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2025-02-13 09:00:00
身体活動は、フィットネスだけでなく、健康にとっても重要です。これは、ドイツの人間栄養学研究所Potsdam-Rehbrücke（DIFE）のMaximilian Kleinert教授の指示の下で実施された新しい研究によって確認されています。彼のチームは、タンパク質Pank4が骨格筋のエネルギー代謝に重要な役割を果たすことを発見しました。グルコースの取り込みと脂肪酸酸化を調節し、運動によって活性化されます。この研究は、PANK4が2型糖尿病などの代謝疾患の治療のための有望なアプローチである可能性があることを示唆しています。結果は現在、Nature Communications誌に掲載されています。
骨格筋は体重の約30〜40％を占め、健康なグルコースと脂質代謝を維持するために重要です。グルコースを効率的に使用または保存する骨格筋の能力が損なわれている場合、これは体全体のグルコース恒常性に影響を与え、2型糖尿病の主要な危険因子であるインスリン抵抗性につながる可能性があります。それにもかかわらず、代謝疾患を治療するために筋肉に焦点を当てた治療オプションはわずかです。
運動は、筋肉のグルコース取り込みを改善し、代謝の柔軟性を促進し、特にインスリン抵抗性と2型糖尿病の場合にグルコース代謝を改善する効果的な方法となります。ただし、根本的な分子メカニズムはまだほとんど不明です。したがって、彼らは、ダイフでの運動と栄養の分子生理学部長であるマクシミリアン・クライナート博士によって調整された広範な国際研究チームによる調査の対象であり、ドイツの糖尿病センターの科学者を含めました。研究（DZD）など。現代の質量分析法を使用して、身体運動の結果としてヒトおよび動物の筋肉でリン酸化されるタンパク質を特定することができました。これらのタンパク質の1つは、パントステン酸キナーゼ4（PANK4）です。
Pank4が骨格筋のエネルギー代謝にどのように影響するかを理解するために、Kleinertと彼のチームは、トレッドミル研究やグルコース耐性テストなどの生理学的研究を実施するさまざまな遺伝的マウスモデル（ノックアウトと過剰発現）を使用しました。研究者はまた、トレーニング後に採取されたヒト筋肉組織を調べ、代謝分析を実施し、RNAシーケンスやタンパク質分析などの分子生物学法を使用しました。
科学者たちは、マウスにおけるPANK4の一般的な不足が、とりわけ、成長を減らし、骨格筋量を減らすことにつながることを発見しました。さらに、特に筋肉にPANK4の不足を示した動物は、脂肪含有量が増加し、筋肉の脂肪酸酸化を障害しました。メタボローム分析により、Pank4は骨格筋におけるアセチルCoAの調節に役割を果たすことが示されました。 Pank4が存在しないと、アセチルCoAが大幅に増加し、脂肪酸酸化とグルコース代謝の調節が損なわれました。後者は、インスリン刺激と筋肉収縮中のグルコース取り込みの減少により、トレーニング中に筋肉特異的なPANK4ノックアウトマウスに現れました。
対照的に、PANK4の過剰発現を伴うマウスは、筋肉のグルコース取り込みの有意な改善とアセチルCOAレベルの減少を示し、これはグルコース代謝の調節因子としてのPANK4の重要性を強調しています。これらの結果は、特にエネルギー源としての脂肪酸とグルコースの同時利用に関して、PANK4が代謝の柔軟性の維持に重要な役割を果たすことを示唆しています。
「PANK4を使用すると、筋肉代謝のためのエキサイティングな新しいタンパク質を発見しました – 代謝にとって重要であるため、MTOR、AMPK、AKTなどの確立されたヘビー級と競合する可能性があります」とKleinert氏は説明します。 「PANK4の標的変調は、代謝の健康を改善し、血糖コントロールをサポートするのに役立ちます。」その結果、Pank4は、2型糖尿病などの代謝障害を治療する治療の有望な標的となる可能性があります。
Pank4が運動によって活性化され、筋肉のエネルギー代謝を改善するという発見は、なぜ身体活動が健康にとって非常に重要であるかを示しています。 「定期的な運動は、フィットネスの増加を保証するだけでなく、代謝に大きな影響を与えます。これは、アクティブなライフスタイルの動機付け要因になる可能性があります」とKleinert氏は言います。
将来の研究では、Kleinertと彼のチームは、運動またはインスリンによるPANK4のリン酸化がその活性をどのように制御し、これがアセチルCOAの調節と代謝の柔軟性にどのように関連しているかを知りたいと考えています。視床下部などの他の組織におけるPANK4の役割や全身のエネルギー恒常性への影響も、さらなる調査が必要です。
ミランダ・ケルバンテスA、フリゼンAM、SHラウン、ホーデクO、LLVスモール、ヨハンK、ディーゼンL、グレゴリーP、グディクセンA、アルタイA、アダムスキーJ、アンデルスセンNR、CMシグバルデン、カールCS、ヴォルテドランドCT、kjフッツランドR Hauck SM、SMN、Servant A、Free M、Gottmann P、Burscher I、Lockert H、Plegadard H、SchürmannA、MH’sTschöp、Moritz T、TD Mory、Sylow L、Kiens B、Richter EA、Kleinert M.
パントテン酸キナーゼ4は、骨格筋基質代謝を制御します。
一般的なナット。 2025 1月2日（1）：345。 doi： 10.1038/s41467-024-55036-w
#グルコースおよび脂質代謝の調節因子として特定されたPank4