筋サテライト細胞が骨格筋機能に果たす役割の解明 ―キメラ筋細胞の作成と解析―

• 研究課題/領域番号: 16K01727
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: スポーツ科学
• 研究機関: 滋賀県立大学
• 研究代表者: 中井 直也 滋賀県立大学, 人間文化学部, 教授 (90324508)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 筋サテライト細胞 / 骨格筋 / 糖代謝 / タンパク質合成 / 分岐鎖アミノ酸 / オートファジー / アミノ酸 / サテライト細胞 / ロイシン / メカニカルストレス

研究成果の概要

骨格筋に存在する幹細胞である筋サテライト細胞を個体から単離し、生体外での機能について検討した。短期間の糖代謝異常などの後天的環境要因によって個体における骨格筋機能が低下しても、個体から単離した筋サテライト細胞はほぼ正常な機能を発揮する。一方、遺伝的要因による影響は個体から単離しても残存する。また、遺伝子を欠損した筋サテライト細胞と野生型の筋サテライト細胞を混合して形成した多核の筋管細胞（キメラ筋管細胞）は、両者の中間的な機能を示した。すなわち、同じ筋管細胞内であっても、遺伝子欠損の影響は野生型の筋サテライト細胞由来の核によって完全には補償されないことが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

機能が低下した骨格筋から採取した筋サテライト細胞を適正な条件で培養し、筋分化させるとほぼ正常な機能を回復できる可能性を示した点で、本研究の社会的意義がある。すなわち、生活習慣を見直し、正常な代謝に回復できれば以前の生理機能を取り戻せる可能性を示した。また、骨格筋細胞が多核細胞であることを利用して、遺伝的背景の異なる筋サテライト細胞からキメラ筋細胞を作成し、正常な核による補償効果を解析した点に学術的意義があるが、結果からは両者の核が同じ細胞内に存在しても遺伝子欠損の影響は補償できないことが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Low-carbohydrate high-protein diet diminishes the insulin response to glucose load via suppression of SGLT-1 in mice. (2019)
  • 著者名/発表者名: Higashida K, Terada S, Li X, Inoue S, Iida N, Kitai S, Nakai N.
  • 雑誌名: Biosci Biotechnol Biochem. 巻: 82 号: 2 ページ: 365-371
  • DOI: 10.1080/09168451.2018.1533803
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Leucine supplementation after mechanical stimulation activates protein synthesis via L-type amino acid transporter 1 in vitro. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakai N, Kawano F, Murakami T, Nakata K, Higashida K.
  • 雑誌名: J Cell Biochem. 巻: 119(2) 号: 2 ページ: 2094-2101
  • DOI: 10.1002/jcb.26371
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vibration acceleration promotes bone formation in rodent models (2017)
  • 著者名/発表者名: Uchida, R., Nakata, K., Kawano, F., Yonetani, Y., Ogasawara, I., Nakai, N., Mae, T., Matsuo, T., Tachibana, Y., Yokoi, H., Yoshikawa, H.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 12 号: 3 ページ: e0172614-e0172614
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0172614
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Prenatal myonuclei play a crucial role for skeletal muscle hypertrophy in rodents. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kawano F, Ono Y, Fujita R, Watanabe A, Masuzawa R, Shibata K, Hasegawa S, Nakata K, Nakai N
  • 雑誌名: American Journal of Physiology Cell Physiology 巻: 312 号: 3 ページ: C233-C243
  • DOI: 10.1152/ajpcell.00151.2016
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Muscle-specific deletion of BDK amplifies loss of myofibrillar protein during protein undernutrition. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa T, Kitaura Y, Kadota Y, Morishita Y, Ota M, Yamanaka F, Xu M, Ikawa M, Inoue N, Kawano F, Nakai N, Murakami T, Miura S, Hatazawa Y, Kamei Y, Shimomura Y.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 7 号: 1 ページ: 39825-39825
  • DOI: 10.1038/srep39825
  • NAID: 120006957417
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] グルコース枯渇はC2C12細胞のタンパク質合成シグナルの低下およびオートファジーを誘導する (2018)
  • 著者名/発表者名: 北井彩貴、飯田典子、井上祥花、東田一彦、中井直也
  • 学会等名: 日本栄養・食糧学会大会
• [学会発表] 分岐鎖アミノ酸代謝の亢進が筋サテライト細胞のタンパク質合成に及ぼす影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中井直也、飯田典子、北井彩貴、井上祥花、北浦靖之、下村吉治、東田一彦
  • 学会等名: 日本体力医学会大会
• [学会発表] 短期間の糖代謝異常は筋サテライト細胞のインスリンシグナルを低下させる (2017)
  • 著者名/発表者名: 成澤諒子、東田一彦、中井直也
  • 学会等名: 日本体力医学会大会
• [学会発表] 筋サテライト細胞を用いた培養骨格筋細胞モデルによるタンパク質合成促進作用機序の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中井直也、東田一彦
  • 学会等名: 第71回日本体力医学会大会
  • 発表場所: 岩手県盛岡市
  • 年月日: 2016-09-23
• [備考] 滋賀県立大学 運動栄養学研究室
  • URL: https://naoyanakai.wixsite.com/ex-nutrition
• [備考] 滋賀県立大学 人間文化学部 生活栄養学科 運動栄養学研究室
  • URL: http://www.shc.usp.ac.jp/nakai/index.html