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Exercise-dependent regulation of skeletal muscle-derived exosomes

Research Project

Project/Area Number 19K06442
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 42030:Animal life science-related
Research InstitutionToyo University

Principal Investigator

Nedachi Taku  東洋大学, 生命科学部, 教授 (50375200)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 宮西 伸光  東洋大学, 食環境科学部, 教授 (80372720)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords骨格筋 / エクソソーム / miRNA / 運動
Outline of Research at the Start

本研究計画の主題は、運動効果が全身で発現する機序を理解するため、運動による骨格筋由来エクソソームの制御および機能変化を明らかにすることにある。具体的には、骨格筋細胞から直接放出されるエクソソームを精製し、運動による量的あるいは質的な変化を解明、さらに、その変化が骨格筋自体、あるいは皮膚、血管などの近傍組織/器官を構成する細胞にどのような影響を与えるかを調べる。本研究によって、骨格筋で発生する運動シグナルが他組織/器官に波及するための新規メカニズムが明らかになる。

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study was to focus on exosomes, which are a type of EVs, and to clarify how exosomes secreted by skeletal muscle are regulated by exercise. Initially, we applied electrical pulse stimulation (EPS) to C2C12 myotubes to induce cell contraction, and exosomes secreted into the culture supernatant were analyzed. RNA-seq analysis revealed numerous types of miRNAs are present in exosomes, and some miRNAs are fluctuated by EPS. Some of these miRNAs have been reported to target muscle differentiation-related genes, suggesting that exercise-dependently released exosomes may be involved in muscle differentiation. In fact, we found that exosomes secreted from EPS-treated C2C12 myotube cells regulate the expression of differentiation-related genes in myoblasts. Overall, it can be speculated that exercise promotes qualitative changes in released exosomes from skeletal muscles, especially changes in the encapsulated miRNA profile, thereby controlling muscle differentiation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

適切な運動を行うことは、骨格筋の量や質を改善するなど多くの利点があるが、適切な運動がどうやって健康を促進するのかについてはまだ不明な点が多く残っている。今回の研究では、骨格筋から放出される「細胞外小胞」という小分子の性質が運動によって変化し、この性質の変化によって骨格筋の量が調節されているのではないかという新しい結果を得た。骨格筋の量は加齢によって減少することが分かっており、これが加齢にともなって転倒しやすくなる原因のひとつではないかと考えられている。本研究をさらに進めることで、加齢にともなう骨格筋量減少を防ぐ方法の開発につながっていくものと期待される。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (7 results) (of which Invited: 1 results) Book (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Possible involvement of CXC motif chemokine ligand 10 in exercise-induced collagen production of mouse dermal fibroblasts2021

    • Author(s)
      Ishiuchi-Sato Yuri、Nedachi Taku
    • Journal Title

      Endocrine Journal

      Volume: 68 Issue: 11 Pages: 1359-1365

    • DOI

      10.1507/endocrj.EJ21-0275

    • NAID

      130008121526

    • ISSN
      0918-8959, 1348-4540
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Hydrogen peroxide induces progranulin expression to control neurite outgrowth in HT22 cells2021

    • Author(s)
      Shimoda Ayumu、Tanabe Takemi、Sato Tsubasa、Nedachi Taku
    • Journal Title

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      Volume: 85 Issue: 10 Pages: 2103-2112

    • DOI

      10.1093/bbb/zbab134

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The effects of glucose and fatty acids on CXCL10 expression in skeletal muscle cells2020

    • Author(s)
      Ishiuchi-Sato Yuri、Hiraiwa Erika、Shinozaki Ayaka、Nedachi Taku
    • Journal Title

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      Volume: 84 Issue: 12 Pages: 2448-2457

    • DOI

      10.1080/09168451.2020.1814127

    • Related Report
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    • Peer Reviewed
  • [Presentation] マウス真皮線維芽細胞における温熱依存的なコラーゲン産生調節2021

    • Author(s)
      中島 翼空、森 彩乃、吉川 綾乃、佐藤 (石内) 友里、根建 拓
    • Organizer
      日本農芸化学会2021年度大会
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  • [Presentation] 短期温熱処理による骨格筋マイオカインの動態変化2021

    • Author(s)
      村田 圭吾、大川 俊也、渡邉 拓実、佐藤 (石内) 友里、根建 拓
    • Organizer
      日本農芸化学会2021年度大会
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  • [Presentation] 運動制御性マイオカインを介した皮膚機能制御の解明2020

    • Author(s)
      佐藤(石内) 友里、根建 拓
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      第43回日本分子生物学会年会
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      佐藤 飛翔、下田 歩夢、宮西伸光、根建 拓
    • Organizer
      第43回日本分子生物学会年会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 収縮する骨格筋細胞を駆使することで明らかとなった新規運動効果2020

    • Author(s)
      根建 拓
    • Organizer
      生物工学会Webシンポジウム
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    • Invited
  • [Presentation] 運動依存的なマイオカイン発現変化による皮膚機能制御の解明2019

    • Author(s)
      佐藤(石内) 友里、根建 拓
    • Organizer
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    • Author(s)
      宮下 千穂、郡司 美里、石内 友里、根建 拓
    • Organizer
      42回日本分子生物学会
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  • [Book] 骨格筋研究を核とした筋スマート社会2019

    • Author(s)
      根建 拓、石内友里
    • Total Pages
      362
    • Publisher
      シーエムシー・リサーチ
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  • [Book] Progranulin and Central Nervous System Disorders2019

    • Author(s)
      Nedachi T
    • Total Pages
      183
    • Publisher
      Springer Nature Singapore Pte Ltd.
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 熱中症マーカー及びその利用2019

    • Inventor(s)
      根建 拓
    • Industrial Property Rights Holder
      根建 拓
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-12-25  

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