筋分化モデル細胞のマイオカイン分泌に及ぼすイミダゾールジペプチドの作用解明

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K11424
• Research Institution: Juntendo University
• Principal Investigator: 數野 彩子 順天堂大学, 大学院医学研究科, 助教 (00338344)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 上野 隆 順天堂大学, 大学院医学研究科, 客員教授 (10053373)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: マイオカイン / カルノシン / イミダゾールジペプチド / 定量プロテオミクス / C2C12 / マルチプレックスアッセイ / 骨格筋分化 / nano LC-MS/MS

Outline of Annual Research Achievements

カルノシンはβ－アラニンとヒスチジンから合成され骨格筋に多く含まれる。筋収縮の代謝生成物である乳酸による筋肉の酸性化に対する緩衝作用や、抗酸化作用を発揮し筋収縮を活性化させると考えられている。NOの代謝、産生との関連も報告されている。近年、骨格筋から分泌されその働きが注目されているマイオカインは全身の組織に影響を及ぼすことで生体恒常性の維持や健康の促進に与っていると考えられる。本研究の目的は、筋分化・再生モデルとして知られるマウスC2C12培養細胞を用いて、骨格筋収縮を活性化するカルノシンがC2C12細胞の分化及びマイオカイン分泌に与える影響を明らかにすることである。
2022年度で、骨格筋に含まれるカルノシン存在下および非存在下（対照）で2%ウマ血清（HS）によりC2C12を7日間筋分化させ、培養上清のマイオカインをLuminexアッセイにより経時的に定量した結果、BDNF、FGF21、FSTL1、osteonectin、osteocrin、irisinの分泌上昇が確認された。Osteocrinとirisinは培養の初期に急激に上昇しその後減少した。BDNF、FGF21、FSTL1、osteonectinは経時的な上昇が確認された。BDNF、FGF21、osteocrinは筋における脂肪酸酸化や糖の取り込み、糖代謝との関連が報告されている。2023年度では、上記のマイオカイン分泌へのカルノシンの影響の再現性の確認を行うためにC2C12分化実験を繰り返し試みた。その結果、BDNFがカルノシン存在下で最も有意に上昇していることが認められた。BDNFはそもそも脳に発現する神経性因子であり、骨格筋の運動能力の維持にも重要な因子である。BDNF分泌量が有意に上昇したことは、カルノシンが運動による筋収縮活性化に加えて筋肉と脳のクロストークにも寄与していることを示唆して興味深い。

Current Status of Research Progress

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

Reason

マイオカイン分泌へのカルノシンの効果をLuminexで解析するのと並行して定量プロテオミクス解析を行い、カルノシンによって有意に発現上昇が認められたタンパク質、特に平滑筋や細胞運動系のタンパクについてウェスタンブロットによる確認を行っている。これまでの研究成果を学会発表等で発表する準備を進めている。

Strategy for Future Research Activity

C2C12分化に伴うマイオカイン分泌上昇がカルノシン処理条件とどのように相関するかに焦点を当ててさらに詳細な解析を進める。定量プロテオミクスの結果から行ったgene ontology解析およびパスウェイ解析から示唆されたように、カルノシンが筋分化の促進に加え糖や脂質の代謝に影響を及ぼす酵素の活性やマイオカインへの影響が確認されれば、サルコペニアの改善や老化の抑制にも効果が期待される。今後はさらに老化モデルとなりうるC2C12細胞の培養条件等の検討を行い、カルノシンの添加やそれに伴うマイオカイン分泌の変化がサルコペニアを含めた老化現象に及ぼす抑制的な作用を明らかにする。

Causes of Carryover

再現性を確認する繰り返し実験を行うため、また研究成果の発表に使用するため次年度使用額が生じた。