2019 Fiscal Year Annual Research Report

Elucidation of a new physiological function of skeletal muscle utilizing a three-dimensional culture muscle

Research Project

Project/Area Number	17K01770
Research Institution	Osaka Institute of Technology
Principal Investigator	中村友浩大阪工業大学, 工学部, 教授 (30217872)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	北村憲司広島大学, 自然科学研究支援開発センター, 准教授 (40214811) 藤里俊哉大阪工業大学, 工学部, 教授 (60270732) 石道峰典大阪工業大学, 工学部, 講師 (80737536)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords	三次元培養筋 / コレシストキニン / 低酸素 / 急性運動
Outline of Annual Research Achievements	平成31年度(令和元年度）は、三次元培養筋にて同定された食欲抑制ホルモンのひとつであるコレシストキニンの発現制御について詳細な解析を行った。平成30年度の結果から、増殖期の三次元培養筋では、平面培養筋と比較してコレシストキニンの構成的な発現上昇が観察できること、1%の低酸素環境下では三次元培養筋のコレシストキニン遺伝子の発現増強が観察できることを突き止めた。また、生体筋では、コレシストキニン遺伝子の発現は、ほとんど観察できないため、三次元化組織特有の細胞内環境がコレシストキニンの発現を誘導している可能性も示唆されること、コレシストキニンの遺伝子発現制御領域にHRE(hypoxia response element)が同定され、進化的に保存されていることが明らかになってきた。しかしながら、解析された三次元培養筋が増殖培養中の解析であること、三次元培養筋では内部の細胞に十分栄養や酸素が届かず、分化せずに死滅する予備データがあるために、低酸素曝露が分化状態の異なる三次元培養筋や分化した筋細胞に対する直接的な効果に対して十分な解析が行われていなかった。そこで、令和元年度は低酸素が分化を起こしている三次元培養筋のコレシストキン遺伝子に影響を与えるのか、また平面培養を行った筋細胞のコレシストキニン遺伝子の発現も低酸素の影響を受けるのかについて解析を行った結果、低酸素は分化した三次元培養筋および平面培養筋に対してもコレシストキニン遺伝子の発現を増強させることが明らかとなった。以上のことから、低酸素環境は分化状態に関わらず、直接筋細胞のコレシストキニン遺伝子の発現を誘導することが明らかとなり、高地滞在中や急性運動後に観察されている血中コレシストキニン濃度の上昇は一部、低酸素状態に曝された骨格筋由来である可能性が示唆され、食欲抑制に関する骨格筋の新たな役割を提唱することができた。