| Project/Area Number |
22KJ3030
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| Project/Area Number (Other) |
22J15582 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 59040:Nutrition science and health science-related
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
森 理紗子 立命館大学, 食マネジメント研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 骨格筋 / ビタミンD / カルシウム / 運動器機能 / 石灰化 / ATP / 骨格筋機能 |
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| Outline of Research at the Start |
筋収縮は、細胞外や筋小胞体からのカルシウムイオン流入とエネルギー供給により実現するが、運動時には血中カルシウムイオン濃度が減少するため、筋収縮自体も全身のカルシウム動態に影響すると考えられる。一方、カルシウム恒常性維持にはたらくビタミンDの新たな機能として、局所ATP分解の促進によるエネルギー動態の変化が見出された。そこで、ビタミンDはカルシウムやATP量を変化させ筋機能に影響すると想定し、筋組織発達過程や運動器機能維持におけるビタミンD作用の重要性について、筋組織特異的にビタミンD作用を欠くマウスモデルの表現型解析や筋細胞の培養実験により明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ビタミンD作用は運動器機能の維持や向上に寄与することが疫学的調査研究により明らかにされている。しかしながら、骨格筋局所でのビタミンD作用がどのような仕組みで運動器機能を維持するのか、また、ビタミンD作用が直接的に筋細胞機能を変化させるかは明確でない。これまでに、骨格筋特異的にビタミンD作用を欠くマウス（Vdr Mus－）の表現型解析を行い、骨格筋局所でのビタミンD作用の重要性を調べた。
前年度までの研究では、骨格筋でのビタミンD作用を欠くと自発運動量が減少することや、骨密度の低下、骨吸収の亢進が認められることを報告した。ただし、骨格筋量や筋線維横断面積など骨格筋組織の変化は認められず、骨格筋局所のビタミンD作用は筋機能を維持すると考えた。そこで、培養筋細胞を活性型ビタミンDで刺激し、ビタミンDの直接的な影響を調べたところ、筋細胞内のATP/ADP比が低下したことから、ATP動態を変化させる可能性のある因子の発現変化を調べた。その結果、ATPの細胞外放出に関わる分子や、細胞膜局所でATPを分解しピロリン酸を産生する酵素のタンパク質発現量が活性型ビタミンDの刺激により増加し、培養上清中のピロリン酸濃度も増加することを確認した。細胞外液中のピロリン酸はカルシウムと結合することで軟組織の石灰化を抑制する。そこで、培養筋細胞の石灰化を誘導すると同時に活性型ビタミンDを培養液に添加したところ、ビタミンD作用により培養筋細胞の石灰化が抑制された。さらに、生体の骨格筋においても同様の応答がみられるかをVdr Mus－マウスを用いて調べたところ、骨格筋のビタミンD作用を欠くと筋組織中に含まれるカルシウム量が増加した。
以上の結果から、ビタミンD作用は骨格筋細胞でのATPの放出と分解を促進し、細胞外液中のピロリン酸濃度を高めることで筋組織へのカルシウム蓄積を抑制することを明らかにした。
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