Roles of exosomes in muscle-bone-vascular linkage in osteoporosis

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K18480
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 56020:Orthopedics-related
• Research Institution: Kindai University
• Principal Investigator: TAKAFUJI YOSHIMASA 近畿大学, 医学部, 講師 (90734864)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: エクソソーム / miRNA / 筋 / 骨粗鬆症 / 筋・骨連関

Outline of Final Research Achievements

We focused on exosomes secreted by skeletal muscle and investigated their roles in muscle-bone-vascular relationship. Exosomes secreted by muscle cells (Myo-exo) showed suppressive effects on formation of osteoclasts responsible for bone resorption, but were not effective against calcification of vascular smooth muscle cells. Mechanical stress is the critical extrinsic factor for skeletal muscle. Applying mechanical stress to muscle cells enhanced suppressive effect of Myo-exo on osteoclast formation. In addition, it was revealed that Myo-exo contains multiple miRNAs that suppress osteoclast formation by small RNA-seq-analysis. Among these miRNAs, miR196 may be important for the osteoclast inhibitory effect of Myo-exo.

Free Research Field

生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

エクソソームは生体内のあらゆる細胞が分泌し、その中にはmiRNAなどの核酸が内包されている。エクソソームは遠隔的に他の組織や細胞に生理作用を示し、血液や尿中のエクソソームは病気を診断するバイオマーカーとしても注目されている。
本研究では、筋由来エクソソーム(Myo-exo)が、骨吸収を担う破骨細胞の形成を抑制することを明らかにした。また、その機序としてMyo-exoに内包される重要なmiRNAを見出した。骨組織は骨形成と骨吸収のバランスによって維持され、骨吸収が過剰になると骨粗鬆症を引き起こす。本研究で得られた知見は、骨粗鬆症の診断や、核酸医薬品の開発に発展することが期待できる。