Fusion Errorによる筋痛の慢性化

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K11580
• Research Institution: Tohoku Fukushi University
• Principal Investigator: 土谷 昌広 東北福祉大学, 健康科学部, 准教授 (60372322)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 神崎 展 東北大学, 医工学研究科, 准教授 (10272262) ; 渡邉 誠 東北福祉大学, その他, 教授 (80091768) ; 萩原 嘉廣 東北大学, 医学系研究科, 准教授 (90436139)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 顎関節症 / 好中球 / IL1 / 筋衛星細胞 / 糖代謝

Outline of Annual Research Achievements

顎関節症に伴う慢性筋痛の多くは筋・筋膜性疼痛疾患(MPS)と同様の症状を含み，異常な線維性構造（索状硬結）の存在と遷延化した炎症性サイトカイン産生を特徴とする．しかしながら，その発症メカニズムは不明であり，治療法も確立されていない．
運動後の筋の超回復では細胞融合/取り込みが活発化し，障害（壊死）細胞をも取り込むことが報告されている．本研究ではその現象に着目し，運動後に浸潤する好中球の取込み（細胞融合のエラー）が炎症性筋線維の形質転換に繋がることを明らかとすることを目的として行う．
本年度は，①運動（強制歩行）時の筋組織内への好中球遊走とIL-1産生、および②炎症性サイトカインIL-1の筋衛星細胞（筋の幹細胞）の増殖/分化の誘導能について検討を行った．①についてはマウス（Balb/cマウス，オス，5週齢）を用い，強制歩行運動に伴う筋疲労を誘導し，組織内における好中球の動態について検討を行った．その後，好中球欠損（Gr-1投与、100μg/mouse, iv.）により，筋疲労の回復遅延が生じることを明らかとした。くわえて，好中球-CX3CL1軸によるGlut4膜移行の促進が確認された．②についてはIL1遺伝子欠損マウスより筋衛星細胞を単離、培養し、IL-1の幹細胞増殖/分化に対する作用について検討を行った。また，筋衛星細胞と血管内皮細胞との共培養による分化促進が示された．以上の結果から，軽度な筋組織外傷といえる運動疲労時において，好中球には筋機能を維持する機能があり，それらの作用はIL-1産生を介している可能性が示された．IL-1は主要な炎症性サイトカインとしての働きが知られる一方で、生理的な意義については不明な点が多かったが、我々の結果は筋機能維持におけるIL-1の機能的役割を示す所見であることが明らかである．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

纏め論文の学術誌への投稿過程が予想よりも時間がかかり，次年度への研究計画の延長となった．当初の研究計画では論文投稿は本年度であったが，順調に結果が得られたことにより平成29年度中に，日本補綴歯科学会・総会にて口頭にて研究発表を行ってしまい，その後に継続して得られた結果が次年度に繰り越される形となったった．このことからも，研究計画と比較しても非常に良好な進行具合を示した結果の延長と考えられる．

Strategy for Future Research Activity

Cell reportsに掲載された論文を更に進める形で、咀嚼様運動モデルを用いて、平成３０年度に咀嚼運動に当てはめ、分子レベルでの解析を進めている．好中球機能障害を介した，糖代謝障害と易疲労性を示す筋活動量の減少は本研究の仮説を裏付ける上で非常に重要な所見であり，複数の運動モデルで確認し、裏付ける結果を得られた本年度の作業は，研究結果の再現性という意味でも非常に重要なカギを握る．当初の研究計画では，論文掲載にて研究計画の遂行が終了する予定であったが，継続した結果が順調に得られたため，論文がアクセプトされるまでの時間が若干延期される結果となった．平成３１年度中には，発展した結果を纏め，論文投稿と複数の学会発表を行う予定である．日本疼痛学会や歯科基礎医学会などで研究発表を行い、今後の方向性を得ることが重要と考えられる．

Causes of Carryover

本研究の結果から筋線維を取り巻く炎症性細胞の分布と、それらにより構築されるNicheが慢性筋痛の発症メカニズムにおいて重要となることを示している。これらの新規知見は多くの学会および専門の学術雑誌などにおいて公表すべきであり、来年度の補綴学会、日本疼痛学会などの発表・参加と合わせて、結果の論文投稿が必要であり、次年度への補助金の繰り越しを目的とした事業期間の延長を行うとの判断に至った。

Research Products

• [Journal Article] Involvement of catecholaminergic and GABAAergic mediations in the anxiety-related behavior in long-term powdered diet-fed mice. (2019)
  • Author(s): Yaoita F, Tsuchiya M, Arai Y, Tadano T, Tan-No K.
  • Journal Title: Neurochem Int. Volume: 124 Pages: 1-9
  • DOI: 10.1016/j.neuint.2018.12.002.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The characteristics of coaches that verbally and physically abuse young baseball players using a self-reported questionnaire. (2019)
  • Author(s): Hagiwara Y, Sekiguchi T, Yabe Y, Momma H, Tsuchiya M, Kanazawa K, Koide M, Itaya N, Yoshida S, Sogi Y, Yano T, Itoi E, Nagatomi R.
  • Journal Title: J Orthop Sci. Volume: 24(2) Pages: 361-367
  • DOI: 10.1016/j.jos.2018.06.024.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High prevalence of toothache among Great East Japan Earthquake survivors living in temporary housing. (2019)
  • Author(s): Tsuchiya M, Aida J, Watanabe T, Shinoda M, Sugawara Y, Tomata Y, Yabe Y, Sekiguchi T, Watanabe M, Osaka K, Sasaki K, Hagiwara Y, Tsuji I.
  • Journal Title: Community Dent Oral Epidemiol. Volume: 47(2) Pages: 119-126.
  • DOI: doi: 10.1111/cdoe.12433.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Knee pain is associated with lower back pain in young baseball players: a cross-sectional study. (2019)
  • Author(s): Yabe Y, Hagiwara Y, Sekiguchi T, Momma H, Tsuchiya M, Kuroki K, Kanazawa K, Koide M, Itaya N, Yoshida S, Sogi Y, Yano T, Itoi E, Nagatomi R.
  • Journal Title: Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. Volume: 27(3) Pages: 985-990.
  • DOI: 10.1007/s00167-018-5129-6.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sleep Disturbance Is Associated with New Onset and Continuation of Lower Back Pain: A Longitudinal Study among Survivors of the Great East Japan Earthquake. (2018)
  • Author(s): Yabe Y, Hagiwara Y, Sekiguchi T, Sugawara Y, Tsuchiya M, Koide M, Itaya N, Yoshida S, Sogi Y, Yano T, Tsuji I, Itoi E.
  • Journal Title: Tohoku J Exp Med. Volume: 246(1) Pages: 9-14
  • DOI: 10.1620/tjem.246.9.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Playing video games for more than 3 hours a day is associated with shoulder and elbow pain in elite young male baseball players. (2018)
  • Author(s): Sekiguchi T, Hagiwara Y, Yabe Y, Tsuchiya M, Itaya N, Yoshida S, Yano T, Sogi Y, Suzuki K, Itoi E.
  • Journal Title: J Shoulder Elbow Surg. Volume: 27(9) Pages: 1629-1635.
  • DOI: 10.1016/j.jse.2018.06.005.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Association between trunk pain and lower extremity pain among youth soccer players: a cross-sectional study. (2018)
  • Author(s): Sogi Y, Hagiwara Y, Yabe Y, Sekiguchi T, Momma H, Tsuchiya M, Kuroki K, Kanazawa K, Koide M, Itaya N, Yoshida S, Yano T, Itoi E, Nagatomi R.
  • Journal Title: BMC Sports Sci Med Rehabil. Volume: 10 Pages: 13
  • DOI: 10.1186/s13102-018-0102-8.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Musculoskeletal Pain is Associated With New-Onset Psychological Distress in Survivors of the Great East Japan Earthquake. (2018)
  • Author(s): Yabe Y, Hagiwara Y, Sekiguchi T, Sugawara Y, Tsuchiya M, Koide M, Itaya N, Yoshida S, Sogi Y, Yano T, Tsuji I, Itoi E.
  • Journal Title: Disaster Med Public Health Prep. Volume: - Pages: 1-6
  • DOI: 10.1017/dmp.2018.57.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Neutrophils Provide a Favorable IL-1-Mediated Immunometabolic Niche that Primes GLUT4 Translocation and Performance in Skeletal Muscles. (2018)
  • Author(s): Tsuchiya M, Sekiai S, Hatakeyama H, Koide M, Chaweewannakorn C, Yaoita F, Tan-No K, Sasaki K, Watanabe M, Sugawara S, Endo Y, Itoi E, Hagiwara Y, Kanzaki M.
  • Journal Title: Cell Rep. Volume: 23(8) Pages: 2354-2364
  • DOI: 1016/j.celrep.2018.04.067.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comparative proteome analysis of the capsule from patients with frozen shoulder. (2018)
  • Author(s): Hagiwara Y, Mori M, Kanazawa K, Ando A, Yabe Y, Koide M, Sekiguchi T, Itaya N, Tsuchiya M, Itoi E.
  • Journal Title: J Shoulder Elbow Surg. Volume: 27(10) Pages: 1770-1778
  • DOI: 10.1016/j.jse.2018.03.010.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Characteristics of Coaches that Verbally or Physically Abuse Young Athletes. (2018)
  • Author(s): Yabe Y, Hagiwara Y, Sekiguchi T, Momma H, Tsuchiya M, Kuroki K, Kanazawa K, Koide M, Itaya N, Yoshida S, Sogi Y, Yano T, Itoi E, Nagatomi R.
  • Journal Title: Tohoku J Exp Med. Volume: 244(4) Pages: 297-304
  • DOI: 10.1620/tjem.244.297.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of Low-Intensity Pulsed Ultrasound for Preventing Joint Stiffness in Immobilized Knee Model in Rats. (2018)
  • Author(s): Itaya N, Yabe Y, Hagiwara Y, Kanazawa K, Koide M, Sekiguchi T, Yoshida S, Sogi Y, Yano T, Tsuchiya M, Saijo Y, Itoi E.
  • Journal Title: Ultrasound Med Biol. Volume: 44(6) Pages: 1244-1256
  • DOI: 10.1016/j.ultrasmedbio.2018.02.002.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Roles of IL-1α/β in regeneration of cardiotoxin-injured muscle and satellite cell function. (2018)
  • Author(s): Chaweewannakorn C, Tsuchiya M, Koide M, Hatakeyama H, Tanaka Y, Yoshida S, Sugawara S, Hagiwara Y, Sasaki K, Kanzaki M.
  • Journal Title: Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. Volume: 315(1) Pages: R90-R103
  • DOI: 10.1152/ajpregu.00310.2017.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Joint Hemorrhage Accelerates Cartilage Degeneration In A Rat Immobilized Knee Model. (2019)
  • Author(s): Sogi Y, Hagiwara Y, Yabe Y, Tsuchiya M, Chimoto E, Onoda Y, Sekiguchi T, Itaya N, Yoshida S, Yano T, Suzuki K, Itoi E.
  • Organizer: ORS 2019 Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Involvement of neutrophils and interleukin-18 in nociception in a mouse model of muscle pain. (2018)
  • Author(s): Yoshida S, Hagiwara Y, Tsuchiya M, Shinoda M, Koide M, Hatakeyama H, Chaweewannakorn C, Yano T, Sogi Y, Itaya N, Sekiguchi T, Yabe Y, Sasaki K, Kanzaki M, Itoi E
  • Organizer: The 17th WORLD CONGRESS ON PAIN
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 筋機能時における好中球由来IL1βの役割 (2018)
  • Author(s): 土谷 昌広，Chayanit Chaweewannakorn，佐々木 啓一，菅 原 俊二，渡邉 誠，遠藤 康男
  • Organizer: 第60回歯科基礎医学会学術大会
• [Presentation] マウス筋機械痛覚過敏に対するIL-18の関与 (2018)
  • Author(s): 土谷 昌広, 吉田 新一郎, 萩原 嘉廣, 篠田 雅路, 小出 将志, 畠山 裕康, チャウイワンナコン・チャヤニ, 矢野 利尚, 曽木 靖仁, 板谷 信行, 関口 拓矢, 矢部 裕, 土谷 忍, 佐々木 啓一, 神崎 展, 井樋 栄二.
  • Organizer: 第40回日本疼痛学会
• [Presentation] 長期粉末食飼育がマウスの情動発達に及ぼす影響について (2018)
  • Author(s): 八百板富紀枝，今泉宏紀，川浪啓豪，土谷昌広，只野 武，丹野孝一
  • Organizer: 日本薬学会第138年会
• [Book] 健康と医療福祉のための栄養学 身体のしくみと栄養素の働きを理解する (2018)
  • Author(s): 渡邉 早苗, 寺本 房子, 松谷 美和子, 土谷 昌広, 小野 若菜子
  • Total Pages: 224
  • Publisher: 医歯薬出版
  • ISBN: 978-4-263-70737-1