2020 Fiscal Year Research-status Report
イリシンとオステオカルシンのクロストーク機構を応用した家禽の強健な骨格構築
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20K06361
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
杉山 稔恵 新潟大学, 自然科学系, 教授 (10272858)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | イリシン / オステオカルシン / 骨 / 筋 / クロストーク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現在、肉用鶏において脚弱が、卵用鶏においては破卵が頻発し、養鶏産業に多大な経済的損失をもたらしている。これらは、成長期において十分な骨量や骨密度を有した骨格が構築されないため、急速な体重増加や高い産卵性に耐え切れず発症する。したがって、脚弱や破卵を防止するには、強健な骨格を構築することが不可欠である。本研究では、骨格筋より分泌されるマイオカイン（イリシン）と骨より分泌されるオステオカイン（オステオカルシン）の作用機序を明らかにするとともに、この骨と筋のクロストーク機構を利用して、強健な骨格の構築し、脚弱の防止と卵殻質の改善を図る。
本年度は、イリシンの作用機序を明らかにすることを目的として、以下の知見が得られた。
１．鶏胚におけるFNDC5/イリシンの発現は、運動器官である胸筋ならびに大腿筋に多く発現していた。また、これら骨格筋のみではなく、心筋、筋胃ならびに腸管筋層にも発現しており、骨格筋以外の筋線維もイリシンを供給している可能性が示された。また、骨格筋におけるFNDC5/イリシンの発現量は、胚発生過程と関連があることを示した。肉用鶏と卵用鶏の鶏胚の間で、FNDC5/イリシンの発現量に差がみられたことは、肉用鶏で頻発する脚弱の要因として、イリシンが関与していることが示唆された。
２．鶏胚胸筋由来の筋系細胞の培養系を確立し、FNDC5/イリシンが発現していること明らかにした。今後、この筋系細胞を用いることにより、骨と筋のクロストーク機構がより明確に明らかにすることができると考えられる。
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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
肉用鶏と卵用鶏鶏胚の胸筋、大腿筋、筋胃、心臓および肝臓の各組織におけるFNDC5/イリシンの発現について、リアルタイムPCR法で検討した。その結果、胸筋でFNDC5/イリシンの相対的発現量は最も多く、次いで大腿筋、腸管、心臓、筋胃の順で続いた。肝臓では、発現はみられなかった。免疫組織化学法による観察では、FNDC5/イリシンの局在が胸筋、大腿筋、心臓ならびに筋胃の筋線維（筋細胞）にみられ、腸管の筋層にも観察された。しかしながら、肉用鶏と卵用鶏の間で、FNDC5/イリシンの発現と局在に相違はみられなかった。また、孵卵14-18日の胸筋ならびに大腿筋において、経時的にFNDC5/イリシンの相対的発現量が減少することが示され、孵卵18日おいては肉用鶏における相対的発現量が卵用鶏と比較して低かった。本研究により、肉用鶏および卵用鶏の鶏胚発生過程におけるFNDC5/イリシンの発現と局在が明らかとなった。
鶏胚胸筋より細胞を分離して培養を試みた結果、PAX7、MyoD、Myogeninが発現し、筋系細胞の培養方法を確立した。また、筋系細胞の培養には、孵卵11日齢の鶏胚を用いることが有用であることが示された。さらには、これらの筋系細胞にオステオカルシン受容体GPRC6Aは発現していなかったものの、イリシンが発現していた。今後、この培養筋系細胞を用いることにより、オステオカルシンの筋への直接的作用とイリシンの骨系細胞への直接作用が明らかになるものと期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．令和2年度において、胚発生過程における鶏胚のFNDC5/イリシンの発現と局在の動態が示された。今後は、孵化後の鶏におけるFNDC5/イリシンの発現と局在を肉用鶏および卵用鶏について比較することで、骨格構築におけるイリシンの役割と作用機序について明らかにする。また、骨からのマイオカインであるオステオカルシンの胚発生過程における発現時期を明らかにすることにより、骨格筋の構築とそれに続く骨格の構築との関連を明らかにする。
２．令和2年度で確立した骨格筋の筋系細胞を用いて、オステオカルシンの筋組織への作用機序を詳細に検討する。また、骨芽細胞および破骨細胞の培養系を用いて、イリシンの骨形成および骨吸収へ及ぼす影響を明らかにし、骨と筋のクロストーク機構を明らかにする。
３．肉用鶏および卵用鶏の成長過程におけるメカニカルストレス（運動負荷）が、骨のオステオカルシン、筋のイリシンの発現に及ぼす影響を明らかにし、メカニカルストレスによる骨と筋のクロストーク機構の調節メカニズムを明らかにする。
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