応用生物学部

School of Bioscience and Biotechnology 八王子

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アンチエイジングフード(佐藤拓己)研究室

研究内容

アンチエイジングフード(佐藤拓己)研究室
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 私たちの研究テーマは、ミトコンドリアを活性化させる有機酸やミトコンドリアを保護するビタミンCの細胞レベルでの機能を解き明かすことです。 細胞は、細胞質とミトコンドリアという2つの場所でエネルギーを作っています。細胞質でのエネルギー代謝経路は、主にブドウ糖を分解して体内で使いやすいエネルギー源に作りかえていく「解糖系」と呼ばれるもの。ところがこのルートは代謝効率があまりよくありません。ブドウ糖の一部が分解の途中で乳酸に変化し、完全に酸化されないからです。それに対してミトコンドリアのエネルギー代謝はとても効率がいいのです。ミトコンドリアのエネルギー代謝が悪化すると、細胞を死に誘導する因子が放出される。ミトコンドリアは人間の体内で細胞の生死を司るという決定的な役割を持っているのです。ですからミトコンドリアが活発に働く状態であれば、細胞も活き活きとして、アンチエイジング効果が見込まれるというわけです。
 ミトコンドリアの機能が不全になれば、たちまちミトコンドリアから細胞に死を誘導する因子が放出されることがわかっています。従って食物に含まれる成分のうち、解糖系を使わずにミトコンドリアを直接活性化する化合物は、アンチエイジングに大きな効果をもたらすと思われます。そこで私たちは、ミトコンドリアに直接取り込まれ、これを活性化する食品成分を探索しています。ミトコンドリアは、細胞の生存と死を決定する重要な役割を果たすとともに、活性酸素(ROS)の影響を最も受けやすい細胞内器官です。ミトコンドリアを活性化させるもとして有機酸、またミトコンドリアを保護するものとしてビタミンCが重要です。従って本研究室では、有機酸とビタミンCに焦点を当てて研究を行っています。有機酸とビタミンCは多くの食品に含まれており、日々の食事で摂取が可能です。
 有機酸の細胞保護作用に焦点を当てて実験をしています。有機酸のうちピルビン酸、オギザロ酢酸及びアルファ-ケトグルタル酸だけが酸化ストレスに対して耐性であり、その全てがアルファ-ケト酸の構造を持つものであることが分かりました。これら3つの有機酸は細胞の中でもmMオーダーで存在するとされ、ミトコンドリアにおいてエネルギー代謝の基質であるとともに、ミトコンドリアの電子伝達鎖から発生する過酸化水素を消去することによって、ミトコンドリアを活性化する作用と保護する作用の両方を持ち合わせます。
 ビタミンCは、高濃度で投与することで、がん治療に効果があることが近年報告されており、副作用のない治療法として注目されています。ビタミンCの生理作用は、還元型ビタミンCと酸化型ビタミンCの合算の効果であると考えられ、作用がどちらに由来するのかを明らかにする目的で、本実験を行いました。化学的には還元型が細胞を保護する実体であり、酸化型は生理作用がないものと考えられてきました。
しかし実際に調べてみると、酸化型は有意な保護作用がありましたが、還元型には有意な保護作用はありませんでした。さらに、還元型は基質に定着のないガン細胞に対して強い選択毒性があったのに対して、酸化型にはこのような選択毒性は殆どありませんでした。すなわちビタミンCは二つの顔をもつ分子であることがわかりました。還元型では細胞を殺し、酸化型では細胞を守る。ビタミンCはガン細胞や寿命の尽きた古い細胞などを除去し、生まれたばかりの新しい細胞は守るという大変に人にとって好都合な生理作用を持つ分子であるということです。このような性質は他の抗酸化剤にはなく、ビタミンC独自のものです。今後は酸化型ビタミンCが細胞を保護するメカニズムを明らかにしていきたいと思います。

参考文献
ビタミンCに関する論文
[1] Murayama Y, Kashiyagura R, Sakai M, Sasaki I, Yoshida Y, Kanai C, Hiruma R, Satoh T. Physiological Concentrations of Ascorbic Acid Potentiate Cell Death by Hydrogen Peroxide and Nitric Oxide of Non-Attached Cancer Cell Lines for the Possible Clearance of Cancer Cells from the Microcirculation. Reactive Oxygen Species 2019-12-04
大学プレスリリース:「ビタミンCと過酸化水素ががん細胞を除去 低濃度ビタミンCの新たな機能を発見」
https://www.u-presscenter.jp/2019/12/post-42823.html

[2] Satoh A, Kojima N, Iguchi T, Hamada K, Hasuike D, Kawai H, Kobayashi R, Zhang J, Gai X, Takumi Satoh T. Protective Effects by Dehydroascorbic Acid through an Anti-Oxidative Pathway and Toxic Effects by Ascorbic Acid through a Hydrogen Peroxide-Dependent Pathway in Tumor Cell Lines. Reactive Oxygen Species 311-324, 2018-09-01
プレスリリース:「ビタミンCによるがん転移の抑制メカニズムに新発見 還元型と酸化型で生理作用に違い」
https://www.u-presscenter.jp/2018/06/post-39652.html

研究室紹介
「アンチエイジングからがん治療まで - ビタミンCの機能解明に挑む」(マイナビ研究紹介)
https://news.mynavi.jp/article/20180801-669185/
「セロトニンとケトン体でアンチエイジング」(ロフタル研究紹介)
https://hey-labo.com/labo/satotkm-teu/blog/6

研究テーマ

1.有機酸のアンチエイジング効果
2.ビタミンCの生理機能
3.ケトン体のアンチエイジング効果

研究室ページ

研究キーワード
アンチエイジング , ビタミンC , ケトン体 , セロトニン
担当教員
教授 
佐藤 拓己/サトウ タクミ/SATOH Takumi
専門分野:アンチエイジングフード、神経科学、ケミカルバイオロジー