2020 Fiscal Year Research-status Report
Clarification of the role of Interleukin-15 for the efficacy of exercise on physiological conditions promoting sarcopenia
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20K07802
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| Research Institution | Kawasaki Medical School |
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Principal Investigator |
杉本 研 川崎医科大学, 医学部, 教授 (20437403)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤本 拓 大阪大学, 医学系研究科, 特任助教(常勤) (10854284)
樂木 宏実 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (20252679)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | サルコペニア / 高血糖 / 運動 / IL-15 / バイオマーカー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
サルコペニアは、生物学的寿命と健康寿命短縮と関連し、加齢と慢性疾患がその発症を誘導する全身性疾患と捉えられている。一方、運動（筋収縮）によって骨格筋から調節性に分泌されるマイオカインとしてIL-15が知られ、サルコペニアの進展抑制や治療におけるターゲットとして期待される。我々は以前IL-15による骨格筋糖代謝の賦活を報告し、その分泌機序について研究してきた。本研究は運動によってIL-15が分泌される機序とその意義の解明、IL-15と各受容体の細胞内動態とシグナル伝達の解明、IL-15のバイオマーカーとしての意義の解明を目指す。研究①では運動によってIL-15が骨格筋に与える効果を検討するために、トレッドミルを用いた動物実験を行った。野生型としてC57B6Jマウス、骨格筋特異的IL-15過剰発現マウス（IL-15mTG）とIL-15ノックアウトマウス（IL-15KO）を用いた。運動刺激に伴いIL-15によって骨格筋量調節とミトコンドリア機能調節が行われている可能性が示唆された。研究②ではIL-15の細胞内シグナル伝達において受容体が担う機能を検討するため、マウス骨格筋細胞由来のC2C12細胞株にGLUT4-GFP, IL15-GFP, IL15Rα-OFPのトランスフェクションによる遺伝子導入を行い、筋管細胞に分化させて超高解像度蛍光顕微鏡によって観察を行った。GLUT4は細胞膜上に移行することで糖を取り込みに寄与するが、IL-15RαによってGLUT4の膜上発現は亢進されており、IL-15による耐糖能改善効果においてIL-15Rαが重要であることが示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究①：トレッドミルによる骨格筋への影響においてIL-15が担う働きを検討した。運動負荷なしではIL-15mTG, IL-15KOともに骨格筋量が低値であったが、IL-15mTGが骨格筋量/体重比が低値であったのに対し、IL-15KOは体格自体が小さく骨格筋量/体重比の低下は明らかではなかった。運動負荷に対する骨格筋量の変化は、IL-15mTGでは遅筋であるヒラメ筋（Sol）が筋量増加を示し、IL-15KOでは速筋優位である腓腹筋（Gas）の筋量が増加していた。この違いによって、IL-15が運動後の骨格筋量調整機能や、筋繊維タイプの速筋成分から遅筋成分へのswitchingに関与していることが示唆される。
ミトコンドリア機能についてはSDH染色による検討を行ったが、IL-15mTG、IL-15KOともにミトコンドリア機能の賦活は確認されなかった。RT-PCRによる検討では、PGC1α、T-famともにIL-15mTGで発現が減弱している傾向にあった。IL-15はミトコンドリア機能を賦活させるという既報があることから、今後さらにマウスの個体数を増やして検討する。
研究②：細胞膜上で観察されたGLUT4-GFPはIL-15-GFP導入群で33.3％、IL-15Rα-OFP導入群で50.0％、IL-15-GFPとIL-15Rα-OFPの共発現導入群で63.6%であった。このことからIL-15による耐糖能改善効果はIL-15Rαによってより強く賦活されていることが示唆された。今後IL-15Rαと結合できない変異IL-15を用いた検討や糖取り込みについても評価する。
研究③：臨床研究は新型コロナウイルスの蔓延に伴い疫学調査ができておらず、計画に遅れが生じている。そこで研究①と同時にマウスを用いてバイオマーカーを検討する。
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| Strategy for Future Research Activity |
臨床研究に関して、十分な感染対策を行った上での疫学調査再開を秋以降を目処に検討中である。また基礎研究に関しては、令和3年10月に実験助手を1名追加雇用予定で、さらに現在トロント大学（カナダ）に留学中の研究者が令和3年10月より当研究室での実務を再開する予定であるため、実施可能な実験手技が増えることから研究の進捗スピードは上がる見込みである。
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| Causes of Carryover |
本年度のコロナウイルス感染症蔓延の影響を受け、特に臨床研究の進捗がほとんどなかったこと、大学院生や技術補佐員の自宅待機時期などの影響を受け、研究自体の進捗に影響したことなどが次年度使用額が生じた理由である。2021年度は技術補佐員と研究者の留学からの帰国を予定しており、またコロナ蔓延の改善による臨床研究の再開も見込まれるため、予定を超える使用を見込んでいる。
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Research Products
(1 results)
