Study of muscle hypertrophy regulated by the lipid sphingomyelin synthesis system and development of methods to promote muscle hypertrophy

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K11089
• Research Institution: Okayama University of Science
• Principal Investigator: 長田 洋輔 岡山理科大学, 理学部, 講師 (50401211)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: スフィンゴミエリン / スフィンゴミエリン合成酵素 / C2C12 / 骨格筋 / 筋肥大 / 筋分化

Outline of Annual Research Achievements

骨格筋はわれわれが体を動かすために必要な組織であり，加齢に伴う運動機能の低下を防ぐためには骨格筋の再生能と可塑性のメカニズムを解明し，筋量を維持する方法を開発することが有効と考えられる。骨格筋の機能を担う筋線維は多数の筋前駆細胞の融合によって形成され，筋肥大の際には既存の筋線維に新たな筋前駆細胞が融合する。本研究は骨格筋の細胞融合に膜脂質の一種であるスフィンゴミエリンが関与する可能性に注目し，そのメカニズムの解明と，スフィンゴミエリン合成系の操作によって筋肥大の促進を図る方法の開発を目指した。
本研究では，マウス骨格筋細胞株C2C12を用いた実験を行い，スフィンゴミエリン合成酵素Sms1，Sms2の強制発現によって通常よりも筋核数の多い巨大な筋管が形成されること，siRNAを用いたノックダウンによって筋管形成が抑制されることを明らかにした。なお，Sms2に比べてSms1をノックダウンした場合に強い影響が見られたことから，通常の筋形成においてはSms1が中心的な役割を担っていると考えられる。
Sms1，Sms2の強制発現によって，筋分化制御因子MyoDやmyogeninの発現は，転写産物レベルでは増加傾向が見られたものの，タンパク質レベルでは大きくは変化しなかった。筋細胞の融合に関与するタンパク質myomaker，myomixerについても，転写産物レベルでの顕著な増加は見られなかった。しかしながら，免疫細胞化学的検出ではSms1強制発現によってmyomaker陽性シグナルの増加が検出されたことから，Sms1，Sms2の強制発現によってもたらされたスフィンゴミエリンの増加は，筋分化でなく，筋細胞の融合を促進し，巨大な筋管が形成されることが明らかになった。