The novel mechanism of fiber-type determination by myogenic stem cells isolated from various muscle sites

• Project/Area Number: 16K18788
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Animal production science
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Suzuki Takahiro 北海道大学, 大学院農学研究院, 助教 (80750877)
• Research Collaborator: NISHIMURA takanori ; TATSUMI ryuichi ; OJIMA koichi
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 筋幹細胞 / 衛星細胞 / 筋線維型 / 早期決定機構 / 多機能性の細胞外制御因子 / 速筋化 / Netrin-1 / 筋幹細胞（衛星細胞） / 速筋化誘導因子 / 多機能性細胞制御因子 / semaphorin 3A/Netrin-1連関 / 分泌因子 / semaphorin/netrin連関 / Sema3A/netrin連関 / 細胞・組織 / 畜産学 / Sema3A/Netrin連関

Outline of Final Research Achievements

We currently focus on the novel role of satellite cells in the myofiber-type regulation. Our previous studies proposed that satellite cell cultures from soleus muscle (slow-myofiber abundant) synthesized and secreted larger amount of semaphorin 3A (Sema3A) than extensor digitorum longus (EDL; fast-myofiber abundant) and Sema3A promoted the slow-twitch myofiber formation. In this study, we focused on Netrins characterized as multi-functional modulators like Sema3A also importantly mediate myofiber-type commitment early before motor-neural stimulations. Initially, we detected the expression levels of Netrins during myogenic differentiation phase. Next, the satellite cells from EDL expressed higher levels of Netrin-1 than those from soleus. Netrin-1 knockdown experiments in satellite cell cultures performed the inhibition of fast-myotube formation. Taken together, these results suggest that satellite cell-derived Netrin1 may be the key modulator for the fast-myofiber-type commitment.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

食肉の原料となる骨格筋は、主に筋細胞（細長い巨大な細胞のため“筋線維”と呼ばれる）から構成される。筋線維は、収縮特性や代謝特性等の違いによって遅筋型または速筋型といった筋線維型で分類される。これまでに、筋線維型は成熟した筋線維に接着する運動神経刺激によって制御されると考えられてきたが、本研究成果より、各筋線維型に特異的な衛星細胞はそれぞれで多量に産生する多機能性の細胞外制御因子によって、筋管の筋線維型を制御する「早期決定機構」の存在が明らかとなった。本機構の応用により、容易に筋線維型を変換することで、食肉の質を自在にコントロールできる新技術開発に繋がることが期待される。

Research Products

• [Journal Article] Fluorescence microscopy data on expression of Paired Box Transcription Factor 7 in skeletal muscle of APOBEC2 knockout mice (2018)
  • Author(s): Ohtsubo Hideaki、Sato Yusuke、Matsuyoshi Yuji、Suzuki Takahiro、Mizunoya Wataru、Nakamura Mako、Tatsumi Ryuichi、Ikeuchi Yoshihide
  • Journal Title: Data in Brief Volume: 17 Pages: 1348-1351
  • DOI: 10.1016/j.dib.2018.02.063
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Study of dietary fat and skeletal muscle fiber type.（食品としての油脂が骨格筋の代謝特性へ与える影響と筋線維タイプとの関連） (2018)
  • Author(s): 小宮佑介, 丸山アレクサンデル, 渡辺裕介, 内田直愛, 大津翔平, 小林千亜暉, 横山壱成, 鈴木貴弘, 中村真子, 辰巳隆一, 池内義秀, 水野谷航, 有原圭三
  • Journal Title: Proceedings of Japanese Society for Animal Nutrition and Metabolism（栄養生理研究会報） Volume: 62 Pages: 9-17
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] HSP90 modulates the myosin replacement rate in myofibrils (2018)
  • Author(s): Ojima Koichi, Ichimura Emi, Suzuki Takahiro, Oe Mika, Muroya Susumu, Nishimura Takanori
  • Journal Title: Am J Physiol Cell Physiol Volume: in press Issue: 1 Pages: C104-C114
  • DOI: 10.1152/ajpcell.00245.2017
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 筋幹細胞の新たな性質を見出す (2018)
  • Author(s): 鈴木 貴弘
  • Journal Title: 食肉の科学 Volume: 59 Pages: 33-38
  • NAID: 40021637798
• [Journal Article] Adipocytes suppress differentiation of muscle cells in a co-culture system (2018)
  • Author(s): Seo K, Suzuki T, Kobayashi K, Nishimura T.
  • Journal Title: Animal Science Journal Volume: 90 Issue: 3 Pages: 423-434
  • DOI: 10.1111/asj.13145
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 食品としての油脂が骨格筋の代謝特性へ与える影響と筋線維タイプとの関連 (2018)
  • Author(s): 小宮佑介, 丸山アレクサンデル, 渡辺裕介, 内田直愛, 大津翔平, 小林千亜暉, 横山壱成, 鈴木貴弘, 中村真子, 辰巳隆一, 池内義秀, 水野谷航, 有原圭三
  • Journal Title: 栄養生理研究会報 Volume: 62 Pages: 9-17
  • NAID: 40021510398
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Slow-Myofiber Commitment by Semaphorin 3A Secreted from Myogenic Stem Cell (2017)
  • Author(s): R Tatsumi,T Suzuki, Mai-Khoi Q. Do, Y Ohya, JE. Anderson, A Shibata, M Kawaguchi, S Ohya, H Ohtsubo, W Mizunoya, S Sawano, Y Komiya, R Ichitsubo, K Ojima, S Nishimatsu, T Nohno, Y Ohsawa, Y Sunada, M Nakamura, M Furuse, Y Ikeuchi, T Nishimura, T Yagi, and R E. Allen
  • Journal Title: STEM CELLS Volume: 35 Issue: 7 Pages: 1815-1834
  • DOI: 10.1002/stem.2639
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Isoflavones and their metabolites influence the milk component synthesis ability of mammary epithelial cells through prolactin/STAT5 signaling (2017)
  • Author(s): Tsugami, Y., Matsunaga, K., Suzuki, T., Nishimura, T., and Kobayashi, K.
  • Journal Title: Molecular Nutrition & Food Research Volume: 61 Issue: 10 Pages: 1700156-1700156
  • DOI: 10.1002/mnfr.201700156
  • NAID: 120006523733
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The myosin substitution rate is affected by the amount of cytosolic myosin in cultured muscle cells (2017)
  • Author(s): Koichi OJIMA, Emi ICHIMURA, Yuya YASUKAWA, Mika OE, Susumu MUROYA, Takahiro SUZUKI, Jun-ichi WAKAMATSU, and Takanori NISHIMURA
  • Journal Title: Animal Science Journal Volume: 印刷中 Issue: 11 Pages: 1788-1793
  • DOI: 10.1111/asj.12826
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Phytoestrogens Weaken the Blood?Milk Barrier in Lactating Mammary Epithelial Cells by Affecting Tight Junctions and Cell Viability (2017)
  • Author(s): Tsugami, Y., Matsunaga, K., Suzuki, T., Nishimura, T., and Kobayashi, K.
  • Journal Title: Journal of Agricultural and Food Chemistry Volume: 65 Issue: 50 Pages: 11118-11124
  • DOI: 10.1021/acs.jafc.7b04786
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Distinct roles of prolactin, epidermal growth factor, and glucocorticoids in β-casein secretion pathway in lactating mammary epithelial cells. (2017)
  • Author(s): Kobayashi K, Oyama S, Kuki T, Tsugami Y, Matsunaga K, Suzuki T, Nishimura T
  • Journal Title: Molecular and Cellular Endocrinology Volume: 440 Pages: 16-24
  • DOI: 10.1016/j.mce.2016.11.006
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Fast-to-slow shift of muscle fiber-type composition by dietary apple polyphenols in rats: Impact of the low-dose supplementation (2017)
  • Author(s): Mizunoya W, Okamoto S, Miyahara H, Akahoshi M, Suzuki T, Do MKQ, Ohtsubo H, Komiya Y, Qahar M, Waga T, Nakazato K, Ikeuchi Y, Anderson JE, Tatsumi R
  • Journal Title: Animal Science Journal Volume: 88 Issue: 3 Pages: 489-499
  • DOI: 10.1111/asj.12655
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] APOBEC2 negatively regulates myoblast differentiation in muscle regeneration (2017)
  • Author(s): Hideaki Ohtsubo, Yusuke Sato, Takahiro Suzuki, Wataru Mizunoya, Mako Nakamura, Ryuichi Tatsumi, Yoshihide Ikeuchi
  • Journal Title: International Journal of Biochemistry and Cell Biology Volume: 85 Pages: 91-101
  • DOI: 10.1016/j.biocel.2017.02.005
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Data supporting possible implication of APOBEC2 in self-renewal functions of myogenic stem satellite cells: toward understanding the negative regulation of myoblast differentiation. (2017)
  • Author(s): Ohtsubo, H., Sato Y., Suzuki, T., Mizunoya, W., Nakamura, M., Tatsumi, R., and Ikeuchi, Y.
  • Journal Title: Data in Brief Volume: 12 Pages: 269-273
  • DOI: 10.1016/j.dib.2017.03.051
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The role of semaphorin 3A in myogenic regeneration and the formation of functional neuromuscular junctions on new fibers. (2016)
  • Author(s): Anderson, JE., Do, M.-K. Q., Daneshvar, N., Suzuki, T., Dort, J., Mizunoya, W., and Tatsumi, R.
  • Journal Title: Biological Review Volume: 92 Issue: 3 Pages: 1389-1405
  • DOI: 10.1111/brv.12286
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Experiments reveal a novel mechanism to regulate myofiber types and its activation by functional food ingredients. (2016)
  • Author(s): Tatsumi, R., Suzuki, T., Ohya, Y., Do, M-KQ., Ohtsubo, H., Kawaguchi, M., Anderson, J. E., Mizunoya, W., Komiya, Y., Qahar, M., Ojima, K., Sawano, S., Nakamura, M., Furuse, M., Ikeuchi, Y. and Allen, RE.
  • Journal Title: Proceedings of Japanese Society for Animal Nutrition and Metabolism（栄養生理研究会報） Volume: 60 Pages: 69-77
  • NAID: 40020901786
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 筋原線維内のミオシン分子置換様相は筋線維型によって異なる (2019)
  • Author(s): 城垣誠大, 尾嶋孝一, 鈴木貴弘, 小林謙, 西邑隆徳
  • Organizer: 日本畜産学会大会 第125回大会
• [Presentation] 筋幹細胞の合成・分泌因子Netrin-1 による速筋型筋線維の形成誘導 (2019)
  • Author(s): 鈴木貴弘, 森愛華, 久枝皓雅, 西百合子, 有松里央, 小林謙, 辰巳隆一, 尾嶋孝一,西邑隆徳
  • Organizer: 日本畜産学会大会 第125回大会
• [Presentation] 脂肪細胞が筋細胞の筋線維型決定に及ぼす影響 (2019)
  • Author(s): 趙暁琳, 徐康珉, 鈴木貴弘, 小林謙, 西邑隆徳
  • Organizer: 日本畜産学会大会 第125回大会
• [Presentation] ペパーミントが乳腺上皮細胞の乳産生能を低下させる機序に関する研究 (2019)
  • Author(s): 鈴木徳宏, 隈井仰, 津上優作, 鈴木貴弘, 西邑隆徳, 小林謙
  • Organizer: 日本畜産学会大会 第125回大会
• [Presentation] 乳腺上皮細胞に発現する甘味受容体の生理作用に関する研究 (2019)
  • Author(s): 小林謙, 津上優作, 鈴木徳宏, 隈井仰, 鈴木貴弘, 西邑隆徳
  • Organizer: 日本畜産学会大会 第125回大会
• [Presentation] ウシ乳腺上皮細胞を用いたin vitro乳分泌モデルの作製とその有用性の検討 (2019)
  • Author(s): 津上優作, 鈴木徳宏, 隈井仰, 鈴木貴弘, 西邑隆徳, 小林謙
  • Organizer: 日本畜産学会大会 第125回大会
• [Presentation] 生体内組織形成術を用いて作製したウシ由来バイオシートの性状に及ぼす生体内環境の影響 (2019)
  • Author(s): 今山知佳, 寺澤武, 中山泰秀, 三谷朋弘, 市居修, 池田哲平, 小千田圭吾, 小林謙,鈴木貴弘, 西邑隆徳
  • Organizer: 日本畜産学会大会 第125回大会
• [Presentation] Expression profiles of semaphorin and Netrin family subtypes in satellite cells during myogenic differentiation phase: toward further understanding of myofiber-type commitment models (2018)
  • Author(s): Suzuki, T., Mori, A., Hisaeda, K., Nishi, Y., Kobayashi, K., Matsuyoshi, Y., Tatsumi, R., Ojima, K., and Nishimura, T.
  • Organizer: 2018 FASEB Science Research Conference on Skeletal Muscle Satellite Cells and Regeneration
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 遅筋と速筋それぞれに局在する衛星細胞は独自の筋線維型制御機構を有する (2018)
  • Author(s): 鈴木貴弘, 辰巳隆一, 森愛華, 久枝皓雅, 西百合子, 小林謙, 尾嶋孝一, 西邑隆徳
  • Organizer: 第4回 日本筋学会学術集会 「シンポジウム2-骨格筋の可塑性と再生能を支える筋衛星細胞とエピジェネティック制御-」
• [Presentation] マウス系統種の違いによる衛星細胞の分化能の比較 (2018)
  • Author(s): 西百合子, 有松里央, 森愛華, 福地達貴, 久枝皓雅, 小林謙, 辰巳隆一, 西邑隆徳, 鈴木貴弘
  • Organizer: 第4回 日本筋学会学術集会
• [Presentation] 衛星細胞におけるmyogeninの機能は局在部位で異なる (2018)
  • Author(s): 有松里央, 西百合子,小林謙, 西邑隆徳, 鈴木貴弘
  • Organizer: 第4回 日本筋学会学術集会
• [Presentation] 筋幹細胞分泌因子による筋線維型制御 (2018)
  • Author(s): 辰巳隆一, 鈴木貴弘, MaiKhoi Q. Do, 水野谷航, 西邑隆徳
  • Organizer: 第161回 日本獣医学会学術集会「One Health-人と動物の健康と共生」 シンポジウム：「透けてきたSkelton：骨格・筋・結合組織の形態形成機構」
• [Presentation] 高濃度イソフラボンが妊娠期乳腺の形態形成に及ぼす影響 (2018)
  • Author(s): 隈井仰, 津上優作, 鈴木徳宏, 鈴木貴弘, 西邑隆徳, 小林謙
  • Organizer: 第23回 日本乳房炎研究会・学術集会
• [Presentation] イソフラボンが泌乳期乳腺上皮細胞へ及ぼす影響の体系的解明 (2018)
  • Author(s): 津上優作, 隈井仰, 鈴木徳宏, 鈴木貴弘, 西邑隆徳, 小林謙
  • Organizer: 第23回 日本乳房炎研究会・学術集会
• [Presentation] 衛星細胞が発現するsemaphorinおよびNetrinファミリーは筋線維型の制御に関わるかもしれない (2018)
  • Author(s): 鈴木貴弘
  • Organizer: 第6回 若手による骨格筋細胞研究会
• [Presentation] イヌ肺動脈に異種移植したウシ由来バイオシートの組織構造 (2018)
  • Author(s): 今山知佳, 鈴木貴弘, 小林謙, 三谷朋弘, 市居修, 中山泰秀, 古越真耶, 池田哲平, 小千田圭吾, 西邑隆徳
  • Organizer: 日本畜産学会大会 第124回大会
• [Presentation] 衛星細胞由来のSema3Aによる遅筋線維の形成誘導メカニズムの解析 (2018)
  • Author(s): 橋本尚弥, 西百合子, 森愛華, 小林謙, 辰巳隆一, 西邑隆徳, 鈴木貴弘
  • Organizer: 日本畜産学会大会 第124回大会
• [Presentation] 成熟脂肪細胞が筋芽細胞の分化に及ぼす影響 (2017)
  • Author(s): Seo Kangmin, 鈴木貴弘, 小林謙, 西邑隆徳
  • Organizer: 日本畜産学会大会 第122回大会
  • Place of Presentation: 神戸大学 兵庫県
  • Year and Date: 2017-03-27
• [Presentation] 筋幹細胞分泌因子netrinの筋線維型制御作用を検証する (2017)
  • Author(s): 鈴木貴弘, 西百合子, 橋本尚弥, 小林謙, 辰巳隆一, 西邑隆徳
  • Organizer: 日本畜産学会大会 第122回大会
  • Place of Presentation: 神戸大学 兵庫県
  • Year and Date: 2017-03-27
• [Presentation] 筋原線維に組み込まれていないミオシン分子の量が太いフィラメントのミオシン分子置換に及ぼす影響 (2017)
  • Author(s): 尾嶋孝一, 市村恵美, 安川裕也, 室谷進, 鈴木貴弘, 西邑隆徳
  • Organizer: 日本畜産学会大会 第122回大会
  • Place of Presentation: 神戸大学 兵庫県
  • Year and Date: 2017-03-27
• [Presentation] マウス系統種の違いによる筋幹細胞の筋分化能力を比較する (2017)
  • Author(s): 西百合子, 小林謙, 西邑隆徳, 鈴木貴弘
  • Organizer: 日本畜産学会大会 第122回大会
  • Place of Presentation: 神戸大学 兵庫県
  • Year and Date: 2017-03-27
• [Presentation] 家畜生体内を利用して再生医療用組織をつくる (2017)
  • Author(s): 西邑隆徳, 今山知佳, 鈴木貴弘, 小林謙, 三谷朋弘, 市居修, 小千田圭吾, 池田哲平, 寺澤武, 中山泰秀
  • Organizer: 日本畜産学会大会 第122回大会
  • Place of Presentation: 神戸大学 兵庫県
  • Year and Date: 2017-03-27
• [Presentation] ウシ生体内で形成させた再生医療移植用組織の構造 (2017)
  • Author(s): 今山知佳, 鈴木貴弘, 小林謙, 三谷朋弘, 市居修, 小千田圭吾, 池田哲平, 寺澤武, 中山泰秀
  • Organizer: 日本畜産学会大会 第122回大会
  • Place of Presentation: 神戸大学 兵庫県
  • Year and Date: 2017-03-27
• [Presentation] 炎症性サイトカインが乳腺上皮細胞の乳成分産生に及ぼす影響 (2017)
  • Author(s): 松長康太, 津上優作, 鈴木貴弘, 西邑隆徳, 小林謙
  • Organizer: 日本畜産学会大会 第122回大会
  • Place of Presentation: 神戸大学 兵庫県
  • Year and Date: 2017-03-27
• [Presentation] イソフラボンが乳腺上皮細胞における乳産生へ及ぼす影響 (2017)
  • Author(s): 津上優作, 松長康太, 鈴木貴弘, 西邑隆徳, 小林謙
  • Organizer: 日本畜産学会大会 第122回大会
  • Place of Presentation: 神戸大学 兵庫県
  • Year and Date: 2017-03-27
• [Presentation] 温度変化が乳腺上皮細胞の乳成分産生能力に及ぼす影響 (2017)
  • Author(s): 小林謙, 津上優作, 松長康太, 鈴木貴弘, 西邑隆徳
  • Organizer: 日本畜産学会大会 第122回大会
  • Place of Presentation: 神戸大学 兵庫県
  • Year and Date: 2017-03-27
• [Presentation] 筋幹細胞由来分泌因子による筋線維型制御機構に関する研究-速筋化誘導因子の候補netrinに着目して- (2017)
  • Author(s): 鈴木貴弘, 森愛華, 西百合子, 橋本尚弥, 小林謙, 辰巳隆一, 西邑隆徳
  • Organizer: 第3回日本筋学会学術集会
• [Presentation] 骨格筋筋原線維内ミオシン分子の置換はHsp90により促進される (2017)
  • Author(s): 尾嶋孝一, 市村恵美, 大江美香, 室谷進, 鈴木貴弘, 西邑隆徳
  • Organizer: 日本畜産学会大会 第123回大会
• [Presentation] 各骨格筋由来のサテライト細胞の特徴を検証する (2016)
  • Author(s): 鈴木貴弘, 西松伸一郎, 寺田久美子, 片瀬直樹, 濃野勉, 橋本尚弥, 西百合子, 小林謙, 辰巳隆一, 西邑隆徳
  • Organizer: 第四回 若手による骨格筋細胞研究会
  • Place of Presentation: ウインクあいち 愛知県
  • Year and Date: 2016-11-14
• [Presentation] 骨格筋幹細胞の新たな役割を探る -筋線維型自律制御機構に着目して- (2016)
  • Author(s): 鈴木貴弘
  • Organizer: 畜産学会 若手企画 サマーキャンプ 「アニマルサイエンス若手研究者の胎動」
  • Place of Presentation: 基礎生物学研究所 愛知県
  • Year and Date: 2016-09-22
• [Presentation] Satellite cells isolated from soleus muscle may autonomously form slow-twitch fibers via Sema3A signaling. (2016)
  • Author(s): Suzuki, T., Ohya, Y., Nishimatsu, S-I., Terada, K., Katase, N., Ohtsubo, H., Mizunoya, W., Kobayashi, K., Nohono, T., Nishimura, T., and Tatsumi, R.
  • Organizer: Animal Science Congress 2016 of the Asian-Australian Association of Animal Production Societies (17th AAAP)
  • Place of Presentation: 九州産業大学 福岡県
  • Year and Date: 2016-08-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 各骨格筋に局在するサテライト細胞の部域特異性を検証する (2016)
  • Author(s): 鈴木貴弘, 西松伸一郎, 寺田久美子, 片瀬直樹, 濃野勉, 小林謙, 水野谷航, 大澤裕, 砂田芳秀, 辰巳隆一, 西邑隆徳
  • Organizer: 第2回日本筋学会学術集会
  • Place of Presentation: 国立精神・神経医療研究センター 東京都
  • Year and Date: 2016-08-05
• [Remarks] 骨格筋の幹細胞（筋衛星細胞; サテライト細胞）による筋線維型決定機構に関する研究
  • URL: http://lab.agr.hokudai.ac.jp/cell_tissue_biology/?page_id=92
• [Remarks] 骨格筋の幹細胞（サテライト細胞）による筋線維型決定機構に関する研究
  • URL: http://www.agr.hokudai.ac.jp/cell_tissue_biology/?page_id=92