2021 Fiscal Year Research-status Report

Elucidation of the pathophysiology of cancer cachexia-induced cardiac dysfunction and development of novel therapeutic approaches using exercise and nutrition interventions.

Research Project

Project/Area Number	21K11490
Research Institution	University of Occupational and Environmental Health, Japan
Principal Investigator	上野晋産業医科大学, 産業生態科学研究所, 教授 (00279324)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	野中美希東京慈恵会医科大学, 医学部, 特任講師 (60758077)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	がん悪液質 / モデルマウス / 心機能障害 / 自発運動 / フラボノイド
Outline of Annual Research Achievements	ヒト胃がん細胞株85As2を移植することにより、骨格筋萎縮等のがん悪液質症状ととともに心機能障害を伴う新たながん悪液質モデルマウスを用いて、骨格筋萎縮および心筋障害のメカニズムを検討した。実験にはBALB/cAJcl-nu/nu nudeマウスの皮下に85As2を移植したものを用い（1×10^6 cells/site×2 sites)、移植後2週目より回転かご付ケージ内で飼育することにより自発運動負荷群を作製し、同週齢での対照群、および85As2移植/非自発運動負荷群と比較した。まず、一般的に骨格筋萎縮時に発現量の増加が知られているE3ユビキチンリガーゼに属するAtrogin-1およびMuRF1の遺伝子発現量について検討したところ、がん悪液質マウスの骨格筋では発現量が増加していた。このAtrogin-1/MuRF1遺伝子発現量の増加は、がん悪液質モデルマウスに対する回転かごによる自発運動負荷によって抑制された。心筋では、これまで心筋障害との関連性が報告されていないE3ユビキチンリガーゼに属する酵素（Xと仮称）の遺伝子発現量が、がん悪液質モデルマウスで有意に増加しており、さらにこの酵素X遺伝子発現量の増加もまた、がん悪液質モデルマウスに対する回転かごによる自発運動負荷によって抑制された。以上の結果から、がん悪液質モデルマウスにおける心筋障害の発症機序に酵素Xが関与している可能性、ならびに自発運動負荷の効果を評価する指標として酵素Xの遺伝子発現量が有用である可能性が示唆された。一方、対照群と85As2移植/非自発運動負荷群とで心筋組織の病理標本のHE染色像を比較したところ、今回作製したモデルマウスでは顕著な差が観察されなかった。現在、心筋の萎縮を評価するための免疫組織学的染色を計画している。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 本研究課題では自発運動負荷に加えて「栄養補助」によるがん悪液質症状ならびに心機能障害への治療的効果を検討する計画であるが、栄養補助の介入が令和３年度は未達成である。理由としては新型コロナウイルス感染の拡大により、共同研究者である野中と、互いに各々の研究室を訪れての共同実験計画の遂行に遅れが生じたこと、以前作製したがん悪液質モデルマウスにおいては心筋の病理組織標本から対照群と異なる所見が観察されており、組織所見での再現性が得られていないことから、一時的に栄養補助の介入を見送る判断を下したことなどが理由である。一方で、がん悪液質モデルマウスの心筋で発現量が変動する酵素Xが自発運動負荷の効果を評価するマーカーとなる可能性を見出していることから、栄養介入においてもこの酵素Xが効果を判定するマーカーになることが想定できた。最近は研究機関への訪問等の行動制限もある程度緩和されたことから、令和4年度は計画通りに栄養補助の介入の実験が実施できると考えている。
Strategy for Future Research Activity	自発運動負荷を開始すると同時に栄養補助の介入も開始するという、85As2移植/自発運動負荷/栄養補助群を作製して、85As2移植/非自発運動負荷/非栄養補助群、ならびに85As2移植/自発運動負荷/非栄養補助群との比較から、がん悪液質症状ならびに心機能障害に対してどのような効果をもたらすかを評価する。その際に心筋における酵素Xの遺伝子発現量を評価し、自発運動負荷と同様に栄養補助の効果を評価するマーカーとなり得るかを検討する。実験にはこれまで以上にモデルマウスを作製する必要があるので、共同研究者の野中が所属する東京慈恵会医大と当方（産業医大）の両者でモデルを作製して実験を行う予定である。そのために実験機器を増設する必要があったが、令和4年度内ですでに機器を購入しており、準備は整っている。
Causes of Carryover	共同研究者の野中が実施予定だった栄養補助の介入が令和３年度は未実施となったために、そのための費用が令和４年度へ持ち越しとなった。令和４年度は当初の計画に沿って栄養補助の介入実験を行うため、特定の栄養成分入りの人口餌の購入をはじめ、実験群が増えることに伴うマウスの購入費用に充てる予定である。モデルマウスの作製は産業医科大学と東京慈恵医科大学の二カ所で実施する予定であり、臓器試料の採取などで両方の機関を訪問し合う回数も計画より増えると考えられるため、その旅費にも充てる予定である。