筋幹細胞の分泌因子による筋線維型自律制御機構の解明

• Project/Area Number: 14J09964
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Animal production science
• Research Institution: Hokkaido University (2015); Kawasaki Medical School (2014)
• Principal Investigator: 鈴木 貴弘 北海道大学, (連合)農学研究科(研究院), 助教
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 筋幹細胞 / 筋線維型 / Sema3A / conditional knockout / myogenin / RNAi法

Outline of Annual Research Achievements

骨格筋幹細胞は、活性化・増殖・分化して互いに融合することで、新生筋線維(筋管)を形成して筋成長・再生・肥大に貢献する。しかし最近、定常状態における成熟動物の生体内では、細胞が不活状態にあるためその機能性に疑問を呈する報告が注目されている。そこで申請者は、遅筋と速筋で分類される「筋線維型」によって筋幹細胞の性質が異なることを見出し、あらたな学術分野の開拓を目指している。これまでに、遅筋のヒラメ筋由来の筋幹細胞は速筋の長趾伸筋よりも、多機能性細胞制御因子semaphorin 3A (Sema3A)の合成・分泌量が高いことを突き止めた。よって、「筋幹細胞から分泌されたSema3Aによる筋線維型自律制御機構」という仮説を立てた。今年度は、Sema3A欠損モデル動物を用いた実験系の作製と仮説の検証を行った。
モデル動物の実験系を構築するために、筋幹細胞特異的にSema3Aをconditional knockout (cKO)したマウスの作製を進めている。Sema3Aはその多機能性から全身でのKOは致死性である点や、筋幹細胞由来のSema3Aをターゲットできる点を踏まえると、本マウスはとても有用性が高い。現在、マウスの系統を統一するための戻し交配やcKO誘導のための薬剤投与量など、様々な条件検討を進めており、早期の実験系構築および表現型観察を目指している。予備実験では、cKOマウスの筋幹細胞において野生型(WT)マウスよりも筋分化転写因子myogeninの発現量が低い傾向が確認されている。myogeninは遅筋での発現量が速筋よりも高いことを踏まえると、cKOマウスではWTと比較して「速筋化」が起こっている可能性が期待出来る。
一般的に筋線維型は運動神経支配によって決まると考えられているが、本研究成果より、筋幹細胞が自律的に筋管の筋線維型を「初期決定する」という新規性の高い考え方が導き出された。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Fast-to-slow shift of muscle fiber-type composition by dietary apple polyphenols in rats: impact of the low-dose supplementation. (2016)
  • Author(s): Mizunoya, W., Okamoto, S., Miyahara, H., Akahoshi, M., Suzuki, T., Do, M.-K. Q., Ohtsubo, H., Komiya, Y., Qahar, M., Waga, T., Nakazato, K., Ikeuchi, Y., Anderson, J. E., and Tatsumi, R.
  • Journal Title: Animal Science Journal Volume: in press
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] miR-487b, miR-3963 and miR-6412 delay myogenic differentiation in mouse myoblast-derived C2C12 cells. (2015)
  • Author(s): Katase, N., Terada, K., Suzuki, T., Nishimatsu, S., and Nohno, T.
  • Journal Title: BMC Cell Biology Volume: 16 Issue: 1
  • DOI: 10.1186/s12860-015-0061-9
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Improvement of Endurance Based on Muscle Fiber-Type Composition by Treatment with Dietary Apple Polyphenols in Rats. (2015)
  • Author(s): Mizunoya W, Miyahara H, Okamoto S, Akahoshi M, Suzuki T, Do MK, Ohtsubo H, Komiya Y, Lan M, Waga T, Iwata A, Nakazato K, Ikeuchi Y, Anderson JE, Tatsumi R
  • Journal Title: PLoS One. Volume: 10 Issue: 7 Pages: e0134303-e0134303
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0134303
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Transmembrane proteoglycans syndecan-2, 4, receptor candidates for the impact of HGF and FGF2 on semaphorin 3A expression in early-differentiated myoblasts (2015)
  • Author(s): Mai-Khoi Q. Do, Naomi Shimizu, Takahiro Suzuki, Hideaki Ohtsubo, Wataru Mizunoya, Mako Nakamura, Shoko Sawano, Mitsuhiro Furuse, Yoshihide Ikeuchi, Judy E. Anderson, Ryuichi Tatsumi
  • Journal Title: Physiological Reports Volume: 3 Issue: 9 Pages: e12553-e12553
  • DOI: 10.14814/phy2.12553
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Supplementary immunocytochemistry of hepatocyte growth factor production in activated macrophages early in muscle regeneration. (2014)
  • Author(s): Sawano S, Suzuki T, Do MKQ, Ohtsubo H, Mizunoya W, Ikeuchi Y, Tatsumi R.
  • Journal Title: Animal Science Journal Volume: 85 Issue: 12 Pages: 994-1000
  • DOI: 10.1111/asj.12264
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Implication of anti-inflammatory macrophages in regenerative moto-neuritogenesis: Promotion of myoblast migration and neural chemorepellent semaphorin 3A expression in injured muscle. (2014)
  • Author(s): Sakaguchi S, Shono J, Suzuki T, Shoko S, Anderson JE, Do MKQ, Ohtsubo H, Mizunoya W, Sato Y, Nakamura M, Furuse M, Yamada K, Ikeuchi Y, Tatsumi R.
  • Journal Title: International Journal of Biochemistry and Cell Biology Volume: 52 Pages: 272-285
  • DOI: 10.1016/j.biocel.2014.05.032
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 筋幹細胞が分泌するSema3Aによる筋線維型自律制御機構 (2014)
  • Author(s): 鈴木 貴弘, 大屋 雄暉, 尾嶋 孝一, 大坪 秀明, 小宮 佑介, 水野谷 航, 中村 真子, 池内 義秀, 古瀬 充宏, 辰巳 隆一
  • Journal Title: 栄養生理研究会報 Volume: 58 Pages: 19-25
  • NAID: 40020020774
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 馬肉摂取による体温低下作用に関する研究 (2016)
  • Author(s): 黒田裕介, 鈴木貴弘, 西邑隆徳, 若松純一
  • Organizer: 日本畜産学会大会 第121回大会
  • Place of Presentation: 日本獣医生命科学大学（東京都武蔵野市）
  • Year and Date: 2016-03-27
• [Presentation] 亜鉛プロトポルフィリンIX形成能が高い微生物の探索 (2016)
  • Author(s): 大屋桃, 川添穂高, 鈴木貴弘, 西邑隆徳, 若松純一
  • Organizer: 日本畜産学会大会 第121回大会
  • Place of Presentation: 日本獣医生命科学大学（東京都武蔵野市）
  • Year and Date: 2016-03-27
• [Presentation] 長期塩漬ハムの風味に寄与する微生物の探索 (2016)
  • Author(s): 森綾音, 鈴木貴弘, 西邑隆徳, 生田稔, 日置昭二, 若松純一
  • Organizer: 日本畜産学会大会 第121回大会
  • Place of Presentation: 日本獣医生命科学大学（東京都武蔵野市）
  • Year and Date: 2016-03-27
• [Presentation] 骨格筋形成における脱アミノ化酵素APOBEC2の機能 (2016)
  • Author(s): 大坪秀明, 佐藤祐介, 鈴木貴弘, 水野谷航, 中村真子, 辰巳隆一, 池内義秀
  • Organizer: 日本畜産学会大会 第121回大会
  • Place of Presentation: 日本獣医生命科学大学（東京都武蔵野市）
  • Year and Date: 2016-03-27
• [Presentation] 骨格筋サテライト細胞の部域特異性の検討 (2015)
  • Author(s): 鈴木貴弘, 西松伸一郎, 寺田久美子, 片瀬直樹, 大澤裕, 砂田芳秀, 辰巳隆一, 濃野勉
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会, 第88回日本生化学会大会 合同大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートランド（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] 骨格筋幹細胞による筋線維型制御作用についての検討 (2015)
  • Author(s): 鈴木貴弘, 西松伸一郎, 寺田久美子, 片瀬直樹, 辰巳隆一, 濃野勉
  • Organizer: 第三回 若手による骨格筋細胞研究会
  • Place of Presentation: 九州大学（福岡県福岡市）
  • Year and Date: 2015-11-24
• [Presentation] 異なる骨格筋部位に局在する筋幹細胞の性質を比較する (2015)
  • Author(s): 鈴木貴弘, 西松伸一郎, 寺田久美子, 片瀬直樹, 辰巳隆一, 濃野勉
  • Organizer: 日本畜産学会大会 第120回大会
  • Place of Presentation: 酪農学園大学（北海道江別市）
  • Year and Date: 2015-09-11
• [Presentation] Sema3Aによる筋線維型の初期決定に関する研究 (2015)
  • Author(s): 大屋雄暉, 鈴木貴弘, MaiKhoi Q. Do, 水野谷航, 中村真子, 池内義秀, 辰巳隆一
  • Organizer: 日本畜産学会大会 第120回大会
  • Place of Presentation: 酪農学園大学（北海道江別市）
  • Year and Date: 2015-09-11
• [Presentation] 筋幹細胞由来のSema3Aによる筋線維型制御に関する研究 (2015)
  • Author(s): 鈴木貴弘, 西松伸一郎, 寺田久美子, 片瀬直樹, 濃野勉, 水野谷航, 池内義秀, 辰巳隆一
  • Organizer: 第1回日本筋学会学術集会
  • Place of Presentation: 国立精神・神経医療研究センター（東京都小平市）
  • Year and Date: 2015-08-08
• [Presentation] プロセシング酵素PCSK5 による体節形成の制御 (2015)
  • Author(s): 西松伸一郎, 鈴木貴弘, 片瀬直樹, 寺田久美子, 大澤裕, 砂田芳秀, 濃野勉
  • Organizer: 第1回日本筋学会学術集会
  • Place of Presentation: 国立精神・神経医療研究センター（東京都小平市）
  • Year and Date: 2015-08-08
• [Presentation] 筋幹細胞特異的Sema3A cKOマウスの解析 (2015)
  • Author(s): 鈴木 貴弘, 西松 伸一郎, 寺田 久美子, 片瀬 直樹, 濃野 勉, 水野谷 航, 池内 義秀, 辰巳 隆一
  • Organizer: 日本畜産学会大会 第119回大会
  • Place of Presentation: 宇都宮大学 栃木県
  • Year and Date: 2015-03-27 – 2015-03-30
• [Presentation] Sema3A secreted from satellite cells promotes slow-twitch fiber generation. (筋幹細胞由来の分泌性因子Sema3Aによる筋線維型自律制御機構) (2014)
  • Author(s): 鈴木 貴弘, 大屋 雄暉, 澤野 祥子, 大坪 秀明, 水野谷 航, 中村 真子, 池内 義秀, 辰巳 隆一
  • Organizer: 第37回 日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜 神奈川県
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] Regulation of skeletal muscle growth by the pro-protein convertase, furin. （プロセシング酵素Furinによる骨格筋形成の制御） (2014)
  • Author(s): 西松 伸一郎, 大澤 裕, 寺田 久美子, 片瀬 直樹, 鈴木 貴弘, 砂田 芳秀, 濃野 勉
  • Organizer: 第37回 日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜 神奈川県
  • Year and Date: 2014-11-25
• [Presentation] Sema3A secreted from satellite cells promotes slow-twitch fiber generation. (2014)
  • Author(s): Suzuki T, Ohya Y, Ojima K, Mizunoya W, Sawano S, Ohtsubo H, Nishimatsu S, Anderson JE, Do MKQ, Nakamura M, Furuse M, Ikeuchi Y, Nohno T, Tatsumi R.
  • Organizer: 2014 FASEB Science Research Conference on Skeletal Muscle Satellite & Stem Cells.
  • Place of Presentation: Steamboat Springs, CO, USA.
  • Year and Date: 2014-07-20 – 2014-07-25
• [Presentation] APOBEC2 deficiency up-regulates myoblast differentiation. (2014)
  • Author(s): Ohtsubo H, Sato Y, Suzuki T, Mizunoya W, Nakamura M, Tatsumi R, Ikeuchi Y.
  • Organizer: 2014 FASEB Science Research Conference on Skeletal Muscle Satellite & Stem Cells.
  • Place of Presentation: Steamboat Springs, CO, USA.
  • Year and Date: 2014-07-20 – 2014-07-25
• [Presentation] M2 macrophages may implicate in regenerative moto-neuritogenesis, by promoting myoblast migration and Sema3A expression. (2014)
  • Author(s): Tatsumi R, Sakaguchi S, Shono J, Suzuki T, Sawano S, Anderson JE, Do MKQ, Ohtsubo H, Mizunoya W, Nakamura M, Furuse M, Ikeuchi Y.
  • Organizer: 2014 FASEB Science Research Conference on Skeletal Muscle Satellite & Stem Cells.
  • Place of Presentation: Steamboat Springs, CO, USA.
  • Year and Date: 2014-07-20 – 2014-07-25
• [Presentation] 筋幹細胞が分泌するSema3Aによる筋線維型自律制御機構 (2014)
  • Author(s): 鈴木 貴弘
  • Organizer: 平成26年度 家畜栄養生理研究会春季集談会
  • Place of Presentation: 日本獣医生命科学大学 東京都
  • Year and Date: 2014-05-17
  • Invited