高齢者の筋萎縮と筋再生低下における骨格筋のエピジェネティクス機序

• 研究課題/領域番号: 18K18461
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 超高齢社会研究
• 研究機関: 京都府立大学
• 研究代表者: 亀井 康富 京都府立大学, 生命環境科学研究科, 教授 (70300829)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2019年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
• キーワード: 骨格筋 / 筋萎縮 / エピジェネティクス / サルコペニア / 加齢 / 筋再生 / 筋サテライト細胞 / DNAメチル化

研究成果の概要

高齢者では転倒・骨折による筋損傷後の筋再生能力が低下し、サルコペニアが顕著化することが知られる。本研究では、老化による骨格筋の性質変化（筋再生能低下）にDNAメチル化が関与する可能性を検証し、サルコペニア予防・改善に向けた分子基盤の確立を目指した。骨格筋特異的Dnmt3a欠損（Dnmt3a-KO）マウスの筋サテライト細胞では、GDF5遺伝子プロモーターのDNAメチル化が低下・発現増加が観察された。さらに、分化能が低下し、筋再生を抑制することが明らかとなった。これらの結果から、筋萎縮時の筋再生能低下にはDNAメチル化酵素の発現低下によるエピジェネティクス制御が示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

加齢により骨格筋内の遺伝子のDNAメチル化が大きく変わることが知られている。しかしながらそのメカニズムと生理的意義の詳細は不明な点が多い。本研究では、老化による骨格筋の性質変化（筋再生能低下）にDNAメチル化が関与する可能性を検証した。そして、老化に伴うDnmt3aの発現低下によって筋再生能が低下する分子機序を提示した。本研究はサルコペニアの予防改善のための分子標的同定の手がかりとなるものである。

研究成果

• [国際共同研究] University of Camerino(イタリア)
• [国際共同研究] University of Miami Miller(米国)
• [国際共同研究] University of Maryland(米国)
• [国際共同研究] Chongqing Medical University(中国)
• [雑誌論文] Genistein, daidzein, and resveratrols stimulate PGC-1β-mediated gene expression (2019)
  • 著者名/発表者名: Uchitomi Ran、Nakai Shiho、Matsuda Rintaro、Onishi Takumi、Miura Shinji、Hatazawa Yukino、Kamei Yasutomi
  • 雑誌名: Biochemistry and Biophysics Reports 巻: 17 ページ: 51-55
  • DOI: 10.1016/j.bbrep.2018.11.009
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Screening dataset of food components that enhance transcriptional activity of PGC1-beta (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakai Shiho、Uchitomi Ran、Matsuda Rintaro、Onishi Takumi、Hatazawa Yukino、Kamei Yasutomi
  • 雑誌名: Data in Brief 巻: 23 ページ: 103814-103814
  • DOI: 10.1016/j.dib.2019.103814
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Metabolomic analysis of skeletal muscle in aged mice. (2019)
  • 著者名/発表者名: Uchitomi, R., Hatazawa, Y., Senoo, N., Yoshioka, K., Fujita, M., Shimizu, T., Miura, S., Ono, Y., and Kamei, Y.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 9 号: 1 ページ: 10425-10425
  • DOI: 10.1038/s41598-019-46929-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Metabolomic analysis of C2C12 myoblasts induced by the transcription factor FOXO 1 (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsuda Rintaro、Uchitomi Ran、Oyabu Mamoru、Hatazawa Yukino、Kamei Yasutomi
  • 雑誌名: FEBS Letters 巻: 593 号: 12 ページ: 1303-1312
  • DOI: 10.1002/1873-3468.13445
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of long-term physical exercise on skeletal muscles in senescence-accelerated mice (SAMP8) (2018)
  • 著者名/発表者名: Takigawa Kaho、Matsuda Rintaro、Uchitomi Ran、Onishi Takumi、Hatazawa Yukino、Kamei Yasutomi
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 83 号: 3 ページ: 518-524
  • DOI: 10.1080/09168451.2018.1547625
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Vitamin D Attenuates FOXO1-Target Atrophy Gene Expression in C2C12 Muscle Cells (2018)
  • 著者名/発表者名: HIROSE Yuma、ONISHI Takumi、MIURA Shinji、HATAZAWA Yukino、KAMEI Yasutomi
  • 雑誌名: Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｖｉｔａｍｉｎｏｌｏｇｙ 巻: 64 号: 3 ページ: 229-232
  • DOI: 10.3177/jnsv.64.229
  • NAID: 130007413183
  • ISSN: 0301-4800, 1881-7742
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Epigenetic modulation of Fgf21 in the perinatal mouse liver ameliorates diet-induced obesity in adulthood (2018)
  • 著者名/発表者名: X Yuan, K Tsujimoto, K Hashimoto, K Kawahori, N Hanzawa, M Hamaguchi, T Seki, M Nawa, T Ehara, Y Kitamura, I Hatada, M Konishi, N Itoh, Y Nakagawa, H Shimano, T Takai-Igarashi, Y Kamei, Y Ogawa.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 9 号: 1 ページ: 636-636
  • DOI: 10.1038/s41467-018-03038-w
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] PGC-1α regulates alanine metabolism in muscle cells. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hatazawa Y, Qian K, Gong DW, Kamei Y.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 13(1) 号: 1 ページ: e0190904-e0190904
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0190904
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Reduced Dnmt3a increases Gdf5 expression with suppressed satellite cell differentiation and impaired skeletal muscle regeneration (2018)
  • 著者名/発表者名: Hatazawa Yukino、Ono Yusuke、Hirose Yuma、Kanai Sayaka、Fujii Nobuharu L.、Machida Shuichi、Nishino Ichizo、Shimizu Takahiko、Okano Masaki、Kamei Yasutomi、Ogawa Yoshihiro
  • 雑誌名: The FASEB Journal 巻: 32 号: 3 ページ: 1452-1467
  • DOI: 10.1096/fj.201700573r
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 骨格筋萎縮における遺伝子発現制御 (2019)
  • 著者名/発表者名: 亀井康富
  • 学会等名: 日本外科代謝栄養学会 第56回学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] Vitamin D attenuates FOXOl-target muscle atrophy gene expression (2019)
  • 著者名/発表者名: Yasutomi Kamei, Takumi Onishi, Rintaro Matsuda, Ran Uchitomi, Yukino Hatazawa
  • 学会等名: Asian Congress of Nutrition 2019 (ACN2019)
  • 国際学会
• [学会発表] 老齢マウス骨格筋の代謝変動 (2019)
  • 著者名/発表者名: 亀井康富
  • 学会等名: 日本基礎老化学会シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Reduced Dnmt3a increases Gdf5 expression with suppressed satellite cell differentiation and impaired skeletal muscle regeneration (2019)
  • 著者名/発表者名: Yasutomi Kamei
  • 学会等名: International Conference on Food Factors 2019 (ICoFF2019)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 骨格筋機能におけるビタミンDの役割 (2019)
  • 著者名/発表者名: 亀井康富
  • 学会等名: 第10回 栄養学を志す若手のためのフォーラム
  • 招待講演
• [学会発表] 大豆イソフラボンはPGC-１βを活性化し筋細胞で脂肪酸酸化酵素遺伝子の発現を増加させる (2019)
  • 著者名/発表者名: 亀井康富、中井志帆、内富蘭、畑澤幸乃
  • 学会等名: 日本肥満学会
• [学会発表] 筋萎縮時にDNAメチル化酵素Dnmt3aの低下は筋再生を抑制する (2018)
  • 著者名/発表者名: 亀井康富、畑澤幸乃、小野悠介、岡野正樹、小川佳宏
  • 学会等名: 第72回日本栄養・食糧学会大会
• [学会発表] 遺伝子改変マウスを用いた骨格筋アミノ酸代謝の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 亀井康富、畑澤幸乃、三浦進司
  • 学会等名: 日本筋学会第4回学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] 老化促進モデルマウス(SAMP8)の筋機能低下に対する長期的な運動の効果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 亀井康富、瀧川花穂、松田凛太郎、畑澤幸乃
  • 学会等名: 第33回老化促進モデルマウス（SAM）学会学術大会
• [学会発表] サルコペニアの筋再生低下におけるDNAメチル化制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 亀井康富、畑澤幸乃、瀧川花穂、岡野正樹、小野悠介、小川佳宏
  • 学会等名: 第39回日本肥満学会大会
• [学会発表] Reduced Dnmt3a Increases Gdf5 Expression with Suppressed Satellite Cell Differentiation and Impaired Skeletal Muscle Regeneration (2018)
  • 著者名/発表者名: 亀井康富
  • 学会等名: Asia Pacific Nutrigenomics Nutrigenetics Organisation 2018 Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 京都府立大学大学院生命環境科学研究科分子栄養学研究室
  • URL: http://nutrition.life.kpu.ac.jp/
• [備考]
  • URL: http://nutrition.life.kpu.ac.jp/