンドリアATP合成酵素を阻害し、全身の脂質恒常性への影響を調べた。その結果、筋線維内の脂質滴、アシルグリセリドの調節異常、内臓脂肪の増加が観察され、インスリン抵抗性の素因となることが示された。このミトコンドリアのエネルギー危機は乳酸産生を増加させ、脂肪酸β酸化を阻害し、分岐鎖アミノ酸の異化を促進してアセチルCoAを供給し、新規脂質合成を駆動した。蓄積したアセチルCoAは呼吸鎖複合体IIをアセチル化により阻害し、酸化リン酸化障害を悪化させ、活性酸素種の産生を増加させた。FDA承認薬702種のスクリーニングにより、エダラボンが強力なミトコンドリア抗酸化剤および増強剤として同定され、投与により活性酸素種と脂質恒常性が回復し、インスリン感受性が改善した。これらの結果は、筋のミトコンドリア障害が代謝疾患の原因であること、エダラボンが治療薬となる可能性を示す。

この要約は公開抄録のみを根拠にAIが機械的に生成したものです。正確な内容は原文を確認してください。

抄録

It is controversial whether mitochondrial dysfunction in skeletal muscle is the cause or consequence of metabolic disorders. Herein, we demonstrate that in vivo inhibition of mitochondrial ATP synthase in muscle alters whole-body lipid homeostasis. Mice with restrained mitochondrial ATP synthase activity presented intrafiber lipid droplets, dysregulation of acyl-glycerides, and higher visceral adipose tissue deposits, poising these animals to insulin resistance. This mitochondrial energy crisis increases lactate production, prevents fatty acid β-oxidation, and forces the catabolism of branched-chain amino acids (BCAA) to provide acetyl-CoA for de novo lipid synthesis. In turn, muscle accumulation of acetyl-CoA leads to acetylation-dependent inhibition of mitochondrial respiratory complex II enhancing oxidative phosphorylation dysfunction which results in augmented ROS production. By screening 702 FDA-approved drugs, we identified edaravone as a potent mitochondrial antioxidant and enhancer. Edaravone administration restored ROS and lipid homeostasis in skeletal muscle and reinstated insulin sensitivity. Our results suggest that muscular mitochondrial perturbations are causative of metabolic disorders and that edaravone is a potential treatment for these diseases.

MeSH

Amino Acids, Branched-ChainAnimalsLipogenesisMiceMice, TransgenicMuscle, SkeletalOxidative Phosphorylation

DOI 10.15252/embj.2019103812

PMID 32488939

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