ビタミンDはC2C12骨格筋細胞のAMPK/SIRT1活性で脂肪蓄積を改善する

Vitamin D Ameliorates Fat Accumulation with AMPK/SIRT1 Activity in C2C12 Skeletal Muscle Cells.

• Eugene Chang
• Yangha Kim

抄録

過度の脂肪蓄積は、筋肉のミトコンドリア機能障害とそれに伴う代謝合併症の主な要因と考えられている。本研究の目的は、筋肉脂肪蓄積とミトコンドリア変化におけるビタミンDの役割を調べることである。分化したC2C12筋細胞をパルミチン酸（PA）で前処理した後、1,25-ジヒドロキシビタミンD（1,25(OH)2D）で24時間インキュベートした。1,25(OH)2D の添加は、PA による mtDNA レベルの低下と、核呼吸因子 1(NRF1)、ペルオキシソーム増殖活性化受容体γ-1α(PGC-1α)、ミトコンドリア転写因子 A(Tfam)などのミトコンドリアの生合成に関与する mRNA レベルを C2C12 筋管内で有意に増加させた。さらに、1,25(OH)2DはATPレベルを有意に増加させ、カルニチンパルミトイル転移酵素1(CPT1)、ペルオキシソーム増殖因子活性化受容体α(PPARα)などのミトコンドリア機能に関連する遺伝子発現を増加させた。)、超長鎖アシル-CoAデヒドロゲナーゼ(VLCAD)、長鎖アシル-CoAデヒドロゲナーゼ(LCAD)、中鎖アシル-CoAデヒドロゲナーゼ(MCAD)、アンカップリングプロテイン2(UCP2)などの機能を有する。および UCP3 の発現、および 25-ジヒドロキシビタミン D3 24-ヒドロキシラーゼ（CYP24）と 25-ヒドロキシビタミン D3 1-α-ヒドロキシラーゼ（CYP27）を含むビタミン D 経路を PA 処理した C2C12 筋管で観察した。サーチュイン1（SIRT1）mRNA発現の有意な増加に加えて、1,25(OH)2D処理したC2C12筋細胞では、アデノシン一リン酸活性化プロテインキナーゼ（AMPK）とSIRT1の活性化の増加が認められた。したがって、筋脂肪蓄積およびミトコンドリア機能不全に対するビタミンDの観察された保護効果は、AMPK/SIRT1活性化を調節することを介して肯定的な方法であることを示唆している。

Excessive fat accumulation has been considered as a major contributing factor for muscle mitochondrial dysfunction and its associated metabolic complications. The purpose of present study is to investigate a role of vitamin D in muscle fat accumulation and mitochondrial changes. In differentiated C2C12 muscle cells, palmitic acid (PA) was pretreated, followed by incubation with 1,25-dihyroxyvitamin D (1,25(OH)2D) for 24 h. PA led to a significant increment of triglyceride (TG) levels with increased lipid peroxidation and cellular damage, which were reversed by 1,25(OH)2D. The supplementation of 1,25(OH)2D significantly enhanced PA-decreased mtDNA levels as well as mRNA levels involved in mitochondrial biogenesis such as nuclear respiratory factor 1 (NRF1), peroxisome proliferative activated receptor gamma coactivator-1α (PGC-1α), and mitochondrial transcription factor A (Tfam) in C2C12 myotubes. Additionally, 1,25(OH)2D significantly increased ATP levels and gene expression related to mitochondrial function such as carnitine palmitoyltransferase 1 (CPT1), peroxisome proliferator-activated receptor α (PPARα), very long-chain acyl-CoA dehydrogenase (VLCAD), long-chain acyl-CoA dehydrogenase (LCAD), medium-chain acyl-CoA dehydrogenase (MCAD), uncoupling protein 2 (UCP2), and UCP3 and the vitamin D pathway including 25-dihydroxyvitamin D3 24-hydroxylase (CYP24) and 25-hydroxyvitamin D3 1-alpha-hydroxylase (CYP27) in PA-treated C2C12 myotubes. In addition to significant increment of sirtuin 1 (SIRT1) mRNA expression, increased activation of adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK) and SIRT1 was found in 1,25(OH)2D-treated C2C12 muscle cells. Thus, we suggest that the observed protective effect of vitamin D on muscle fat accumulation and mitochondrial dysfunction in a positive manner via modulating AMPK/SIRT1 activation.