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Characterization of a novel porcine carbonyl reductase activated by glutathione: Relationship to carbonyl reductase 1, 3α/β-hydroxysteroid dehydrogenase and prostaglandin 9-ketoreductase

岐阜薬科大学博士（薬科学）2022年度doctoral thesi

井上 雄貴

博 士 論 文 要 旨 
 
脂質代謝調節因子の発現制御機構と脂質異常症を是正する機能性成分に関する研究 
 
井上 雄貴 
 
 脂肪酸は生体恒常性維持に重要な役割を担うことから、脂肪酸代謝は様々な酵素や
因子により調節されている。それゆえ、その調節機構の破綻は、様々な疾患の発症リ
スクを増加させる。X連鎖性副腎白質ジストロフィーは、全身性の極長鎖脂肪酸（very 
long-chain fatty acid：VLCFA）蓄積と脱髄病巣における炎症性マクロファージの集積
が認められる疾患である。VLCFA蓄積と炎症との関連性については不明な点が多い
ことから、本疾患を理解するうえで、マクロファージ活性化における VLCFAの関与
を解明することは重要である。また、近年、非アルコール性脂肪性肝疾患（nonalcoholic 
fatty liver disease：NAFLD）が増加していることから、その背景にある脂質異常症の
予防・治療法の開発が求められている。脂質代謝制御因子であるアンジオポエチン様
タンパク質 8（angiopoietin-like protein 8：ANGPTL8）の発現抑制は NAFLDを軽減す
ることから、ANGPTL8は NAFLDの創薬ターゲットとして期待されている分子であ
る。本研究では、上述の 2つの課題に取り組むために、1）マクロファージにおける
VLCFA合成酵素 elongation of very long chain fatty acids（ELOVL）の発現制御機構、2）
ANGPTL8の発現制御する機能性成分に関する研究に取組み、以下の知見を得た。 
 
1. ヒト単球由来細胞株THP-1細胞から分化誘導したM1様マクロファージでELOVL7
の遺伝子発現量が亢進した。公共 RNA-seqデータ解析と THP-1細胞を用いた生化
学な解析から、M1様マクロファージおける ELOVL7発現誘導は NF-Bにより制御
されていることが明らかとなった。ELOVL7ノックダウンは IL-6や IL-12/IL-23 p40
の分泌を抑制した。さらに、形質細胞様樹状細胞（plasmacytoid dendritic cell : pDC）
の RNA-seq解析の結果、活性化 pDCでも ELOVL7の発現が亢進していた。これら
の結果から、M1 様マクロファージや pDC おける炎症応答には、NF-B を介した
ELOVL7の発現誘導が部分的に関与していると考えられた。 
 
2.  ローヤルゼリー（royal jelly：RJ）含有脂肪酸であるセバシン酸（sebacic acid：SA）
は、ヒト肝がん由来細胞株 HepG2 細胞における ANGPTL8 発現を抑制した。
ANGPTL8プロモーターのレポータープラスミドを用いた解析から、ANGPTL8プロ
モーターの−262/−137の領域がANGPTL8の転写活性ならびにSAによる転写の抑制
に重要であることが明らかとなった。本領域には転写因子 HNF4の推定結合領域
が存在していた。SAは、HNF4 mRNA発現量には影響を及ぼさなかったが、その
タンパク量を減少させた。また、HNF4推定結合部位への HNF4の結合が SA で
抑制されることを ChIP法とプルダウンアッセイで確認した。さらに、HNF4ノッ
クダウンは、ANGPTL8 のプロモーター活性を減弱し、その遺伝子発現量を抑制し
た。これらの結果から、HepG2細胞における SAによる ANGPTL8の発現抑制作用
は、SAが HNF4タンパク発現量の減少させることで発揮されると考えられた。 
 
以上、本研究により、マクロファージの免疫応答時に誘導される ELOVL7の機能と
RJ 含有脂肪酸による脂質代謝改善効果の作用機序について新知見を得ることができ
た。本研究の成果は、免疫細胞内における VLCFAの制御を標的とした創薬研究や、
RJ に代表される中鎖脂肪酸を含む機能性健康食品の脂質異常症への医療応用につな
がる有益なエビデンスになると考える。 
 
論文審査結果の要旨 
 
氏名（本籍） 井上 雄貴 （岐阜県） 
学位の種類 博士（薬科学） 
学位記番号 甲 第４５号 
学位授与年月日 令和５年３月１０日 
学位授与の条件 学位規則第４条第１項該当者 
学位論文の題名 
脂質代謝調節因子の発現制御機構と脂質異常症を是正する機能性
成分に関する研究 
論文審査委員 
（主査） 松永 俊之 
（副査） 嶋澤 雅光 
（副査） 田中 宏幸 
 
本研究は、生体機能の維持に重要な脂肪酸の代謝異常に関連した疾患の発症機序の
解明および予防・治療法の開発に取り組んだものである。X 連鎖性副腎白質ジストロ
フィーでは、全身性の極長鎖脂肪酸（VLCFA）蓄積と病巣での炎症性マクロファージ
の活性化が認められることから、VLCFA 合成酵素 ELOVL ファミリーとマクロファ
ージ活性化との関連性を公共RNA-seqデータと THP-1細胞を用いた生化学実験によ
り解析を行った。炎症性マクロファージで ELOVL7 の発現が亢進すること、この発
現が NF-B により制御されること、ELOVL7 ノックダウンにより炎症性サイトカイ
ン分泌が減少することを見出した。また、脂質代謝異常の予防・治療に向けた研究で
は、非アルコール性脂肪性肝疾患の創薬ターゲットとして期待されるアンジオポエチ
ン様タンパク質 8（ANGPTL8）の発現に対するローヤルゼリー含有脂肪酸セバシン酸
（SA）の効果を HepG2細胞を用いて検証した。SAにより ANGPTL8が減少すること、
HNF4が ANGPTL8の発現制御に重要な転写因子であること、SAによる ANGPTL8
発現低下は HNF4タンパク質分解に起因することを明らかにした。 
 以上より、本研究は、脂質代謝異常に起因する疾患の予防・治療につながる有益な
エビデンスとなることから、博士 (薬科学) の論文として価値あるものと認める。 


Japanese

脂質代謝調節因子の発現制御機構と脂質異常症を是正する機能性成分に関する研究

岐阜薬科大学博士（薬学）2022年度doctoral thesi

伊東美紀

博 士 論 文 要 旨 
 
メカノケミカル反応を利用した水からの水素生成法と 
還元剤としての応用 
 
伊東 美紀 
 
接触水素化反応は、様々な分野で汎用される化学変換法である。C-D結合がC-H結
合より熱力学的に安定であること（同位体効果）を利用して2017年には重水素置換医
薬品（ヘビードラッグ）が米国食品医薬品局（FDA）によって新薬として初めて承認
され、重水素原子を有機化合物や医薬品分子に導入する方法も注目されている。 
水素化反応や重水素標識反応では、H2 と重水素（D2）が真の反応種である。H2 は
燃焼して H2O に変換されるため、究極のクリーンエネルギーとしても期待されてい
る。D2は化学や生物学の研究、半導体や光ファイバーなどにも応用されており、ます
ますの需要拡大が見込まれる。 
本研究では、ステンレス（SUS304）ボールの衝突・摩擦によるメカノケミカルエネ
ルギーを利用して、無尽蔵の資源であるH2O（D2O）から簡便にH2（D2）を取り出す
新しい反応を開発するとともに、共存する有機化合物に直接固定化した。また、二酸
化炭素（CO2）のメタン化法の確立にも成功した。 
1．ステンレスボールの衝突エネルギーを利用した水分解反応 
遊星型ボールミル装置を使用して、SUS304（主成分はFe、Cr、Ni）製反応容器内で
SUS304ボール存在下H2Oをミリングすると、酸素原子はSUS304を構成する金属酸化
物としてトラップされ、H2がほぼ定量的に生成することを発見した。SUS304を構成
する金属種の反応促進効果検証や固体生成物の表面分析から、メカノエネルギーが媒
介して、FeやNiより第一イオン化エネルギーが低いCrからH2Oへの一電子移動が起こ
り、最終的にFeやCrが酸化物化される過程でH2とH2Oが放出される化学反応メカニズ
ムを提唱した。ボールのサイズや数による反応効率を検証し、接触頻度が重要な要素
の一つであることを明らかにした。また、H2Oを加えずに穏やかにミリングすると、
表面の結晶構造がオーステナイト相からマルテンサイト相に変態するとともに、水素
発生効率も向上することを示した。 
2．水分解による水素生成の応用；有機化合物の水素化と重水素化 
ボールミルが固体―固体反応の活性化に利用されようになってきたが、SUS304ボ
ールを構成する金属からの一電子移動を介したH2O（D2O）からH2（D2）の生成と、
連続する有機化合物の（重）水素化に至る、複合型メカノケミカル反応は報告されて
いない。還元性官能基を持つ基質をH2OとともにSUS304容器内でSUS304ボール存在
下ミリングすると、H2OからH2が発生するとともに、アルケン、アルキン、ニトロ、
アジド、ケトン等が還元されることを見出した。H2Oに代えてD2Oを使用すると、還
元的重水素化反応が進行する。 
3．水分解による水素生成の応用；二酸化炭素のメタン化 
CO2は温暖化効果ガスの一つであり排出量の削減が世界的に求められているが、見
方を変えれば重要な炭素資源でもあり、CO2から石油代替燃料［メタン（CH4）やア
ルコールなど］や化学原料などの有価物を作る技術（CCU：Carbon dioxide Capture and 
Utilization）が注目されている。しかし CO2 は化学的に安定で単純に水素化してメタ
ンに変換するには莫大なエネルギーを必要とする。今回 SUS304 ボール存在下 CO2と
H2O をミリングすると定量的に CH4 が生成する反応を確立した。すなわち、H2O に
溶解した CO2が金属炭酸塩を形成して、SUS304 成分の Ni を触媒としたメカノケミ
カル的接触水素化反応で CH4が生成するメカニズムを考察した。 
 
論文審査結果の要旨 
 
氏名（本籍） 伊東 美紀 （神奈川県） 
学位の種類 博士（薬学） 
学位記番号 乙 第４０６号 
学位授与年月日 令和５年３月１０日 
学位授与の条件 学位規則第４条第２項該当者 
学位論文の題名 
メカノケミカル反応を利用した水からの水素生成法と還元剤とし
ての応用 
論文審査委員 
（主査） 田原 耕平 
（副査） 平山 祐 
（副査） 山口 英二 
 
本論文では、ステンレスボールの衝突エネルギーを利用したメカノケミカル反応に
より、水から水素または重水から重水素を簡便に生成できることを見出し、有機化合
物や二酸化炭素に直接固定化することが可能であることを明らかにした。SUS304の
ステンレスボールを用いて、遊星型ボールミル反応容器内で水をミリングすることで、
メカノケミカル反応を介して水はほぼ定量的に水素に分解されることを見出した。ボ
ールの金属組成や固体生成物の表面を結晶構造の観点から詳細に分析することで、反
応メカニズムを解明した。容器内のボールサイズやボール数を最適化することで、反
応効率を改善できることを明らかにした。次に、水または重水の分解による水素生成
を応用した複合型メカノケミカル反応により、有機化合物の還元性官能基の水素化と
重水素化に成功した。水の分解による水素の生成と同時進行する還元反応を活用して、
ボールミルにより二酸化炭素をメタンに変換することを着想し、その反応系の確立と
反応機構の解明を行った。 
以上より、本論文で明らかとなった知見は、医薬品開発のみならずエネルギー・環
境問題など幅広い分野における応用が期待できると考えられ、博士（薬学）論文とし
て価値あるものと認める。 


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