加齢による舌・咀嚼筋委縮のオートファジー、ユビキチン・プロテアソーム系の機能解析

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22791912
• Research Institution: Tsurumi University
• Principal Investigator: 飯田 良平 鶴見大学, 歯学部, 助教 (70339810)
• Keywords: 加齢 / Klothoマウス / オートファジー / 咬筋 / 舌筋 / mTOR / 4E-BPI / S6K

Research Abstract

本年度はKlotho老化モデルマウスの咬筋、舌筋におけるオートファゴソーム・リソソーム(オートファジー)系を調節している経路の探索をおこなうとともに、自然老化ラットにおいても同様なことが起きているかを確かめる実験を行う予定であった。しかし、実際にはKlotho老化モデルマウスにおけるオートファジー系の調節経路を明らかにする実験を主に行うとともに、自然老化ラットの筋標本の採取を行った。
4週齢のKlothoマウスおよび野生型マウスを安楽死させ舌、咬筋、腓腹筋を摘出し蛋白質を分離・精製した。Western blotting法を用いて、これらの筋におけるIGFシグナル伝達因子(IGF受容体、Akt、FoxO3)のリン酸化レベルおよびmTORシグナル伝達経路の下流の構成因子(4E-BP1、S6K)のリン酸化レベルを解析した。
IGFシグナル伝達経路のマーカーは調べた3種類の筋において、Klothoマウスと野生型マウスの間で統計学的な有意差は認められなかった。mTOR下流のシグナル伝達因子である4E-BP1、S6Kのリン酸化レベルは、Klothoマウスの咬筋では約50～60%(p<0.01)、舌筋で40～45%(p<0.01)、野生型と比較して低下していたが、腓腹筋ではKlothoマウスと野生型マウスの間で統計学的な有意差は認められなかった。
以上の結果よりKlothoマウスの咬筋と舌筋におけるオートファジー系の活性化にはIGFシグナルではなく、直接mTORを介する経路が関与していることが示唆された。咬筋や舌筋では咀嚼、嚥下、呼吸などの生存のために必須な活動に関与しているため活発に活動し、腓腹筋と比較してアミノ酸不足が起こっていたためmTORを介してオートファジーが活性化されたことが推測される。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本年度はKlotho老化モデルマウスの咬筋、舌筋におけるオートファジー系を調節している経路の探索をおこなうとともに、自然老化ラットにおいても同様なことが起きているかを確かめる実験を行う予定であったが、実際にはKlotho老化モデルマウスにおけるオートファジー系の調節経路を明らかにする実験はほぼ終了したが、自然老化ラットの実験は筋標本の採取を行うことができたのみである。従って、(3)やや遅れているとの自己評価になった。

Strategy for Future Research Activity

来年度は自然老化ラットをもちいて舌、咬筋の萎縮のメカニズム、および萎縮のメカニズムにおけるオートーファジー系、ユビキチン・プロテアソーム系の機能を明らかにするための実験を行う。

Research Products

• [Journal Article] Autophagic-lysosomal pathway functions in the masseter and tongue muscles in the klotho mouse, a mouse model for aging (2011)
  • Author(s): IDA, R., KANEKO, S., SUGA, T., MORITO, M., YAMANE, A.
  • Journal Title: Mol.Cell.Biochem. Volume: 348 Pages: 89-98
  • DOI: 10.1007/s11010-010-0642-z
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Changes in triacylglycerol-accumulated fiber type, fiber type composition, biogenesis in the mitochondria of the soleus muscle in obese rats (2011)
  • Author(s): KANEKO, S., IIDA, R., SUGA, T., FUKUI, T., MORITO, M., YAMANE, A.
  • Journal Title: Anat.Rec. Volume: 294 Pages: 1904-1912
  • DOI: 10.1002/ar.21472
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] IGF and myostatin pathways are respectively induced during the earlier and the later stages of skeletal muscle hypertrophy induced by clenbuterol, a β2-adrenergic agonist
  • Author(s): ABO, T., IIDA, R., KANEKO, S., SUGA, T., YAMADA, H., HAMADA, Y., YAMANE, A.
  • Journal Title: Cell Biochem.Func.In press
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Klothoマウスの舌、咬筋のサルコペニア発症にオートファジー蛋白質分解系が機能している (2012)
  • Author(s): 山根明、飯田良平、金子周平、菅武雄、森戸光彦
  • Organizer: 第85回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館、京都
  • Year and Date: 2012-03-16
• [Presentation] Cooperative functions of myostatin and IGF in the regulatory mechanism for the hypertrophy of rat masseter muscle induced with clenbuterol, a β2-adrenergic agonist (2011)
  • Author(s): YAMANE, A., ABO, T., IIDA, R., SUGA, T., KANEKO, S., FUKUI, T.
  • Organizer: International Conference on Muscle Wasting 2001
  • Place of Presentation: Centro Stefano Franscini, Ascona, Switzerland
  • Year and Date: 20110918-20110923
• [Presentation] Changes in the property of rat genioglossus, geniohyoid and masseter muscles in assoication with aging (2011)
  • Author(s): YAMANE, A., KANEKO, S., IIDA, R., SUGA, T., MORITO, M.
  • Organizer: 第43回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、神奈川
  • Year and Date: 2011-12-16
• [Presentation] ラット咬筋、オトガイ舌筋、オトガイ舌骨筋の老化過程におけるミオシン重鎖の発現変化 (2011)
  • Author(s): 金子周平、飯田良平、菅武雄、山根明、森戸光彦
  • Organizer: 日本老年歯科医学会第22回学術大会
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル、東京
  • Year and Date: 2011-06-16