筋骨格系脆弱化におけるHMGB2に基づく間葉系細胞の分化制御機構

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K18470
• Research Institution: University of Miyazaki
• Principal Investigator: 李 徳哲 宮崎大学, 医学部, 助教 (60768175)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: HMGB2 / サルコペニア / 異所性脂肪 / 間葉系幹細胞 / KOマウス / 腓腹筋

Outline of Annual Research Achievements

High mobility group box2 (HMGB2) KOマウス骨髄由来間葉系幹細胞（MSC）は脂肪分化能が著しく低下し、逆に骨分化は促進される。HMGB2 発現量に反比例してMSCのβ-catenin発現量は細胞質・核内で増加し、その促進因子であるDvl-1の発現もHMGB2 KOにより増加していた。HMGB2MはMSCの骨または脂肪への分化方向性を調節するβ-catenin発現に抑制的に作用していることが示された。また、H2O2による酸化ストレスに対して、細胞生存率はKO MSCがWT細胞より高く、NRF2の発現も高いため、HMGB2発現抑制による抗酸化ストレス能の上昇していた。
また、オスWT, HMGB2 KOマウスを飼育し、2, 6, 12か月で腓腹筋の比較を行った。筋重量/体重比及び、PAS染色でのtype 2筋繊維の割合がWTよりもKOで高かった。
さらに、2か月齢オスマウスの脛骨神経断裂モデルを、除神経後最大4か月まで腓腹筋を観察した。WTマウスでは早期に脂肪分化転写因子PPARγ, C/EBPα、筋内異所性脂肪誘導の重要な因子であるPDGFRαの発現が増え、4か月時点で異所性脂肪浸潤を多く認めた。一方、KOマウスではそれら脂肪分化誘導因子の発現は著明に低く、脂肪浸潤も少なかった。筋委縮誘導因子であるAtrogin-1, MuRF1の発現はWT/KOで差は無かったが、筋重量/体重比もKOマウスで有意に高値であった。
加齢、除神経に対して、HMGB2発現抑制により抗酸化ストレス能上昇、Wnt/β-catenin経路の活性化され、骨格筋への異所性脂肪浸潤が抑制された。加齢性筋減少症-サルコペニアにおいては、type 2繊維を主とした骨格筋量減少に加えて骨格筋の質が重要であり、HMGB2がそれらの治療標的となる可能性が示された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

HMGB2 KOマウスの繁殖・交配後、加齢マウスの評価、骨格筋除神経モデル作製を計画通り作製でき、研究開始前の仮説通りの研究結果が得られているため。

Strategy for Future Research Activity

WT, KOマウス骨髄由来間葉系幹細胞における、Wnt/β-catenin経路のfactorの発現をより詳細に解析する。加えて、ＳＯＤアッセイなどの抗酸化ストレス能アッセイを行う予定である。
また、マウスの骨格筋標本におけるNRF2やβ-cateninなどの免疫染色や、NADH染色などによって、Wnt/β-catenin経路や抗酸化ストレス能に対するHMGB2の作用をより詳細に評価する。