ウズラ筋芽細胞におけるサイトカインとホルモンシグナルによる鳥類アンカップリング蛋白質（av-UCP）発現の制御

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Comp. Biochem. Physiol., Part A Mol. Integr. Physiol..2020 Jun;248:110747. S1095-6433(20)30099-4. doi: 10.1016/j.cbpa.2020.110747.Epub 2020-06-19.

ウズラ筋芽細胞におけるサイトカインとホルモンシグナルによる鳥類アンカップリング蛋白質（av-UCP）発現の制御

Regulation of avian uncoupling protein (av-UCP) expression by cytokines and hormonal signals in quail myoblast cells.

Alison Ferver
Sami Dridi

PMID: 32565233 DOI: 10.1016/j.cbpa.2020.110747.

抄録

ミトコンドリアアニオンキャリアーファミリーの一員であるアンカップリングタンパク質（UCP）は、熱発生、酸化還元バランス、活性酸素種、その他多くの細胞プロセスにおいて極めて重要な役割を果たしています。これらは、哺乳類で広範囲に研究され、様々な環境因子やホルモン因子によって転写や翻訳レベルで厳密に制御されていることが示されています。しかし、鳥類は褐色の脂肪組織を持たず、筋肉に優勢に発現しているUCP（av-UCP）が1つしかないため、このような研究は非常に限られたものとなっている。そこで本研究では、ウズラの筋芽細胞（QM7）におけるav-UCPとその関連転写因子の発現に対する炎症性サイトカイン（IL-6とTNFα）とエネルギー恒常性関連ホルモン（レプチンとT3）の効果を調べることを目的とした。レプチンを24時間投与すると、QM7細胞ではav-UCPの発現が低下し、PGC-1α, PPARα, PPARγの発現が上昇した。IL-6とTNFαの投与はav-UCPの発現を有意に上昇させたが、T3はav-UCPのmRNAレベルに二相性の効果（低用量での発現上昇と高用量での発現低下）を示した（P<.05）。TNFαはPPARαおよびPPARγ mRNA量を有意に誘導したが、T3およびIL-6はPPARα発現を低下させた（P<.05）。これらのデータは、鳥類の筋細胞におけるav-UCPのサイトカインおよびホルモン制御を初めて報告したものであり、これらの効果がPPARとPGC-1αを介して媒介されていることを示唆しており、今後の機能的・機構的研究に新たな展望を拓くものである。

Uncoupling proteins (UCPs), members of the mitochondrial anion carrier family, play a pivotal role in thermogenesis, redox balance, reactive oxygen species and many other cellular processes. They were extensively studied in mammalian species and have been shown to be tightly regulated at transcriptional and translational levels by various environmental and hormonal factors. Such studies are very limited in avian species which represent a unique model because they lack brown adipose tissue and they contain only one UCP (av-UCP) predominantly expressed in the muscle. The present study aimed, therefore, to determine the effects of pro-inflammatory cytokines (IL-6 and TNFα) and energy homeostasis-related hormones (leptin and T3) on the expression of av-UCP and its related transcription factors in quail myoblast (QM7) cells. Leptin treatment for 24 h significantly down-regulated av-UCP, and up-regulated PGC-1α, PPARα, and PPARγ expression in QM7 cells. IL-6 and TNFα administration significantly up-regulated the expression of av-UCP, however T3 had a biphasic effects (up-regulation with low dose and down-regulation with high dose) on av-UCP mRNA levels (P < .05). TNFα significantly induced PPARα and PPARγ mRNA abundances, however T3 and IL-6 down-regulated PPARα expression (P < .05). Together, these data are the first to report cytokine and hormonal regulation of av-UCP in avian muscle cells, suggesting that these effects are mediated through PPARs and PGC-1α, and opening a new vista for future functional and mechanistic studies.