2020 Fiscal Year Annual Research Report
冬眠モデル哺乳類シリアンハムスターの骨格筋可塑的リモデリング機構の解析
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19H04046
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
山口 良文 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (10447443)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 冬眠 / 骨格筋 / シリアンハムスター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
哺乳類の冬眠は、全身性の能動的な代謝抑制により低温・乾燥・飢餓といった極限環境下での長期生存を可能とする生存戦略である。ヒトやマウスなど多くの哺乳類は長時間の低体温下では臓器機能を保持できず死に至る一方で、一部の哺乳類は10度以下の低体温にも耐え長期間の冬眠を行うことができる冬眠動物である。この冬眠を可能とする「冬眠能」には、巣穴の中で飢餓・不動状態で過ごすにも関わらず骨格筋が萎縮しない筋萎縮耐性機構（寝たきり耐性）という興味深い性質がある。こうした冬眠能は通年発揮されるのではなく、季節特異性を示す。すなわち、冬眠動物も非冬眠期（夏）は「冬眠不能」状態にあり、短日寒冷刺激が入る前冬眠期（秋）から冬眠期（冬）にかけて「冬眠可能状態」が誘導され、後冬眠期（春）の訪れとともに冬眠能は解消されることが知られる。この「冬眠能の可塑的リモデリング」という事実は、通常冬眠不能状態にあるヒトなどの非冬眠動物に対しても、冬眠能を構成する性質を部分的にでも誘導し活用できる可能性を示唆する。本研究では巣穴の中で飢餓・不動状態で過ごすにも関わらず骨格筋が萎縮しない筋萎縮耐性機構（寝たきり耐性）という興味深い性質に着目し、実験室での冬眠研究に数多くの利点を有するシリアンハムスターを冬眠モデル哺乳類としてその分子基盤を明らかにすることを目指す。これまでにシリアンハムスター骨格筋の量は実は冬眠開始前に減少すること、冬眠期にはその量は維持されること、さらに自律的な冬眠終了とともに骨格筋量が冬眠前のレベルに回復する可塑性を示すこと、が判明した。さらにこのとき、速筋が減少し冬眠期は遅筋が維持されるも判明していた。本年度は、冬眠期に向けた骨格筋可塑的リモデリング因子の探索に向け、冬眠動物からの筋幹細胞の単離・培養系の樹立に向けた条件検討、および冬眠動物骨格筋への電気穿孔法による遺伝子導入条件の検討を行なった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度の当初目標としていた、ヒト・マウスなどの非冬眠動物への冬眠動物が有する筋萎縮耐性の賦与実験および骨格筋可塑的リモデリングの冬眠での役割の解析は、新型コロナウイルス感染拡大により新しい動物実験計画立案を控える状況が生まれた等の理由により行えなかったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は以下の研究に焦点を当てて推進する。
・これまで明らかにしている、前冬眠期のあいだに萎縮する速筋と冬眠期のあいだ維持される遅筋をより詳細な分子マーカーを用いて解析することで、冬眠の際に維持される骨格筋の性質を掴む。
・さらに冬眠期の骨格筋を規定する遺伝子発現の同定を行う。そこで明らかになった遺伝子発現状態を、マウス個体の骨格筋で再現する等の実験検証を目指す。
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