日本岐阜藥科大學檜井榮一教授等人組成的研究小組與日本金澤大學金田勝幸教授和小川數馬副教授、東京醫科齒科大學越智廣樹助教和佐藤信吾講師、松本齒科大學小林泰浩教授、美國國立衛生研究院高級研究員Yun-Bo Shi以及英國鄧迪大學Peter M. Taylor教授等人透過聯合研究，發現了對保持骨骼健康至關重要的生理訊號和新的分子機制。
構成人體的細胞以氨基酸爲營養源和蛋白質的來源。細胞不僅自己合成氨基酸，還會利用細胞膜上存在的氨基酸轉運蛋白從細胞外部獲取氨基酸。透過此前的研究已經知道，氨基酸轉運蛋白的異常與癌症、神經退行性疾病和糖尿病等多種疾病的發病有關，但並不清楚氨基酸轉運蛋白介導的營養環境訊號具體是如何參與骨骼代謝的。
此次研究小組發現，作爲氨基酸轉運蛋白之一的L-型氨基酸轉運蛋白1（LAT1）在「保持骨骼健康」方面發揮了重要作用，並查明瞭其詳細的分子機制。
LAT1負責將白胺酸和異白胺酸等大型中性氨基酸轉運到細胞内。此次研究小組着手調查了LAT1是否與氨基酸訊號維持骨骼組織穩定狀態有關。
研究小組首先培育了成骨細胞的LAT1獨特性失活的小鼠，未發現骨骼代謝異常。另外還培育了破骨細胞的LAT1獨特性失活的小鼠，發現骨量大幅減量（圖1）。由此應答，破骨細胞中表達的LAT1介導的氨基酸訊號對骨骼代謝非常重要。
圖1：成年小鼠大腿骨的影像
從圖中可以看出，破骨細胞的LAT1獨特性失活小鼠的大腿骨與對照小鼠的大腿骨相比，骨量較少。
接下來，研究小組調查了LAT1失活細胞的細胞功能，以試圖解決「爲什麼破骨細胞的LAT1失活會造成骨骼代謝異常」。結果發現，LAT1失活造成了破骨細胞的數量、大小以及骨吸收能力增加。透過進一步的詳細解析發現，在LAT1失活細胞中，mTORC1訊號被抑制，NFATc1的表達量增加，核差排強化。
以上結果表明，以破骨細胞中的LAT1爲起點的氨基酸訊號，經由mTORC1調節NFATc1的表達量和功能，從而在骨骼代謝中發揮了重要作用（圖2）。
圖2：透過LAT1/mTORC1途徑控制NFATc1轉錄和核差排
破骨細胞的LAT1激活mTORC1訊號，控制NFATc1的表達量及核差排。
此次的研究成果爲骨骼保持健康狀態提供了新的知識和概念，同時也爲「適量攝取蛋白質和氨基酸的飲食生活習慣對保持骨骼健康事關重要」這個概念提供了新的證據。另外，還針對因骨代謝異常和無法維持骨組織穩定狀態而引起的多種運動器官疾病及骨骼系統疾病提供了新的知識和解決思路。
（日文新聞發佈全文）
文：JST客觀日本編輯部翻譯整理
