Identification for exercise-induced secretion of microvesicles, exerkine from adipose-derived stem cells
| Project/Area Number |
21K17557
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 59020:Sports sciences-related
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| Research Institution | Department of Clinical Research, National Hospital Organization Kyoto Medical Center (2022)
Doshisha University (2021) |
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Principal Investigator |
加藤 久詞 独立行政法人国立病院機構(京都医療センター臨床研究センター), 内分泌代謝高血圧研究部, 流動研究員 (30780275)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | エクソソーム / microRNA / 脂肪由来幹細胞 / 白色脂肪組織 / 運動トレーニング / 細胞外小胞 / マイクロRNA / AMPKシグナル / インスリンシグナル / exerkine |
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| Outline of Research at the Start |
身体運動の効果は全身に及ぶため作用機序は複雑であり，単一の臓器や細胞に焦点を当てた従来の研究法ではすべての運動効果を説明できない。そこで本研究は，運動の健康増進効果を包括的に理解するために，細胞間情報伝達に寄与するエクソソームに含まれる分泌型のmicroRNA（miRNA）に着目する。特にエクソソームによる全身へのパラクリン効果が注目されている脂肪由来幹細胞（ADSCs）から分泌されるmiRNAを対象とし，運動によって特異的にADSCsから分泌されるエクソソーム「Exerkine」の探索とその機能解析，さらには臓器間・細胞間クロストークの解明に取り組む。
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、脂肪由来幹細胞から分泌されるエクソソーム（ASC-Exo）による全身へのパラクリン効果が注目されている。そこで本研究は、肥満を基盤とする生活習慣病の予防・改善に有効な手段である運動の健康増進効果を包括的に理解するために「microRNAを含むエクソソームに着目した細胞間クロストークの解明」を目的としている。本年度は、運動トレーニング後の皮下脂肪由来ADSCから分泌されたADSC-Exoが脂肪分化ならびに骨格筋のインスリン感受性に及ぼす影響を検証した。Wistar系雄性ラットを対象に9週間の走運動トレーニング（EX）を課し、非運動（SED）群とEX群の鼠蹊部周囲白色脂肪組織からADSCを単離し，その後ADSC-Exoを精製し，脂肪細胞（3T3-L1）と筋細胞（C2C12）への添加実験を実施した。その結果、3T3-L1へのEX群のADSC-Exo添加は、SED群と比較して、脂肪滴の形成を顕著に抑制し、その際APMKシグナルが顕著に活性化していた。さらに、C2C12細胞へのEX群のADSC-Exo添加は、SED群と比較して、インスリン刺激によるAKTシグナルの活性化を増強した。以上より、運動トレーニングによって分泌されたADSC-Exoは、脂肪分化を抑制すること、さらに筋細胞におけるインスリン感受性を亢進させるなどパラクリン効果が示唆された。しかし、この作用機序は不明であるため、今後、運動によって顕著に変動するmicroRNAを同定し、作用機序の解明に取り組む。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度の研究計画は、①非運動群、運動群の脂肪由来幹細胞から分泌されるエクソソーム（ADSC-Exo）が、脂肪細胞および筋細胞に及ぼす影響を検証すること、②運動トレーニングによって顕著に発現が変化したExosomal-microRNA（候補”Exerkine”）の同定と機能解析であった。実際、本年度の研究は、研究の目的・計画に沿って遂行され、①は完遂し、運動群から精製したADSC-Exoは、脂肪分化を抑制すること、筋細胞のインスリン感受性を亢進させることが明らかとなり、有用な知見が得られた。一方、②は候補”Exerkine”は同定済であり、現在機能解析を遂行中である。計画では、②の機能解析まで完遂させる予定であったため、研究の達成度は「やや遅れている」とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、前年までの研究で得られた結果を元に、①同定済の運動によって顕著に発現が変化したExosomal-microRNA（候補”Exerkine”）の機能解析と②高強度間欠的運動トレーニング（HIIT）が脂肪組織のmicroRNA（miRNA）に及ぼす影響の解明に取り組む予定である。
①候補”Exerkine”の機能解析：本研究1年目に実施したADSC-Exoを対象としたmiRNAの網羅的解析の結果より、運動によって有意に発現が変化したmiRNAは11個であり、中でも最も変動したmiRNA「miR323-5p」に焦点を絞り、その機能解析を実施する。
②HIITが皮下脂肪組織のmiRNAに及ぼす影響の解明：近年、HIITの健康増進効果が注目されているが、その作用機序は不明な点も多い。そこで、HIITが皮下脂肪組織のmiRNAに及ぼす影響を検証する。トレッドミルを用いた9週間のHIIT（Tsuchiya et al. Biochem Biophys Res Commun, 2023）を実施後、皮下脂肪組織を摘出し、miRNAのマイクロアレイ解析を実施する。その後、HIITによって、①の「miR323-5p」が変動するか否かを明らかとする。また、別途顕著に変動したmiRNAを同定し、データマイニングにより想定される作用機序を明らかにする。
以上より、運動による全身の健康増進の作用機序の一端をmicroRNAの観点から明らかとする。
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Report
(2 results)
Research Products
(12 results)
