イムノメタボリズムから立案する新規リハビリテーションプログラムの開発

• 研究課題/領域番号: 17H04747
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: リハビリテーション科学・福祉工学
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 前重 伯壮 神戸大学, 保健学研究科, 助教 (90617838)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 24,050千円 (直接経費: 18,500千円、間接経費: 5,550千円); 2020年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2019年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2018年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2017年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
• キーワード: 骨格筋 / マクロファージ / 物理療法 / 免疫代謝 / 培養筋繊維 / エクソソーム / グルコース制限 / 筋管細胞 / イムノメタボリズム / 代謝産物 / メタボロミクス / 超音波刺激

研究成果の概要

収縮能を有する筋管の培養上清および抽出エクソソームを、骨髄由来マクロファージに添加する実験系で、筋由来エクソソームの自然免疫に対する制御効果を検討した。
Myotube培養上清および筋エクソソーム添加によってマクロファージM1極性（炎症促進性）抑制効果が確認された。myotubeに対する超音波照射によって筋エクソソームの放出が2倍促進され、myotubeへの超音波刺激が培養上清によるマクロファージのM1極性抑制効果を強めることがわかった。その効果は培養上清からエクソソームを欠乏させることによって消失することがわかった。骨格筋による抗炎症作用はエクソソームを介して発揮されることが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、骨格筋から分泌されるエクソソームがマクロファージによる過剰炎症反応を制御することを見出した。このことは、生体内に存在する器官を疾病治療的に活用する基盤を構築した。さらに、骨格筋に対する物理刺激によって、筋障害なく筋エクソソームの効果を高めることとが確認され、具体的な治療戦略を打ち出すことができた。特に病原性微生物による感染では、過剰な炎症反応が呼吸器等の生命維持に必要な臓器の機能を顕著に低下させ、持続する炎症が損傷臓器の修復反応を遅延化させるため、重篤な後遺症をもたらし、ときには生命を脅かす。本研究では、それらを予防、あるいは重症化させない保存的手段の開発基盤を構築した。

研究成果

• [国際共同研究] ハーバード大学医学大学院/ハーバード大学公衆衛生大学院(米国)
• [国際共同研究] ハーバード大学医学大学院/ハーバード大学公衆衛生大学院(米国)
• [国際共同研究] ハーバード大学公衆衛生大学院(米国)
• [国際共同研究] ハーバード大学公衆衛生大学院(米国)
• [雑誌論文] High-intensity ultrasound irradiation promotes the release of extracellular vesicles from C2C12 myotubes (2021)
  • 著者名/発表者名: Maeshige Noriaki、Langston P. Kent、Yuan Zhi-Min、Kondo Hiroyo、Fujino Hidemi
  • 雑誌名: Ultrasonics 巻: 110 ページ: 106243-106243
  • DOI: 10.1016/j.ultras.2020.106243
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Reduced metabolic capacity in fast and slow skeletal muscle via oxidative stress and the energy‐sensing of AMPK/SIRT1 in malnutrition (2021)
  • 著者名/発表者名: Hirabayashi Takumi、Nakanishi Ryosuke、Tanaka Minoru、Nisa Badur un、Maeshige Noriaki、Kondo Hiroyo、Fujino Hidemi
  • 雑誌名: Physiological Reports 巻: 9 号: 5 ページ: 1-11
  • DOI: 10.14814/phy2.14763
  • NAID: 120007115801
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Can ultrasound irradiation be a therapeutic option for prostate cancer? (2020)
  • 著者名/発表者名: Maeshige N, Kitagawa K, Yamasaki S, Ishii A, Shirakawa T, Yang YM, Sung SY, Chen KC, Yuan ZM, Shigemura K, Fujisawa M.
  • 雑誌名: Prostate 巻: 80 号: 12 ページ: 986
  • DOI: 10.1002/pros.24030
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Preventive effects of medium-chain triglycerides supplementation on the oxidative capacity in skeletal muscle under cachectic condition (2020)
  • 著者名/発表者名: HIRABAYASHI Takumi、TANAKA Minoru、MATSUMOTO Tomohiro、MAESHIGE Noriaki、KONDO Hiroyo、FUJINO Hidemi
  • 雑誌名: Biomedical Research 巻: 41 号: 4 ページ: 179-186
  • DOI: 10.2220/biomedres.41.179
  • NAID: 130007887497
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 悪液質由来の骨格筋萎縮に対するパルス超音波療法の予防効果 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中西 亮介, 平山 佑介, 上野 瑞季, 前重 伯壮, 藤野 英己
  • 雑誌名: 物理療法科学 巻: 27 ページ: 41-47
  • NAID: 40022368174
  • 査読あり
• [雑誌論文] 心不全に伴う骨格筋の速筋化とミトコンドリア機能障害に対するパルス磁気刺激の効果 (2020)
  • 著者名/発表者名: 平林 卓己, 中西 亮介, 前重 伯壮, 藤野 英己
  • 雑誌名: 物理療法科学 巻: 27 ページ: 48-55
  • NAID: 40022368176
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of combined treatment with blood flow restriction and low current electrical stimulation on muscle hypertrophy in rats. (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshikawa M, Morifuji T, Matsumoto T, Maeshige N, Tanaka M, Fujino H.
  • 雑誌名: J Appl Physiol 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Can ultrasound irradiation be a therapeutic option for prostate cancer? (2020)
  • 著者名/発表者名: N.Maeshige, K.Kitagawa, S.Yamasaki, A.Ishii, S.Y.Sung, Z.M.Yuan, K.Shigemura, M.Fujisawa.
  • 雑誌名: The Prostate 巻: -
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Transcutaneous carbon dioxide attenuates impaired oxidative capacity in skeletal muscle in hyperglycemia model. (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto T, Tanaka M, Nakanish R, Takuwa M, Hirabayashi T, Ono K, Ikeji T, Maeshige N, Sakai Y, Akisue T, Kondo H, Ishihara A, Fujino H.
  • 雑誌名: Gen Physiol Biophys 巻: 38 ページ: 237-244
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of astaxanthin supplementation and electrical stimulation on muscle atrophy and decreased oxidative capacity in soleus muscle during hindlimb unloading in rats. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kanazashi M, Tanaka M, Nakanishi R, Maeshige N, Fujino H.
  • 雑誌名: J Physiol Sci 巻: 69 ページ: 757-767
  • NAID: 40022006466
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transcutaneous carbon dioxide attenuates impaired oxidative capacity in skeletal muscle in hyperglycemia. (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto T, Tanaka M, Nakanishi R, Takuwa M, Hirabayashi T, Ono K, Ikeji T, Maeshige N, Sakai Y, Akisue T, Kondo H, Ishihara A, Fujino H
  • 雑誌名: General Physiology and Biophysics 巻: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of transcutaneous carbon dioxide improves capillary regression of skeletal muscle in hyperglycemia (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto T, Tanaka M, Ikeji T, Maeshige N, Sakai Y, Akisue T, Kondo H, Ishihara A, Fujino H
  • 雑誌名: J Physiol Sci 巻: 69 号: 2 ページ: 223-233
  • DOI: 10.1007/s12576-018-0648-y
  • NAID: 40021819003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inhibitory Effects of Short-Chain Fatty Acids and ω-3 Polyunsaturated Fatty Acids on Profibrotic Factors in Dermal Fibroblasts. (2019)
  • 著者名/発表者名: Maeshige N, Torii K, Tabuchi H, Imai M, Koga Y, Uemura M, Aoyama-Ishikawa M, Miyoshi M, Fujino H, Terashi H, Usami M
  • 雑誌名: Eplasty 巻: 19
  • NAID: 120006873027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protective effects of Brazilian propolis supplementation on capillary regression in the soleus muscle of hindlimb-unloaded rats (2018)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Masayuki、Kanazashi Miho、Maeshige Noriaki、Kondo Hiroyo、Ishihara Akihiko、Fujino Hidemi
  • 雑誌名: The Journal of Physiological Sciences 巻: 69 号: 2 ページ: 223-233
  • DOI: 10.1007/s12576-018-0639-z
  • NAID: 40021818923
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] モノクロタリン誘発性肺高血圧症ラットのヒラメ筋におけるミトコンドリア機能障害と毛細血管退行に対する中周波電気刺激の介入効果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 田中雅侑、前重伯壮、金指美帆、中西亮介、藤野英己．
  • 雑誌名: 物理療法科学 巻: 25 ページ: 42-49
  • NAID: 40021724120
  • 査読あり
• [雑誌論文] 心不全による骨格筋の毛細血管対抗退行に対するレーザー照射の治療効果． (2018)
  • 著者名/発表者名: 上野瑞季、田中雅侑、平山佑介、金指美帆、松本智博、前重伯壮、藤野英己．
  • 雑誌名: 物理療法科学 巻: 25 ページ: 50-56
  • 査読あり
• [雑誌論文] 廃用性筋萎縮に対する神経筋電気刺激とパルス磁気刺激の比較検証． (2018)
  • 著者名/発表者名: 中西亮介，平山佑介，田中稔，小野紘平，池治 拓也, 前重伯壮，藤野英己
  • 雑誌名: 物理療法科学 巻: 25 ページ: 57-62
  • NAID: 40021724178
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modulation of plantar pressure and gastrocnemius activity during gait using electrical stimulation of the tibialis anterior in healthy adults. (2018)
  • 著者名/発表者名: Moriguchi M, Maeshige N, Ueno M, Yoshikawa Y, Terashi H, Fujino H.
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 13(5) 号: 5 ページ: e0195309-e0195309
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0195309
  • NAID: 120006471066
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Weight-bearing stretching of the triceps surae muscle increases the range of motion on ankle dorsiflexion in diabetic patients: an approach to reduce the risk of diabetic foot ulcer development. (2018)
  • 著者名/発表者名: Maeshige N, Hirasawa Y, Moriguchi M, Yoshikawa Y, Maruo K, Noguchi M, Terashi H, Fujino H.
  • 雑誌名: Journal of Japanese Society of Wound, Ostomy and Continence Management 巻: 22 ページ: 281-286
  • NAID: 130008032042
  • 査読あり
• [学会発表] Effects of high-intensity ultrasound irradiation on exosomes release from cultured myotubes (2021)
  • 著者名/発表者名: Hikari Noguchi, Noriaki Maeshige, P Kent Langston, Atomu Yamaguchi, Mikiko Uemura, Ryosuke Nakanishi, Hiroyo Kondo, Hidemi Fujino
  • 学会等名: EXPERIMENTAL BIOLOGY 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Conditioned Media from Ultrasound-treated C2C12 Myotubes Regulate Macrophage Inflammatory Responses (2021)
  • 著者名/発表者名: Atomu Yamaguchi, Noriaki Maeshige, P Kent Langston, Hikari Noguchi, Xiaoqi Ma, Yusuke Ichikawa, Mikiko Uemura, Hiroyo Kondo, Hidemi Fujino
  • 学会等名: EXPERIMENTAL BIOLOGY 2021
  • 国際学会
• [学会発表] 高強度パルスモード超音波は培養筋繊維からの細胞外小胞の放出を促進させる (2021)
  • 著者名/発表者名: 前重伯壮, P Kent Langston, Zhi-Min Yuan, 近藤浩代, 藤野英己
  • 学会等名: 第1回物理療法部門研究会
• [学会発表] Beneficial effects of mild hyperbaric oxygen exposure on microcirculation in peripheral tissues and resting metabolic rate in healthy human subjects （末梢組織の微小循環と代謝に対する軽度高酸素暴露の効果） (2020)
  • 著者名/発表者名: Badur Un Nisa（バドウル ウンニサ），中山 慧美，野口 ひかり，林 浩，平林 卓己， 植村 弥希子，中西 亮介，田中 稔，近藤 浩代，前重 伯壮，藤野 英己
  • 学会等名: 第110回理学療法科学学会学術大会
• [学会発表] レモンマートル抽出物がマイクロRNA発現抑制を介した筋衛星細胞の増殖に与える効果 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中山 慧美，山本 愛弓，本田 真一，野口 ひかり，林 浩，Badur Un Nisa Safder， 平林 卓己，植村 弥希子，中西 亮介，田中 稔，近藤 浩代，前重 伯壮，藤野 英己
  • 学会等名: 第110回理学療法科学学会学術大会
• [学会発表] 高強度超音波照射が培養筋管由来の細胞外小胞放出に与える効果 (2020)
  • 著者名/発表者名: 野口 ひかり，中山 慧美，林 浩，Badur Un Nisa Safder，平林 卓己，植村 弥希子， 中西 亮介，田中 稔，近藤 浩代，前重 伯壮，藤野 英己
  • 学会等名: 第110回理学療法科学学会学術大会
• [学会発表] 金属アレルギー患者に対する管理栄養士による栄養食事指導の効果 ランダム化比較試験 (2019)
  • 著者名/発表者名: 三ヶ尻 礼子, 福永 淳, 三好 真琴, 前重 伯壮, 鷲尾 健, 正木 太郎, 田渕 聡子, 脇田 久美子, 山西 美沙, 中谷 早希, 菅 里沙子, 齋藤 沙緒理, 河村 弘美, 山本 育子, 高橋 路子, 木戸 良明, 錦織 千佳子, 宇佐美 眞
  • 学会等名: 第23回日本病態栄養学会年次学術集会
• [学会発表] 心不全の骨格筋における速筋化とミトコンドリア機能障害に対するパルス磁気刺激の効果 (2019)
  • 著者名/発表者名: 平林 卓己, 中西 亮介, 前重 伯壮, 藤野 英己
  • 学会等名: 第27回日本物理療法学会学術大会
• [学会発表] 高脂質食誘導性肥満の骨格筋における筋損傷治癒遅延に対するパルスモード超音波の効果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 松本 智博、田中 雅侑、池冶 拓也、前重 伯壮、藤野 英己
  • 学会等名: 第26回日本物理療法学会学術大会
• [学会発表] Effects of Transcutaneous Carbon Dioxide (CO2) on Hyperglycemia-induced Capillary Regression in Skeletal Muscle. (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Matsumoto, M. Takuwa, T. Hirabayashi, T. Ikeji, K. Ono, N. Maeshige, H. Kondo, H. Fujino.
  • 学会等名: Experimental Biology 2018
  • 国際学会
• [学会発表] A Comparison of Protective Effects Between Electrical and Pulsed-Magnetic Stimulation in the Deep Layer of Skeletal Muscles Under Disuse Condition. (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Ono, R. Nakanishi, T. Matsumoto, M. Takuwa, T. Hirabayashi, T. Ikeji, M. Tanaka, N. Maeshige, H. Kondo, H. Fujino
  • 学会等名: Experimental Biology2018
  • 国際学会
• [学会発表] Preventive Effects of Medium-Chain Triglycerides Supplementation on the Dysfunction of Mitochondrial Oxidative Phosphorylation in Skeletal Mucle Under Cachectic Condition. (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Hirabayashi, M. Tanaka, T. Matsumoto, T. Ikeji, K. Ono, M. Takuwa, N. Maeshige, H. Kondo, H. Fujino.
  • 学会等名: Experimental Biology2018
  • 国際学会
• [学会発表] 高血糖に伴う骨格筋の酸化的リン酸化能低下や毛細血管退行に対する経皮的炭酸ガス吸収法の効果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 松本智博，宅和美穂，平林卓己，池治拓也，小野紘平，前重伯壮，近藤浩代，藤野英己．
  • 学会等名: 第73回日本体力医学大会
• [学会発表] 経皮的炭酸ガス吸収法が糖尿病の骨格筋代謝における代謝能低下や毛細血管退行に及ぼす効果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 松本智博，宅和美穂，平林卓己，池治拓也，前重伯壮，近藤浩代，藤野英己
  • 学会等名: 第23回日本基礎理学療法学会学術大会
• [学会発表] Responses of Muscle Satellite Cells to Lemon Myrtle Supplementation Combined with Electrical Stimulation in Disuse-induced Skeletal Muscle Atrophy (2018)
  • 著者名/発表者名: Takuwa M, Matsumoto T, Hirabayashi T, Ikeji T, Ono K, Honda S, Yamamoto A, Maeshige N, Kondo H, Fujino H.
  • 学会等名: Experimental Biology2018
  • 国際学会
• [学会発表] Protective effects of Enterococcus faecium strain R30 on transformation of slow to fast fiber under inactive condition. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ikeji T, Hirayama Y, Matsumoto T, Ono K, Takuwa M, Hirabayashi T, Takegaki A, Maeshige N, Kondo H, Fujino H
  • 学会等名: Experimental Biology2018
  • 国際学会
• [学会発表] A comparison of protective effects between electrical and pulsed-magnetic stimulation in the deep layer of skeletal muscles under disuse condition (2018)
  • 著者名/発表者名: Kohei Ono, Ryosuke Nakanishi, Tomohiro Matsumoto, Miho Takuwa, Takumi Hirabayashi, Takuya Ikeji, Minoru Tanaka, Noriaki Maeshige, Hiroyo Kondo, Hidemi Fujino
  • 学会等名: Experimental Biology 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 悪液質に伴う筋萎縮に対するパルス超音波が炎症性サイトカイン発現及びMAPキナーゼに与える効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 上野瑞季、平山佑介、前重伯壮、藤野英己
  • 学会等名: 第52回日本理学療法学術大会
• [図書] 「教育管理」 15レクチャーシリーズ理学療法テキスト 理学療法管理学 (2020)
  • 著者名/発表者名: 前重伯壮 編集 石川朗 長野聖
  • 総ページ数: 10
  • 出版者: 中山書店
  • ISBN: 9784521748139
• [図書] 「温熱療法の定義・分類」 標準理学療法学 専門分野 物理療法学 第5版 (2020)
  • 著者名/発表者名: 前重伯壮 編集 網本和 菅原憲一 松田雅弘
  • 総ページ数: 351
  • 出版者: 医学書院
• [図書] 「温熱療法の基礎と生理学的作用」 標準理学療法学 専門分野 物理療法学 第5版 (2020)
  • 著者名/発表者名: 前重伯壮 編集 網本和 菅原憲一 松田雅弘
  • 総ページ数: 351
  • 出版者: 医学書院
• [図書] 「温熱療法の実際①ホットパック」 標準理学療法学 専門分野 物理療法学 第5版 (2020)
  • 著者名/発表者名: 前重伯壮 編集 網本和 菅原憲一 松田雅弘
  • 総ページ数: 351
  • 出版者: 医学書院
• [図書] 「温熱療法の実際②パラフィン」 標準理学療法学 専門分野 物理療法学 第5版 (2020)
  • 著者名/発表者名: 前重伯壮 編集 網本和 菅原憲一 松田雅弘
  • 総ページ数: 351
  • 出版者: 医学書院
• [図書] 「温熱療法の実際③超短波療法・極超短波療法」 標準理学療法学 専門分野 物理療法学 第5版 (2020)
  • 著者名/発表者名: 前重伯壮 編集 網本和 菅原憲一 松田雅弘
  • 総ページ数: 351
  • 出版者: 医学書院
• [図書] 「温熱療法の実際④超音波療法」 標準理学療法学 専門分野 物理療法学 第5版 (2020)
  • 著者名/発表者名: 前重伯壮 編集 網本和 菅原憲一 松田雅弘
  • 総ページ数: 351
  • 出版者: 医学書院
• [図書] 「教育管理」 15レクチャーシリーズ理学療法テキスト 理学療法管理学 (2020)
  • 著者名/発表者名: 前重伯壮 編集 石川朗
  • 総ページ数: 180
  • 出版者: 中山書店
• [図書] <理学療法MOOK> 22 急性期の脳卒中理学療法 急性期における合併症予防③―褥瘡 (2018)
  • 著者名/発表者名: 前重 伯壮
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 三輪書店
• [備考]
  • URL: https://researchmap.jp/7000012471
• [備考]
  • URL: http://www.research.kobe-u.ac.jp/fhs-fujino/