Muscle-brain crossover ~Establishment of treatment for dementia and depression by skeletal muscle~

• Project/Area Number: 23K10596
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 59020:Sports sciences-related
• Research Institution: Tokai University
• Principal Investigator: 西川 圭太 東海大学, 医学部, 助教 (80803288)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 赤間 史明 東海大学, 医学部, 講師 (80710144)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2027: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2026: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2025: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2023: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: 骨格筋 / ミオカイン / うつ病 / 認知症 / 脳 / 筋由来サイトカイン

Outline of Research at the Start

近年、運動による脳神経保護作用や脳内炎症の抑制作用から、うつ病やアルツハイマー病による認知症への「運動の効果」が明らかになってきた。しかし、「運動を支える筋肉自体」と脳機能の相互関係についてはほとんど明らかにされていない。その理由として、実験動物自体に筋肥大させることが難しいことが挙げられる。この問題に対し、申請者の施設では、Gdf8 (Mstn) 遺伝子のノックアウトマウスを用いることで運動せずに筋肥大できるモデルマウスの作成に成功した。本研究の目的はこの「筋肥大モデルマウス」を用いて「筋肥大、筋力向上、さらに筋由来サイトカイン」と「うつ病や認知機能の予防や改善の関係」を解明することである。

Outline of Annual Research Achievements

近年、運動による脳神経保護作用や脳内炎症の抑制作用から、うつ病やアルツハイマー病による認知症への「運動の効果」が明らかになってきた。しかし、「運動を支える筋肉自体」と脳機能の相互関係についてはほとんど明らかにされていない。その理由として、実験動物自体に筋肥大させることが難しいことが挙げられる。この問題に対し、申請者の施設では、Gdf8 (Mstn) 遺伝子のノックアウトマウスを用いることで運動せずに筋肥大できるモデルマウスの作成に成功した。本研究の目的はこの「筋肥大モデルマウス」を用いて「筋肥大、筋力向上、さらに筋由来サイトカイン」と「うつ病や認知機能の予防や改善の関係」を解明することである。これまでの研究の成果として、筋肥大モデルマウスを繁殖する段階にある。また、実験方法として、うつ状態の評価である、強制水泳試験と尾懸垂試験や認知機能の検討には、迷路課題を使用し、学習と記憶の
過程について観察し、ビデオ解析装置を使用し解析するための準備を行った。今後、上記筋肥大モデルマウスを用いて、コントロール群、筋肥大モデルマウス群、筋肥大モデルマウスに自発的に運動させる群と分けて、それぞれ強制水泳試験や尾懸垂試験、迷路課題など行い、その後に筋肉の増量による筋肉のサイトカインやホルモン、脳内のカテコラミン濃度を測定し、その相関関係を解析を行っていく予定である。現在、モデルマウスを作成し、ヘテロで研究を行ったが、筋肉増量が少ないため、現在はホモを作成、繁殖している。ホモのモデルマウスの繁殖次第で、随時上記試験を行っていく予定である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

Gdf8 (Mstn) 遺伝子のノックアウトマウスのヘテロマウスでは思うような筋肉増加が得られなかったため、ホモマウスの繁殖に時間を要している。

Strategy for Future Research Activity

Gdf8 (Mstn) 遺伝子のノックアウトマウスのへテロマウスの実験は行っており、試験の流れはできているため、あとはホモマウスの繁殖次第である。強制水泳試験、尾懸垂試験や認知機能の検討する迷路課題試験の機材の購入や準備は行っており、マウスが繁殖次第随時実験を行える状況である。コントロール群は実験を行っており、モデルママウスの実験次第である。