2016 Fiscal Year Research-status Report

筋細胞内カルシウムハンドリングに着目した骨格筋萎縮誘導メカニズムの検討

Research Project

Project/Area Number	16K18994
Research Institution	Japan Aerospace EXploration Agency
Principal Investigator	大平宇志国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 有人宇宙技術部門, 研究開発員 (40633532)
Project Period (FY)	2016-04-01 – 2018-03-31
Keywords	骨格筋 / サルコリピン / カルシウムハンドリング
Outline of Annual Research Achievements	先行研究の結果は、不活動や各種疾患に伴う筋細胞質内のカルシウムイオンの増加がタンパク質分解系を活性化させ筋萎縮を誘発させる引き金となっている可能性を示唆している。しかし、筋細胞質内のカルシウムイオン濃度が上昇する分子メカニズムは明らかにされていない。研究代表者は、細胞質内のカルシウムイオンを筋小胞体へ取り込む際に重要な筋小胞体カルシウムＡＴＰアーゼの機能を抑制することが知られているサルコリピンに着目し、萎縮過程にある骨格筋におけるサルコリピンの役割を追究する研究を遂行している。これまでに実施した坐骨神経切除後１４日が経過したラットのヒラメ筋より抽出したタンパク質を用いたウェスタンブロッティング解析の結果、正常筋に比べて萎縮筋では顕著にサルコリピンの発現量が増加していることが確認できた。しかし、サルコリピンは約4 kDaの小さなタンパク質であり、タンパク質レベルでの発現量評価を行うためには実験手法を改良が必要であることも判明した。そこで、マウスを用いて遺伝子レベルで発現量を評価した実験では、速筋である長趾伸筋よりも遅筋であるヒラメ筋の方でサルコリピンのmRNAが多く発現していることを明らかにすることができた。また、１４日間の神経切除は長趾伸筋およびヒラメ筋の両方においてサルコリピン遺伝子の発現亢進をもたらすこともわかった。今後は、サルコリピンノックアウトマウスおよび野生型マウスの後肢骨格筋について神経切除に伴う筋萎縮の過程を比較することにより、サルコリピンの増加と筋萎縮の関係を明らにしていきたい。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 平成28年度の途中（7月）からの所属機関変更に伴い研究代表者の本研究以外の業務内容が大きく変わり、本研究を遂行する十分な時間を割くことができなかった。また、新たな所属機関（宇宙航空研究開発機構　筑波宇宙センター）では現在、宇宙で実施する実験とは直接関係がない実験動物の飼育ができない状況であるため、平成28年度は研究代表者の裁量で本研究を遂行することが困難な状況であった。しかし、可能な範囲で予備検討を実施し、坐骨神経切除後14日が経過したマウスの骨格筋（長趾伸筋およびヒラメ筋）では、サルコリピンの遺伝子発現が増加することを確認している。また、サルコリピンのタンパク質レベルでの発現量の変化を評価するための手法の確立も進んでいる。
Strategy for Future Research Activity	サルコリピンノックアウトマウスを継代飼育し、系統を維持している東京慈恵会医科大学の細胞生理学講座に所属する研究者からの協力も得、筋萎縮過程におけるサルコリピンの役割を追究する。具体的には、サルコリピンノックアウトマウスと野生型マウスの後肢骨格筋（長趾伸筋およびヒラメ筋）について坐骨神経切除後の萎縮の進行程度を比較する。この際、各骨格筋の形態（筋湿重量および筋線維横断面積）の評価だけでなく、単一筋線維内のカルシウムイオン濃度とサルコリピン発現量の関係性についても解析する。
Causes of Carryover	平成28年度の途中（7月）からの所属機関変更に伴い研究代表者の本研究以外の業務内容が大きく変わり、本研究を遂行する十分な時間を割くことができなかった。また、新たな所属機関（宇宙航空研究開発機構　筑波宇宙センター）では現在、宇宙で実施する実験とは直接関係がない実験動物の飼育ができない状況であるため、平成28年度は研究代表者の裁量で本研究を遂行することが困難な状況であった。
Expenditure Plan for Carryover Budget	平成29年度に実施する実験に必要な消耗品の調達に使用する。平成29年度は、サルコリピンノックアウトマウスと野生型マウスの後肢骨格筋（長趾伸筋およびヒラメ筋）について坐骨神経切除後の萎縮の進行程度を比較する。この際、各骨格筋の形態（筋湿重量および筋線維横断面積）の評価だけでなく、単一筋線維内のカルシウムイオン濃度とサルコリピン発現量の関係性についても解析する予定である。また、研究成果を論文としてまとめる際の英文校正や雑誌掲載等にかかる費用にも使用する。