組織酸素分圧上昇が筋サテライト細胞の増殖・分化と筋損傷治癒に及ぼす効果

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K01837
• Research Institution: Teikyo University
• Principal Investigator: 川田 茂雄 帝京大学, 医療技術学部, 講師 (20376601)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 酸素分圧 / 筋サテライト細胞 / 細胞増殖 / 酸化障害 / 筋再生

Outline of Annual Research Achievements

生体内の酸素分圧は厳密に狭い範囲に制御されており、その過度な逸脱は生体にとって害として作用する。しかし、害を及ぼさない程度の逸脱であれば条件によっては細胞増殖能を増強するなどの作用があることも知られている。本研究では、生体内の酸素分圧を増加させることにより、筋損傷からの再生を促進させることが可能か、また、可能であれば、その分子メカニズムはどのようなものかについて検討することを目的としている。
先行研究では、実験動物のラット骨格筋に塩酸ブビパカインを投与をすることにより筋損傷を引き起こし、その後に高気圧高酸素環境に暴露することによって筋再生が促進されることが報告されている。筋再生には筋幹細胞である筋サテライト細胞の増殖が必須であるが、この筋サテライト細胞の増殖が酸素分圧上昇のみによって引き起こされるのか、あるいは、酸素分圧上昇以外の因子(成長因子等)も同時に必要なのかは不明でる。そこで、本研究では、最初に、マウス筋サテライト細胞株であるC2C12を高酸素に暴露することによって、筋サテライト細胞の増殖能が変化するのかを検討した。
暴露時間を様々に振って検討したところ、数十分単位の暴露では、明白な細胞増殖の増減は認められなかった。また数時間単位の暴露では、細胞数の減少が認められた。このことは、高酸素暴露によって、細胞増殖が抑制されたか、あるいは細胞死が生じたと考えられる。少なくとも、高酸素暴露単独では筋サテライト細胞の増殖を促進する可能性は低く、細胞増殖には酸素以外の別の因子も同時に作用する必要があると考えられる。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初、細胞内酸素分圧の上昇のみで筋サテライト細胞の増殖能が増加すると予測していたが、酸素分圧の変化という単独の要因のみではそのような変化が生じなかった。in vivoとin vitroでは細胞外の環境の違いがあることが考えられること、また、in vivoでの筋再生時には筋サテライト細胞とマクロファージ等の免疫系の細胞との共存環境であること等から、現在のin vitroの環境を、よりin vivoに近似させる方策をとる必要がある。どのような因子を現在のin vitro系に加えるかの検討に時間がかかっており、当初の予定より研究の進捗がやや遅れている。

Strategy for Future Research Activity

本年度は、短時間の高酸素暴露単独では筋サテライト細胞の数は、非暴露群と差が認められなかった。このことは、増殖が促進されなかったことによるものか、増殖は促進されたが、同時に細胞死も増加したためかは区別することができない。そこで、今年度は、細胞増殖が促進されているかどうかを確認する。
数時間単位の高酸素暴露では、明らかに細胞死が生じているが、今年度は、細胞が培養されている環境をよりin vivoに近づけ、細胞への酸化障害を減弱させる系を確立し、その系で高酸素暴露の筋サテライト細胞の増殖への効果を検討する予定である。
また、高酸素暴露の細胞増殖への効果は、酸素だけではなく、その他の因子も同時に必要であることが予測される。そのため、他の因子の探索も行う予定である。

Causes of Carryover

消耗品を販売業者のキャンペーン時期に合わせて通常より安価で購入したため次年度使用額が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

細胞培養用試薬類等の消耗品費、および研究成果発表のための学会参加費等に使用する。