2020 Fiscal Year Research-status Report
Effect of marine lipids on skeletal muscle function
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20K06221
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
別府 史章 北海道大学, 水産科学研究院, 准教授 (10707540)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 水産脂質 / 骨格筋 / 筋管形成 / エネルギー代謝 / SAMP8マウス / C2C12細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超高齢社会にある我が国において、生活習慣病や要介護の問題を背景に骨格筋機能の維持は非常に重要な健康課題である。本研究では、食品因子によるアプローチを目的とし、特に水産物由来脂質成分に注目し骨格筋機能への有効性をin vitroおよびin vivo試験系により検討した。
① in vitro試験：R2年度は深海性魚類や底生生物を中心に、筋管形成モデルC2C12細胞によりスクリーニング評価した。結果の一例として、道南沖で採集されたイトマキヒトデの中性脂質とリン脂質画分に筋管直径および筋管長の増大効果が認められた。さらに脂質クラスごとに効果を調べたところ、ホスファチジルコリン（PC）画分に筋管形成促進効果とともに、脂質代謝関連遺伝子の上方制御が認められた。これらの効果は比較対照である大豆PCあるいはEPA、アラキドン酸を遊離脂肪酸の形態で添加した場合には認められず、ヒトデ脂質の脂肪酸組成および構造的な特徴との関連性が示唆された。
② in vivo試験：加齢に伴う筋機能低下に対する抑制機能評価系として、老化促進モデルSAMP8マウスを用いた。6か月間の飼育実験を行った結果、加齢とともに体重がわずかずつ低下傾向を示し、若齢期と比べ老齢期マウスの骨格筋重量は、腓腹筋、長趾伸筋いずれも有意な低下が確認され、評価系としての妥当性を確認した。この条件下、魚油の効果を検証したところ、体重および筋重量低下の抑制、さらに血糖値、血中中性脂質濃度の上昇抑制が認められ、筋量低下抑制とともにエネルギー代謝調節機能への寄与が示唆された。
以上、in vitro試験では水産脂質の特徴的な構造や組成に基づく筋機能制御作用を示す有用な知見を得た。in vivo評価系を活用した生体における機能発現の検証や、詳細な作用メカニズム解析を進めることで、未利用な水産生物資源の有効活用への発展が期待される。
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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
培養細胞系を用いた試験では、深海性魚類や底生生物を中心としたスクリーニングを実施し、ヒトデ脂質以外にも機能効果が期待できる脂質成分を複数見出した。中には糖・脂質代謝、マイオカイン産生調節作用を持つ成分も含まれており、これらの結果は動物モデルでの機能発現を期待させる。
昨今は社会的なニーズの高まりから、食品成分による筋委縮予防効果について坐骨神経切除などによる廃用性筋委縮動物モデルが汎用されている。しかしながら、手術処置や極端な行動制限によるストレスや影響が大きいと考えられるため、本実験では老化促進モデルSAMP8マウスに注目した。6か月間の飼育実験により、筋量低下とともに、慢性的な炎症や酸化ストレスレベルの増加ならびにインスリン作用の減衰といった、ヒトと共通した老化現象も認められ、本研究の目的に合致するモデルであることが分かった。実際に、この条件下での魚油による筋機能低下予防効果が示唆されたことより、食品成分の機能評価系としての有効性も確認できた。
複数の新たな機能性脂質の候補が見出されるとともに、R3年度以降に円滑な研究遂行するための基盤ができたことから、研究はおおむね順調に進んでいると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
R3年度は、C2C12細胞の筋分化および筋タンパク代謝への影響評価に加え、筋組織内での細胞間相互作用を考慮した実験系を加える。筋量の維持に関わる筋再生は、筋芽細胞の分化を経て筋細胞同士あるいは筋管細胞との融合により多核の筋管を再形成する過程であるが、老化や代謝異常と関連する慢性炎症は筋再生を遅延し筋機能低下へ導くことが知られている。これを想定した炎症性細胞と筋細胞との相互作用存在下での水産脂質成分の機能効果評価系を確立し筋管形成制御作用を検討する。
また、培養細胞系により有効性が示された成分に関して、SAMP8マウスを用いた機能評価を順次行う予定である。一方、R2年度の結果から食品成分による機能評価系としての有用性が示されたが、試料の投与時期や飼料組成を調整することで評価期間の短縮を試み、より効率的な試験系の構築を目指す。
以上、培養細胞系では直接的な効果に加え、慢性炎症を想定した細胞間相互作用による制御機能の検討、老化モデルマウスを用いる生体での機能解析により、有用な水産脂質成分の探索を推進する。
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| Causes of Carryover |
年度末に発注した試薬が欠品により納品ができず、物品費に5395円残額が生じた。研究の進捗や実施計画に変更は生じていないため、翌年度分に請求した助成金と合わせて物品費および学会参加旅費に充当し使用する予定である。
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