2019 Fiscal Year Annual Research Report
サルコペニア（筋萎縮・筋機能低下）と肥満の予防・改善の分子基盤の解明
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19H04058
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| Research Institution | Kyoto Prefectural University |
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Principal Investigator |
亀井 康富 京都府立大学, 生命環境科学研究科, 教授 (70300829)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 骨格筋 / 筋萎縮 / 肥満 / サルコペニア / 遺伝子発現 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
サルコペニア（加齢や不活動・低栄養・疾患などによる筋萎縮・筋機能低下）とそれに伴う肥満（サルコペニア肥満）は超高齢社会の我が国で直面している問題である。本研究では、独自に作製した遺伝子改変マウス等のオミクス解析、転写調節因子の活性を指標とした食品成分のスクリーニング、筋初代培養など細胞を用いたin vitroの分子生物学的解析を組み合わせ、サルコペニアとサルコペニア肥満の発症と予防・改善の分子基盤解明を目指している。本研究課題の遂行により、超高齢社会の健康寿命延伸の手がかりとなり、また骨格筋を主体とした生理・病態生理現象の解明により健康科学分野進展への波及効果が期待される。具体的には、①.独自に作製した遺伝子改変マウス等のオミクス解析、②.転写調節因子の活性を指標とした食品成分のスクリーニング、③.筋初代培養など細胞を用いたin vitroの分子生物学的解析、の①～③を組み合わせ、サルコペニアとサルコペニア肥満の発症と予防・改善の分子基盤解明に取り組んでいる。本研究ではFOXO1、PGC1β、Dnmt3aという遺伝子発現調節因子に着目して実験を進めている。（FOXO1：筋萎縮を引き起こす。PGC1β：エネルギー消費を活性化し肥満を改善する。Dnmt3a：DNAメチル化酵素、骨格筋萎縮で発現減少する。）本年度の研究実績として、老齢マウスおよびFOXO1活性化培養筋細胞の網羅的代謝産物・遺伝子発現解析を実施し、老齢モデルSAMP8のサルコペニア表現型に関する解析を行った。またPGC1βを活性化する機能食品成分のスクリーニングを進めた。さらに、FOXOおよびDnmt3aに関する新たな遺伝子改変モデルの作製を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
間型質量分析装置（CE-TOFMS）による代謝産物の網羅的な解析を行った。その結果、若齢マウスと比較し、糖代謝、リン脂質代謝、ポリアミン代謝、神経伝達物質、アミノ酸代謝などの代謝経路に含まれる代謝産物で有意な変化が観察された。さらに、筋萎縮を引き起こす転写因子FOXO1 の活性化により引き起こされる代謝変化を、タモキシフェンにより活性化されるFOXO1-ER 融合タンパク質を発現するC2C12 筋細胞を使用して、代謝プロファイルを分析し、関連遺伝子の発現解析を実施した。その結果、FOXO1 はグルコースの利用を抑制し、タンパク質/アミノ酸の利用を促進する可能性が示唆された。
一方、サルコペニアに長期間の継続的な運動がどのような影響を及ぼすか調べるために老化促進モデルSAMP8マウスを用いて実験を行った。回転カゴで発現増加した遺伝子群にリボソームタンパク質、タンパク質の合成・分解の遺伝子が複数認められ、筋タンパク質の代謝回転が活発になっていることが示唆された。回転カゴによる長期の運動は肥満を改善するとともに、加齢による筋機能低下を回復させていることが示唆された。
またPGC-1βの転写活性を高め，抗肥満効果が期待される食品/天然化合物の探索を、スクリーニング数を追加して実施した。その結果、大豆イソフラボンおよびレスベラトロール類似体がPGC-1βの転写活性を促進することが判明した。これらの結果より，大豆イソフラボンなどがPGC-1βの転写活性の促進を介した抗肥満効果を持つ可能性が示唆された。
さらにFOXOとDnmt3aに関して、新たな遺伝子改変マウスの作製を進めた。すなわち、骨格筋特異的FOXO1, FOXO3a, FOXO4欠損マウスを作製した。さらに骨格筋特異的Dnmt3a過剰発現マウスを作製した。
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| Strategy for Future Research Activity |
新たに作製した格筋特異的FOXO1, FOXO3a, FOXO4欠損マウス（FOXO-TKOマウス）を利用し、骨格筋萎縮の分子メカニズムの手がかりを得ることを目指す。すなわち筋萎縮を起こす骨格筋特異的FOXO1過剰発現マウス（FOXO1-Tgマウス）とFOXO-TKOマウスの両方の骨格筋について網羅的な遺伝子発現解析を行い、骨格筋萎縮におけるFOXO1の標的遺伝子とその経路について解析を進める。またエネルギー消費活性化を起こすPGC1βについて、その遺伝子発現調節機構の解析を行う。FOXO1によってPGC1βの発現が負に制御されるという予備データが得られており、この作業仮説を検証する。また新たに作製したDnmt3a過剰発現マウスの表現型について、エネルギー代謝や骨格筋の性質について解析を進める。さらに、筋筋初代培養など細胞を用いたin vitroの分子生物学的解析を組み合わせ、サルコペニアとサルコペニア肥満の発症と予防・改善の分子基盤を解明する。
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Research Products
(19 results)
