[論文レビュー] $β$-Carotene bioavailability and conversion efficiency are significantly affected by sex in rats. First observation suggesting a possible hormetic regulation of vitamin A metabolism in female rats

Patrick Borel, Romane Troadec+10 more|PubMed|Oct 14, 2021

Retinoids in leukemia and cellular processes参考文献 61被引用数 11

ひとこと要約

本研究では、食事中のビタミンA量に変化がなくても、メスのラットにおけるβカロテンの生体利用率およびビタミンAへの変換効率がメスのラットよりも顕著に高いことが示された。メスのラットは、ビタミンA摂取量に対してU字型の遺伝子発現反応を示し、ホルメシス的調節がビタミンA代謝に関与している可能性があることが示唆される。メスのラットでは、血浆レチノール濃度が低く、肝臓の遊離レチノール濃度が高かった。

ABSTRACT

β-Carotene bioavailability and conversion efficiency to VA are affected by the sex of rats. Results of gene expression suggest a hormetic regulation of VA metabolism in female rats.

研究の動機と目的

• ラットにおけるβカロテンの生体利用率およびビタミンAへの変換効率に及ぼす性差を調査すること。
• 食事中のビタミンA量の変化が肝臓および小腸におけるビタミンA代謝に与える影響を検討すること。
• 異なるビタミンA摂取量におけるメスのラットの小腸および肝臓における遺伝子発現パターンおよびタンパク質レベル（RBP4、BCO1、SR-BI）を評価すること。
• 特にメスのラットにおいて、ビタミンA代謝がホルメシス的調節を受けるかどうかを特定すること。
• 血漿および肝臓におけるレチノールの分布および貯蔵に及ぼす性差を明確にすること。

提案手法

• 成人のメスおよびオスのラットに、400、2300、9,858 IU/kgのビタミンAを含む食事を31〜33週間与えた。
• βカロテンの経口投与後に、摂取後血漿中のβカロテンおよびレチノールパルミタート濃度を測定し、生体利用率および変換効率を評価した。
• ビタミンA状態を評価するため、肝臓および血漿中のレチノール濃度を定量した。
• 小腸および肝臓組織における、ビタミンA代謝調節因子（例：BCO1、RBP4、SR-BI）の遺伝子発現を分析した。
• メスのラットの小腸および肝臓組織におけるRBP4、BCO1、SR-BIのタンパク質レベルを測定した。
• 食事中のビタミンA摂取量に対する遺伝子発現の用量反応関係を評価し、ホルメシス的特徴を示すU字型のパターンを特定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 性別はラットにおけるβカロテンの生体利用率およびビタミンAへの変換効率に影響を及ぼすか？
• RQ2 食事中のビタミンA摂取量は、メスのラットの小腸および肝臓における遺伝子発現にどのように影響するか？
• RQ3 異なるビタミンA摂取量下で、血漿および肝臓中のレチノール濃度に性差が生じるか？
• RQ4 特にメスのラットにおいて、ビタミンA代謝にホルメシス的調節の証拠が存在するか？
• RQ5 RBP4、BCO1、SR-BIのタンパク質レベルは、メスのラットにおける食事中のビタミンA摂取量および遺伝子発現とどのように相関するか？

主な発見

• メスのラットは、オスのラットと比較して、βカロテンの生体利用率が顕著に高く、ビタミンAへの変換効率は低いことが示された。
• 血漿レチノール濃度はメスで低く、肝臓の遊離レチノール濃度はオスよりも高かった。これは、レチノールの分布が変化していることを示唆する。
• ビタミンA代謝関連遺伝子の多くが、メスのラットにおいて食事中のビタミンA摂取量に対してU字型の用量反応曲線を示し、ホルメシス的調節の可能性が示唆された。
• どちらの性別においても、食事中のビタミンA含有量に著しい影響は認められなかった。
• メスのラットの小腸および肝臓におけるRBP4、BCO1、SR-BIのタンパク質レベルは、観察された遺伝子発現パターンおよびホルモン調節と整合的であった。
• 本研究は、変動するビタミンA摂取量に対する非線形な遺伝子発現反応に基づき、特にメスのラットにおいて、ビタミンA代謝におけるホルメシス的調節の可能性を示す最初の証拠を提供した。