筋幹細胞生物学を基盤とした筋線維型制御機構の先駆的理解と栄養機能学的調節

• 研究課題/領域番号: 17H03908
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 動物生産科学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 辰巳 隆一 九州大学, 農学研究院, 教授 (40250493)
• 研究分担者: 水野谷 航 麻布大学, 獣医学部, 准教授 (20404056) ; 古瀬 充宏 九州大学, 農学研究院, 教授 (30209176)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円); 2019年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2018年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2017年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
• キーワード: 筋線維型 / 遅筋型筋線維 / 筋幹細胞（衛星細胞） / Sema3A / 筋の初期成長 / アゴニスト / 食品機能性 / 食肉生産科学 / 骨格筋 / 筋幹細胞生物学 / semaphoprin 3A / 筋幹細胞(衛星細胞) / 筋細胞生物学 / 筋幹細胞 / 筋線維型制御 / 食品機能学的制御 / 食品機能学制御 / 細胞膜受容体アゴニスト / 遅筋型筋線維（抗疲労性筋線維） / semaphorin 3A (Sema3A) / 畜産物

研究成果の概要

骨格筋の筋線維型（速筋型, 遅筋型）組成は食肉の品質(“キメ”の細かさや脂肪交雑の程度など)や栄養特性を決める重要な要素であるが、その制御機構は不明である。これまでに、筋損傷・再生の過程で筋幹細胞が合成・分泌する多機能性制御因子Sema3Aが筋線維型を初期決定することを見出した。本研究では、動物の出生後の筋初期成長期においてもSema3A→細胞膜受容体→ myogenin/MEF2D→遅筋型myosinからなるシグナリング軸によって遅筋型筋線維の形成が誘導されることが明らかになった。また、可食性ポリフェノールであるクロロゲン酸の摂取によって遅筋型筋線維形成を促進できる可能性を見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

動物の出生後の初期成長期の筋線維型を制御する新奇分子機構、即ち、筋幹細胞合成・分泌因子Sema3Aに依存的なシグナリング軸(Sema3Aリガンド→細胞膜受容体neuropilin2/plexinA3複合体→ myogenin/MEF2D転写制御系→遅筋型myosin)を発見した。また、Sema3Aの細胞膜受容体を活性化する食品成分としてクロロゲン酸などを見出し、栄養機能学的に家畜・家禽の遅筋型筋線維形成を促進できる可能性を提示した。これらの研究成果は、高品質の食肉・食肉製品の生産システムの構築に資する他、健康寿命の延伸を目指す健康科学、および加齢筋医科学やスポーツ科学などにも貢献が期待される。

研究成果

• [国際共同研究] University of Manitoba(カナダ)
• [国際共同研究] University of Arizona(米国)
• [国際共同研究] University of Manitoba(カナダ)
• [国際共同研究] University of Arizona(米国)
• [国際共同研究] Department of Biological Sciences/Faculty of Science/University of Manitoba(Canada)
• [国際共同研究] School of Anim. & Comp. Biomed. Sci./University of Arizona(米国)
• [雑誌論文] Beef extract supplementation promotes myoblast proliferation and myotube growth in C2C12 cells. (2020)
  • 著者名/発表者名: Sawano S., Baba K., Sonoda Y., Wakamatsu J.-I., Tomonaga S., Furuse M., Sato Y., Tatsumi R., Ikeuchi Y., Mizunoya W.
  • 雑誌名: European Journal of Nutrition 巻: - 号: 8 ページ: 3735-3743
  • DOI: 10.1007/s00394-020-02205-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effect of Gender, Rearing, and Cooking on the Metabolomic Profile of Porcine Muscles (2019)
  • 著者名/発表者名: Sawano Shoko、Oza Keishi、Murakami Tetsuya、Nakamura Mako、Tatsumi Ryuichi、Mizunoya Wataru
  • 雑誌名: Metabolites 巻: 10 号: 1 ページ: 10-10
  • DOI: 10.3390/metabo10010010
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Increase in muscle endurance in mice by dietary Yamabushitake mushroom ( Hericium erinaceus ) possibly via activation of PPAR δ (2019)
  • 著者名/発表者名: Komiya Yusuke、Nakamura Toshiya、Ishii Momoko、Shimizu Kuniyoshi、Hiraki Eri、Kawabata Fuminori、Nakamura Mako、Tatsumi Ryuichi、Ikeuchi Yoshihide、Mizunoya Wataru
  • 雑誌名: Animal Science Journal 巻: - 号: 6 ページ: 781-789
  • DOI: 10.1111/asj.13199
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Correlation between skeletal muscle fiber type and free amino acid levels in Japanese Black steers (2019)
  • 著者名/発表者名: Mashima Daisuke、Oka Yoshiaki、Gotoh Takafumi、Tomonaga Shozo、Sawano Shoko、Nakamura Mako、Tatsumi Ryuichi、Mizunoya Wataru
  • 雑誌名: Animal Science Journal 巻: 90 号: 4 ページ: 604-609
  • DOI: 10.1111/asj.13185
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Isolation and Purification of Satellite Cells from Young Rats by Percoll Density Gradient Centrifugation (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsuyoshi Yuji、Akahoshi Mariko、Nakamura Mako、Tatsumi Ryuichi、Mizunoya Wataru
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 1889 ページ: 81-93
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-8897-6_6
  • ISBN: 9781493988969, 9781493988976
  • 査読あり
• [雑誌論文] Apobec2 deficiency causes mitochondrial defects and mitophagy in skeletal muscle (2018)
  • 著者名/発表者名: Sato Yusuke、Ohtsubo Hideaki、Nihei Naohiro、Kaneko Takane、Sato Yoriko、Adachi Shin-Ichi、Kondo Shinji、Nakamura Mako、Mizunoya Wataru、Iida Hiroshi、Tatsumi Ryuichi、Rada Cristina、Yoshizawa Fumiaki
  • 雑誌名: FASEB Journal 巻: 32 号: 3 ページ: 1428-1439
  • DOI: 10.1096/fj.201700493r
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Fluorescence microscopy data on expression of Paired Box Transcription Factor 7 in skeletal muscle of APOBEC2 knockout mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohtsubo Hideaki、Sato Yusuke、Matsuyoshi Yuji、Suzuki Takahiro、Mizunoya Wataru、Nakamura Mako、Tatsumi Ryuichi、Ikeuchi Yoshihide
  • 雑誌名: Data in Brief 巻: 17 ページ: 1348-1351
  • DOI: 10.1016/j.dib.2018.02.063
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 食品としての油脂が骨格筋の代謝特性に与える影響と筋線維タイプとの関連 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小宮佑介, 丸山アレクサンデル, 渡辺裕介, 内田直愛, 大津翔平, 小林千亜暉, 横山壱成, 鈴木貴弘, 中村真子, 辰巳隆一, 池内義秀, 水野谷航, 有原圭三
  • 雑誌名: 栄養生理研究会報 巻: 62 ページ: 9-17
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fast-to-slow shift of muscle fiber-type composition by dietary apple polyphenols in rats: Impact of the low-dose supplementation (2017)
  • 著者名/発表者名: Mizunoya W, Okamoto S, Miyahara H, Akahoshi M, Suzuki T, Do MKQ, Ohtsubo H, Komiya Y, Qahar M, Waga T, Nakazato K, Ikeuchi Y, Anderson JE, Tatsumi R
  • 雑誌名: Animal Science Journal 巻: 88 号: 3 ページ: 489-499
  • DOI: 10.1111/asj.12655
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] APOBEC2 negatively regulates myoblast differentiation in muscle regeneration (2017)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Ohtsubo, Yusuke Sato, Takahiro Suzuki, Wataru Mizunoya, Mako Nakamura, Ryuichi Tatsumi, Yoshihide Ikeuchi
  • 雑誌名: International Journal of Biochemistry and Cell Biology 巻: 85 ページ: 91-101
  • DOI: 10.1016/j.biocel.2017.02.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Data supporting possible implication of APOBEC2 in self-renewal functions of myogenic stem satellite cells: toward understanding the negative regulation of myoblast differentiation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ohtsubo, H., Sato Y., Suzuki, T., Mizunoya, W., Nakamura, M., Tatsumi, R., and Ikeuchi, Y.
  • 雑誌名: Data in Brief 巻: 12 ページ: 269-273
  • DOI: 10.1016/j.dib.2017.03.051
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mouse soleus (slow) and muscle shows greater intramyocellular lipid droplet accumulateon than EDL (fast) muscle: fiber type-specific analysis (2017)
  • 著者名/発表者名: Komiya Y, Sawano S, Mashima D, Ichitsubo R, Nakamura M, Tatsumi R, Ikeuchi Y, Mizunoya W
  • 雑誌名: Journal of Muscle Research and Cell Motility 巻: 印刷中 号: 2 ページ: 163-173
  • DOI: 10.1007/s10974-017-9468-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Slow-Myofiber Commitment by Semaphorin 3A Secreted from Myogenic Stem Cell (2017)
  • 著者名/発表者名: R Tatsumi,T Suzuki, Mai-Khoi Q. Do, Y Ohya, JE. Anderson, A Shibata, M Kawaguchi, S Ohya, H Ohtsubo, W Mizunoya, S Sawano, Y Komiya, R Ichitsubo, K Ojima, S Nishimatsu, T Nohno, Y Ohsawa, Y Sunada, M Nakamura, M Furuse, Y Ikeuchi, T Nishimura, T Yagi, and R E. Allen
  • 雑誌名: STEM CELLS 巻: 35 号: 7 ページ: 1815-1834
  • DOI: 10.1002/stem.2639
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The role of semaphorin 3A in myogenic regeneration and the formation of functional neuromuscular junctions on new fibers. (2016)
  • 著者名/発表者名: Anderson, JE., Do, M.-K. Q., Daneshvar, N., Suzuki, T., Dort, J., Mizunoya, W., and Tatsumi, R.
  • 雑誌名: Biological Review 巻: 92 号: 3 ページ: 1389-1405
  • DOI: 10.1111/brv.12286
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] ニワトリ胚砂嚢平滑筋組織分化機構の解明 (2020)
  • 著者名/発表者名: 穐本翔太・徳永亘祐・辰巳隆一・中村真子
  • 学会等名: 日本家禽学会2020年度秋季大会
• [学会発表] 4種類の筋線維タイプの発現遺伝子プロファイリング (2019)
  • 著者名/発表者名: 澤野 祥子、辰巳 隆一、水野谷 航
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Netrin-1 synthesized in satellite cells isolated from fast-twitch muscles may promote fast myofiber-type commitment (2019)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Suzuki, Aika Mori, Emi Ichimura, Yuriko Nishi, Rio Arimatsu, Takahiro Maeno, Ken Kobayashi, Koichi Ojima, Ryuichi Tatsumi and Takanori Nishimura
  • 学会等名: The 2019 joint meeting of the American Society for Cell Biology (ASCB) and European Molecular Biology Organization (EMBO) 2019 meeting; ASCB|EMBO 2019 meeting
  • 国際学会
• [学会発表] HGF nitration abolishes myogenic stem satellite cell activation. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirochika Kido, Nana Imatomi, Shoko Okuda, Yoshitaka Manabe, Yuji Matsuyosi, Alaa Magdi Hassanein Elgaabari, Takashi Nakashima, Shoko Sawano, Wataru Mizunoya, Mako Nakamura, and Ryuichi Tatsumi
  • 学会等名: International Symposium on Agricultural, Food, Environmental and Life Sciences in Asia, 2019
  • 国際学会
• [学会発表] The serum-free media allows chick gizzard smooth muscle cells in differentiated state. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kosuke Tokunaga, Shota Akimoto, Wataru Mizunoya, Ryuichi Tatsumi and Mako Nakamura
  • 学会等名: International Symposium on Agricultural, Food, Environmental and Life Sciences in Asia, 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Improving meat quality by regulating myogenic and adipogenic cell fate -A possible role of Paired box 7 (Pax7) during adipogenic differentiation- (2019)
  • 著者名/発表者名: Wakana Izumi, Yuko Takuma, Wataru Mizunoya, Ryuichi Tatsumi and Mako Nakamura
  • 学会等名: International Symposium on Agricultural, Food, Environmental and Life Sciences in Asia, 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 福岡市に生息する野生イノシシの死後硬直と行動圏に関する研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 水野谷 航、安田 章人、西村 直人、荒川 拓実、増原 夏海、間島 大介、中村 真子、辰巳 隆一
  • 学会等名: 日本畜産学会第126回大会
• [学会発表] ニワトリ胚砂嚢を用いた分化型平滑筋細胞培養法の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 徳永亘祐・水野谷航・辰巳隆一・中村真子
  • 学会等名: 日本家禽学会2019年度秋季大会
• [学会発表] Netrin-1 synthesized in satellite cells may promote fast myofiber-type commitment during myogenic differentiation phase (2019)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Suzuki, Aika Mori, Yuriko Nishi, Rio Arimatsu, Takahiro Maeno, Ken Kobayashi, Koichi Ojima, Ryuichi Tatsumi and Takanori Nishimura
  • 学会等名: Society for Muscle Biology 2019 meeting, Frontiers in myogenesis
  • 国際学会
• [学会発表] Myogenin has distinct function in satellite cells isolated from different muscles (2019)
  • 著者名/発表者名: Rio Arimatsu, Yuriko Nishi, Ken Kobayashi, Ryuichi Tatsumi, Koichi Ojima, Takanori Nishimura, Takahiro Suzuki
  • 学会等名: Society for Muscle Biology 2019 meeting, Frontiers in myogenesis
  • 国際学会
• [学会発表] 筋幹細胞の基礎科学とその食品機能学的制御の展望. (2019)
  • 著者名/発表者名: 辰巳隆一
  • 学会等名: 第１回日本体力医学会北九州地方会 教育講演
  • 招待講演
• [学会発表] 筋幹細胞分泌因子Sema3Aによる筋線維型制御機構の食品機能学的調節：ポリフェノールによる遅筋型筋線維形成促進 (2019)
  • 著者名/発表者名: 松吉 祐児、赤星 真理子、水野谷 航、澤野 祥子、中村 真子、辰巳 隆一
  • 学会等名: 日本筋学会第5回学術集会
• [学会発表] 培養基質の弾性率が筋芽細胞による自律的な筋線維型制御に与える影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 山谷有希、有松里央、前野岳大、久江未記、小林 謙、辰巳隆一、尾嶋孝一、西邑隆徳、鈴木貴弘
  • 学会等名: 日本筋学会第5回学術集会
• [学会発表] 筋幹細胞が合成するNetrin-1は速筋型筋線維の形成誘導に関与する (2019)
  • 著者名/発表者名: 鈴木貴弘、森 愛華、久枝皓雅、西 百合子、有松里央、小林 謙、辰巳隆一、尾嶋孝一、西邑隆徳
  • 学会等名: 日本筋学会第5回学術集会
• [学会発表] Sema3A依存的な遅筋型筋線維形成機構の食品機能学的制御： リンゴポリフェノールによる促進と活性成分の同定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 松吉祐児・赤星眞理子・大宅駿平・水野谷航・澤野祥子・中村真子・辰巳隆一
  • 学会等名: 日本畜産学会第125回大会
• [学会発表] 筋幹細胞分泌因子Sema3A による遅筋型筋線維形成誘導：ヒラメ筋の損傷・再生実験による実証 (2019)
  • 著者名/発表者名: 大宅駿平・松吉祐児・川口舞・水野谷航・澤野祥子・中村真子・辰巳隆一
  • 学会等名: 日本畜産学会第125回大会
• [学会発表] 筋幹細胞の基礎科学とその健康・医療応用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 辰巳隆一
  • 学会等名: 『九州大学』産・学・官交流促進シーズ発表会 in 東京2019
  • 招待講演
• [学会発表] 筋再生における筋幹細胞のHGF-Sema3A連関：more shine to myokines. (2018)
  • 著者名/発表者名: 辰巳隆一
  • 学会等名: 精神・神経疾患研究開発費「ジストロフィン欠損モデル動物を基盤とした筋ジストロフィーの新しい治療法開発 (主任研究者：武田伸一, 国立精神・神経医療センター 神経研究所長)」の班会議
  • 招待講演
• [学会発表] 筋幹細胞分泌因子による筋線維型制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 辰巳隆一
  • 学会等名: 第161回 日本獣医学会学術集会「One Health-人と動物の健康と共生」
  • 招待講演
• [学会発表] Percoll密度勾配遠心分離法を用いた若齢ラット由来の筋衛星細胞精製方法の確立 (2018)
  • 著者名/発表者名: 松吉 祐児、赤星 真理子、中村 真子、辰巳 隆一、水野谷 航
  • 学会等名: 日本筋学会第４回学術集会「筋研究の新たな地平へ-基礎と臨床の融合-」
• [学会発表] 筋成長・再生における筋幹細胞分泌因子Sema3Aの機能 (2018)
  • 著者名/発表者名: 辰巳隆一
  • 学会等名: 日本筋学会第４回学術集会「筋研究の新たな地平へ-基礎と臨床の融合-」
  • 招待講演
• [学会発表] Slow-fiber commitment by Sema3A secretion from myogenic stem satellite cells. (2018)
  • 著者名/発表者名: Tatsumi R., Suzuki T., Kawaguchi M., Do M.-K. Q., Ohya S., Matsuyoshi Y., Ohya Y., Anderson J. E., Mizunoya W., Sawano S., Sakata K., Nakamura M., Allen R. E.
  • 学会等名: 2018 FASEB Science Research Conference on “Skeletal Muscle Satellite Cells and Regeneration”
  • 国際学会
• [学会発表] Skeletal muscle fiber types may be regulated by multi-functional modulators secreted from satellite cells localized in each fiber. (2018)
  • 著者名/発表者名: Suzuki T., Tatsumi R., Mori A., Hisaeda K., Nishi Y., Kobayashi K., Ojima K., Nishimura T.
  • 学会等名: 2018 FASEB Science Research Conference on “Skeletal Muscle Satellite Cells and Regeneration”
  • 国際学会
• [学会発表] 筋幹細胞分泌因子Sema3Aによる筋線維型制御に関する研究：マウス成長過程における解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 川口 舞、坂田拡太、松吉祐児、水野谷航、中村真子、辰巳隆一
  • 学会等名: 日本畜産学会 第124回大会
• [学会発表] 衛星細胞由来のSema3Aによる遅筋型筋線維の形成誘導メカニズムの解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 橋本 尚弥、西 百合子、森 愛華、小林 謙、辰巳 隆一、西邑 隆徳、鈴木 貴弘
  • 学会等名: 日本畜産学会 第124回大会
• [学会発表] Nudt7 overexpression acyivates endogenous Nudt7 and MyHC1 mRNA expression in C2C12 myoblasts (2018)
  • 著者名/発表者名: Ryo Ebihara, Wataru Mizunoya, Ryuichi Tatsumi, Mako Nakamura
  • 学会等名: 日本畜産学会 第124回大会
• [学会発表] マウス骨格筋の再生に伴う筋線維タイプ組成の経時的解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 市坪里穂、澤野祥子、辰巳隆一、中村真子、水野谷航
  • 学会等名: 日本畜産学会 第124回大会
• [学会発表] Possible implication of Nudt7 in C2C12 myoblast differentiation (2017)
  • 著者名/発表者名: Ebihara R., Choe S.-K., Mizunoya W., Tatsumi R., Nakamura M.
  • 学会等名: International Symposium on Agricultural, Food, Environmental and Life Sciences in Asia, 2017 (AFELiSA'17)
  • 国際学会
• [学会発表] 運動による筋線維タイプの変化によって豚肉の肉質がどう変わるか？ (2017)
  • 著者名/発表者名: 澤野 祥子、大座 啓史、辰巳 隆一、中村 真子、水野谷 航
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会（ConBio2017）
• [備考] 九州大学-研究者情報
  • URL: http://hyoka.ofc.kyushu-u.ac.jp/search/details/K000315/research.html