Analysis of the mechanism of action of isothiocyanates on metabolic function and quantitative maintenance of skeletal muscle

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K05419
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38050:Food sciences-related
• Research Institution: Iwate University
• Principal Investigator: Ito Yoshiaki 岩手大学, 農学部, 教授 (50312517)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 骨格筋 / イソチオシアネート / 食品機能 / 糖代謝 / タンパク質代謝

Outline of Final Research Achievements

Phenethyl isothiocyanate (PEITC), found in horseradish and other plants, has been shown to possess antioxidant activity and is expected to inhibit muscle protein degradation through the Akt pathway based on our previous cell line studies. In this study, using a tail suspension-induced muscle atrophy model associated with oxidative stress, we found that enhancing endogenous antioxidant functions mitigates skeletal muscle oxidative stress and inhibits muscle protein degradation. Additionally, we demonstrated that the cellular signaling responses to PEITC stimulation observed in C2C12 cells are also observed in an ex vivo incubation system using isolated skeletal muscles.

Free Research Field

栄養化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

アブラナ科野菜に含まれるイソチオシアネート化合物には、従来から生体の抗酸化機能を惹起する効果があることが知られていた。研究代表者はそれに加え、タンパク質代謝制御に関わるAktの活性化を誘導することを骨格筋細胞の解析から見出していた。本研究で、廃用性筋萎縮モデルで酸化ストレス軽減と筋タンパク質分解抑制効果が見られたこと、また、筋切片をPEITCで刺激した際も細胞と同じ効果が認められたことから、細胞系だけでなく生体においても骨格筋の機能維持に対して、イソチオシアネート化合物の健康有益性を明らかにするものであり、食材成分による疾患の予防や緩和などの応用展開の基礎となるものである。