Research Abstract
マウス着床前期胚発生時の代替エネルギー源としての中鎖脂肪酸
A medium-chain fatty acid as an alternative energy source in mouse preimplantation development
2012年12月5日 Scientific Reports 2 : 930 doi: 10.1038/srep00930
我々は、着床前期胚の培養環境をさらに最適化する目的で、キャピラリー電気泳動飛行時間型質量分析法を用いて、マウス胚の培養前後で培養液のメタボロミクス解析を実施した。その結果、胚が分泌した23個の代謝産物（16個はアミノ酸）と、培養液に由来する5個の代謝産物（中鎖脂肪酸[MCFA]であるオクタン酸など）、計28個の代謝産物を検出した。哺乳類の着床前期胚におけるMCFAの代謝に関してはこれまで報告がないため、本研究では、着床前期胚の培養にオクタン酸が代替エネルギー源として有用であるか否かについて検討した。脂肪酸、ピルビン酸およびブドウ糖を欠く培地中では、すべての胚が生存不能であったが、オクタン酸を添加することによって胚発生は有意に回復した。免疫ブロットでは、分割期胚および胚盤胞においてMCFAのβ-酸化に重要である代謝酵素（アシルCoA脱水素酵素およびヒドロキシアシルCoA脱水素酵素）の発現も確認された。さらに、培地に添加された[1-13C8]オクタン酸は、着床前期胚に取り込まれミトコンドリアのβ-酸化を介してTCA回路の代謝中間産物へと利用されることが示された。以上の結果から、オクタン酸が着床前期胚発生の全ステージにおいて効果的な代替エネルギー源として有用であることが初めて明らかとなった。
山田 満稔1*, 高梨 和美1, 3*, 浜谷 敏生1, 平山 明由3, 阿久津 英憲2, 福永 朝子1, 小川 誠司1, 2, 菅原 かな1, 2, 篠田 幸作3, 曽我 朋義3, 梅澤 明弘2, 久慈 直昭1, 吉村 𣳾典1 & 冨田 勝3
- 慶應義塾大学医学部 産婦人科学教室
- 独立行政法人 国立成育医療研究センター研究所 生殖・細胞医療研究部
- 慶應義塾大学 先端生命科学研究所
* 本研究は、山田 満稔、高梨 和美の2研究者が同等に貢献した成果として論文発表しています。
To further optimize the culturing of preimplantation embryos, we undertook metabolomic analysis of relevant culture media using capillary electrophoresis time-of-flight mass spectrometry (CE-TOFMS). We detected 28 metabolites: 23 embryo-excreted metabolites including 16 amino acids and 5 media-derived metabolites (e.g., octanoate, a medium-chain fatty acid (MCFA)). Due to the lack of information on MCFAs in mammalian preimplantation development, this study examined octanoate as a potential alternative energy source for preimplantation embryo cultures. No embryos survived in culture media lacking FAs, pyruvate, and glucose, but supplementation of octanoate rescued the embryonic development. Immunoblotting showed significant expression of acyl-CoA dehydrogenase and hydroxyacyl-CoA dehydrogenase, important enzymes for ß-oxidation of MCFAs, in preimplantation embryo. Furthermore, CE-TOFMS traced [1-13C8] octanoate added to the culture media into intermediate metabolites of the TCA cycle via ß-oxidation in mitochondria. These results are the first demonstration that octanoate could provide an efficient alternative energy source throughout preimplantation development.
