ビタミンD製剤が骨格筋細胞に及ぼす影響 －サルコペニアの予防・治療の可能性－

• Project/Area Number: 16K01813
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Applied health science
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 我妻 玲 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 学術支援専門職員 (00347121)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2018: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2016: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: ビタミンD / タンパク質合成 / 筋細胞 / 骨格筋細胞 / サルコペニア

Outline of Annual Research Achievements

活性型ビタミンDであるカルシトリオールは、虚弱高齢者の筋力低下や転倒に対して、その効果が期待されている薬剤であるが、骨格筋に与える影響については不明な点が多い。そこで本年度は、カルシトリオールが骨格筋のタンパク質合成に及ぼす影響について、細胞培養系を用いて検討した。C2C12筋芽細胞を血清濃度を下げて培養することによって分化誘導した筋管細胞を実験に用いた。予備実験により、ビタミンD受容体（VDR）タンパク質とビタミンD代謝酵素（CYP27B1およびCYP24A1）mRNAの発現を確認した。さらに、カルシトリオール処理により、VDRとCYP24A1のmRNAの発現が4－5倍以上増加することを確認した。タンパク質生合成の評価は、ピューロマイシンを用いたSUnSET法により行った。急性効果を調べるため（実験1）、筋管細胞を16時間血清飢餓状態で培養し、その後24時間カルシトリオール（1-10 nM）で処理した。また、慢性効果を調べるため（実験2）、筋管細胞を72時間カルシトリオール（1-10 nM）で処理した。カルシトリオールを添加した培地は24時間毎に交換した。実験1では、カルシトリオール処理によりピューロマイシンラベルされたタンパク質はおよそ50％減少した。実験2でも、およそ20％減少した。次に、その制御機構を明らかにするため、IGF/PI3K/AKT/mTORシグナル経路に注目した。カルシトリオール処理によりIGF-1およびIGF-1R、IGF-2RのmRNA発現量が低下した。また、Akt（Thr308、Ser473）、p70S6K (Thr389)、S6RP (Ser235/236)、4E-BP1 (Thr37/46)のリン酸化レベルが低下していた。これらの結果は、カルシトリオールが筋細胞のタンパク質合成を下方制御する可能性を示唆する。

Research Products

• [Journal Article] Electron beam induced fine virtual electrode for mechanical strain microscopy of living cell (2016)
  • Author(s): Takayuki Hoshino, Hiroki Miyazako, Atsuki Nakayama, Akira Wagatsuma, and Kunihiko Mabuchi
  • Journal Title: Sensors and Actuators B: Chemical Volume: 236 Pages: 659-667
  • DOI: 10.1016/j.snb.2016.06.023
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 地形的構造による細胞走性の誘導を用いた細胞密度変化 (2017)
  • Author(s): 奥谷智裕、我妻玲、満渕邦彦、星野隆行
  • Organizer: 第64回応用物理学会春季講演会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、横浜市、神奈川県
  • Year and Date: 2017-03-14
• [Presentation] バーチャル電極ディスプレイの単一細胞解析への応用-細胞内ひずみ解析とピンポイントエレクトロポレーション- (2017)
  • Author(s): 星野隆行、宮廻裕樹、吉岡基、我妻玲、満渕邦彦
  • Organizer: 第64回応用物理学会春季講演会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、横浜市、神奈川県
  • Year and Date: 2017-03-14
• [Presentation] 筋芽細胞のネマチック性に基づく細胞配向パターンの誘導のための境界設計法 (2017)
  • Author(s): 富井潤、宮廻裕樹、奥谷智裕、我妻玲、星野隆行、満渕邦彦
  • Organizer: 計測自動制御学会第29回自律分散システム・シンポジウム
  • Place of Presentation: 調布クレストンホテル、調布市、東京都
  • Year and Date: 2017-01-30
• [Presentation] FINE VIRTUAL CATHODE DISPLAY FOR BIOMOLECULES CONTROL AND CELL NANO SURGERY (2017)
  • Author(s): Hoshino T, Yoshioka M, Wagatsuma A, Miyazako M, Mabuchi K
  • Organizer: The 30th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS2017)
  • Place of Presentation: Las Vegas, USA
  • Year and Date: 2017-01-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 活性型ビタミンD製剤が筋細胞のタンパク質合成に及ぼす影響 (2017)
  • Author(s): 我妻玲、小竹直樹、山田茂
  • Organizer: 第169回日本体力医学会関東地方会
  • Place of Presentation: 大妻女子大学千代田キャンパス、千代田区、東京都
• [Presentation] VIRTUAL ELECTRODE FOR MECHANICAL STRAIN MICROSCOPY AND ELECTROPORATION ON INVERTED-ELECTRON BEAM LITHOGRPHY (2016)
  • Author(s): Hoshino T, Yoshioka M, Miyazako M, Wagatsuma A, Mabuchi K
  • Organizer: International Conference on Single Cell Research 2016
  • Place of Presentation: The University of Tokyo, Tokyo, Japan
  • Year and Date: 2016-11-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] TOPOGRAPHICAL STRUCTURE INDUCED FUNCTIONAL SINGLE CELL MIGRATION: A HOLE-SIDE WALL TRAPPING CELL AND ENHANCING CELL MIGRATION SPEED (2016)
  • Author(s): Okutani C, Wagatsuma A, Miyazako H, Mabuchi K, Hoshino T
  • Organizer: International Conference on Single Cell Research 2016
  • Place of Presentation: The University of Tokyo, Tokyo, Japan
  • Year and Date: 2016-11-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Cell Migration Control by Boundary Shape of Topographical Structure (2016)
  • Author(s): Okutani C, Wagatsuma A, Mabuchi K, Hoshino T
  • Organizer: 29th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • Place of Presentation: ANA Crowne Plaza Kyoto, Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2016-11-08
  • Int'l Joint Research