サルコペニア（筋萎縮・筋機能低下）と肥満の予防・改善の分子基盤の解明

• 研究課題/領域番号: 19H04058
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分59040:栄養学および健康科学関連
• 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): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円); 2021年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2020年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2019年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
• キーワード: サルコペニア / 肥満 / 骨格筋 / 遺伝子発現 / 食品成分 / 筋萎縮 / エネルギー消費 / 転写調節因子 / 運動

研究開始時の研究の概要

サルコペニア（加齢や不活動・低栄養・疾患などによる筋萎縮・筋機能低下）とそれに伴う肥満（サルコペニア肥満）は超高齢社会の我が国で直面している問題である。本研究では、独自に作製した遺伝子改変マウス等のオミクス解析、転写調節因子の活性を指標とした食品成分のスクリーニング、筋初代培養など細胞を用いたin vitroの分子生物学的解析を組み合わせ、サルコペニアとサルコペニア肥満の発症と予防・改善の分子基盤を解明する。本研究課題の遂行により、超高齢社会の健康寿命延伸の手がかりとなり、また骨格筋を主体とした生理・病態生理現象の解明により健康科学分野進展への波及効果が期待される。

研究成果の概要

これまでの研究代表者の研究からFOXO1、PGC1、Dnmt3aという遺伝子発現調節因子に着目した。遺伝子改変マウス等のオミクス解析、転写調節因子の活性を指標とした食品成分のスクリーニング、in vitroの分子生物学的解析を実施した。本研究によりビタミンDや大豆イソフラボンが骨格筋機能を活性化するデータが得られた。筋萎縮時や運動時に変動する標的遺伝子を多数同定し、その遺伝子産物の機能から骨格筋の生理・病態生理現象を説明することを可能とした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

サルコペニア（加齢や不活動・低栄養・疾患などによる筋萎縮・筋機能低下）とそれに伴う肥満（サルコペニア肥満）は超高齢社会の我が国で直面している問題である。本研究の実施により、サルコペニアとサルコペニア肥満の発症と予防・改善の分子基盤の手がかりを得た。本研究の成果を発展させることにより、超高齢社会の健康寿命延伸の手がかりとなり、また骨格筋を主体とした生理・病態生理現象の解明による健康科学分野進展への波及効果が期待される。

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)
• [雑誌論文] Vitamin D Activates Various Gene Expressions, Including Lipid Metabolism, in C2C12 Cells (2022)
  • 著者名/発表者名: MIZUTANI Sako、OYABU Mamoru、YAMAMOTO Arisa、UCHITOMI Ran、SUGIMOTO Takumi、KAMEI Yasutomi
  • 雑誌名: Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｖｉｔａｍｉｎｏｌｏｇｙ 巻: 68 号: 1 ページ: 65-72
  • DOI: 10.3177/jnsv.68.65
  • NAID: 130008164781
  • ISSN: 0301-4800, 1881-7742
  • 年月日: 2022-02-28
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] FOXO1 cooperates with C/EBPδ and ATF4 to regulate skeletal muscle atrophy transcriptional program during fasting (2022)
  • 著者名/発表者名: Oyabu Mamoru、Takigawa Kaho、Mizutani Sako、Hatazawa Yukino、Fujita Mariko、Ohira Yuto、Sugimoto Takumi、Suzuki Osamu、Tsuchiya Kyoichiro、Suganami Takayoshi、Ogawa Yoshihiro、Ishihara Kengo、Miura Shinji、Kamei Yasutomi
  • 雑誌名: The FASEB Journal 巻: 36 号: 2
  • DOI: 10.1096/fj.202101385rr
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The endothelial Dll4?muscular Notch2 axis regulates skeletal muscle mass (2022)
  • 著者名/発表者名: Fujimaki Shin、Matsumoto Tomohiro、Muramatsu Masashi、Nagahisa Hiroshi、Horii Naoki、Seko Daiki、Masuda Shinya、Wang Xuerui、Asakura Yoko、Takahashi Yukie、Miyamoto Yuta、Usuki Shingo、Yasunaga Kei-ichiro、Kamei Yasutomi、Nishinakamura Ryuichi、Minami Takashi、Fukuda Takaichi、Asakura Atsushi、Ono Yusuke
  • 雑誌名: Nature Metabolism 巻: 4 号: 2 ページ: 180-189
  • DOI: 10.1038/s42255-022-00533-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Metabolomic analysis on blood of transgenic mice overexpressing PGC-1α in skeletal muscle (2021)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto Takumi、Uchitomi Ran、Hatazawa Yukino、Miura Shinji、Kamei Yasutomi
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 85 号: 3 ページ: 579-586
  • DOI: 10.1093/bbb/zbaa059
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hoxa10 mediates positional memory to govern stem cell function in adult skeletal muscle. (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka K, Nagahisa H, Miura F, Araki H, Kamei Y, Kitajima Y, Seko D, Nogami J, Tsuchiya Y, Okazaki N, Yonekura A, Ohba S, Sumita Y, Chiba K, Ito K, Asahina I, Ogawa Y, Ito T, Ohkawa Y, Ono Y.
  • 雑誌名: Sci Adv. 巻: 7 号: 24
  • DOI: 10.1126/sciadv.abd7924
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Citrus hassaku Extract Powder Increases Mitochondrial Content and Oxidative Muscle Fibers by Upregulation of PGC-1α in Skeletal Muscle (2021)
  • 著者名/発表者名: Akashi Shiori、Morita Akihito、Mochizuki Yusuke、Shibuya Fuka、Kamei Yasutomi、Miura Shinji
  • 雑誌名: Nutrients 巻: 13 号: 2 ページ: 497-497
  • DOI: 10.3390/nu13020497
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Skeletal muscle-specific forkhead box protein-O1 overexpression suppresses atherosclerosis progression in apolipoprotein E-knockout mice (2021)
  • 著者名/発表者名: Shimba Yuki、Senda Rena、Katayama Keigo、Morita Akihito、Ikeda Masahiko、Kamei Yasutomi、Miura Shinji
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 540 ページ: 61-66
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2021.01.001
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effects of fenofibrate and its combination with lovastatin on the expression of genes involved in skeletal muscle atrophy, including FoxO1 and its targets (2021)
  • 著者名/発表者名: Ajima Haruka、Kai Yuko、Fujimaki Junya、Akashi Shiori、Morita Akihito、Ezaki Osamu、Kamei Yasutomi、Miura Shinji
  • 雑誌名: The Journal of Toxicological Sciences 巻: 46 号: 1 ページ: 11-24
  • DOI: 10.2131/jts.46.11
  • NAID: 130007966022
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Health Promotion Effects of Soy Isoflavones (2020)
  • 著者名/発表者名: NAKAI Shiho、FUJITA Mariko、KAMEI Yasutomi
  • 雑誌名: Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｖｉｔａｍｉｎｏｌｏｇｙ 巻: 66 号: 6 ページ: 502-507
  • DOI: 10.3177/jnsv.66.502
  • NAID: 130007964468
  • ISSN: 0301-4800, 1881-7742
  • 年月日: 2020-12-31
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Vitamin D and Sarcopenia: Potential of Vitamin D Supplementation in Sarcopenia Prevention and Treatment (2020)
  • 著者名/発表者名: Uchitomi Ran、Oyabu Mamoru、Kamei Yasutomi
  • 雑誌名: Nutrients 巻: 12 号: 10 ページ: 3189-3189
  • DOI: 10.3390/nu12103189
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] FOXO1 suppresses PGC‐1β gene expression in skeletal muscles (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakai Shiho、Oyabu Mamoru、Hatazawa Yukino、Akashi Shiori、Kitamura Tadahiro、Miura Shinji、Kamei Yasutomi
  • 雑誌名: FEBS Open Bio 巻: 10 号: 7 ページ: 1373-1388
  • DOI: 10.1002/2211-5463.12898
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Regulation of Skeletal Muscle Function by Amino Acids (2020)
  • 著者名/発表者名: Kamei Yasutomi、Hatazawa Yukino、Uchitomi Ran、Yoshimura Ryoji、Miura Shinji
  • 雑誌名: Nutrients 巻: 12 号: 1 ページ: 261-261
  • DOI: 10.3390/nu12010261
  • 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] 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] 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
• [学会発表] FOXO1はマウス骨格筋エネルギー代謝に重要なPGC-１βの遺伝子発現を負に制御する (2021)
  • 著者名/発表者名: 亀井康富、中井志帆、大藪葵、畑澤幸乃、明石汐里、三浦進司
  • 学会等名: 日本肥満学会
• [学会発表] 骨格筋機能とアミノ酸 (2021)
  • 著者名/発表者名: 亀井康富
  • 学会等名: 日本アミノ酸学会第１５回学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] 骨格筋と栄養 (2021)
  • 著者名/発表者名: 亀井康富
  • 学会等名: 日本栄養食糧学会 第60回近畿支部大会
  • 招待講演
• [学会発表] Gene expression analysis in skeletal muscle cells supplemented with vitamin D (2021)
  • 著者名/発表者名: Mizutani Sako, Oyabu Mamoru, Yamamoto Arisa, Sugimoto Takumi, Kamei Yasutomi
  • 学会等名: Keystone symposium, Vitamin D Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis of the mechanism of differentiation from muscle satellite cells into fast muscle fibers and involvement of Vitamin D (2021)
  • 著者名/発表者名: Yuto Ohira, Mariko Fujita, Kaho Takigawa, Kiyoshi Yoshioka, Yusuke Ono, Yasutomi Kamei
  • 学会等名: Keystone symposium, Vitamin D Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] 転写因子FOXO1は骨格筋エネルギー代謝に重要な転写調節因子PGC-１βの発現を抑制する (2020)
  • 著者名/発表者名: 亀井康富、中井志帆、大藪葵、畑澤幸乃
  • 学会等名: 第７４回 日本栄養・食糧学会
• [学会発表] 生活習慣病予防における骨格筋の役割 (2020)
  • 著者名/発表者名: 亀井康富
  • 学会等名: NPO法人近畿バイオインダストリー振興会議 第３回 生活習慣病予防のための機能性食品開発に関する研究会
  • 招待講演
• [学会発表] ビタミンDとサルコペニア (2020)
  • 著者名/発表者名: 亀井康富
  • 学会等名: 神戸女子大学栄養研究会主催講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 骨格筋萎縮における代謝産物と遺伝子発現の変化 (2020)
  • 著者名/発表者名: 亀井康富
  • 学会等名: 日本分子生物学会年会（ワークショップ）
  • 招待講演
• [学会発表] ビタミンDによるサルコペニアの予防・改善の分子基盤の解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 亀井康富
  • 学会等名: ジャパンミルクコングレス2020オンライン（乳の学術連合：牛乳乳製品健康科学会議）
  • 招待講演
• [学会発表] Gene regulation in skeletal muscle atrophy by a transcription factor FOXO1 (2020)
  • 著者名/発表者名: Mamoru Oyabu, Kaho Takigawa, Yasutomi Kamei
  • 学会等名: The American Physiological Society’s (APS) Integrative Physiology of Exercise (IPE) 2020 conference
  • 国際学会
• [学会発表] Comprehensive analysis on blood of skeletal muscle-specific PGC-1α overexpressing mice (2020)
  • 著者名/発表者名: Takumi Sugimoto, Ran Uchitomi, Yukino Hatazawa, Shinji Miura, Yasutomi Kamei
  • 学会等名: The American Physiological Society’s (APS) Integrative Physiology of Exercise (IPE) 2020 conference
  • 国際学会
• [学会発表] Role of DNA methyltransferase 3a (Dnmt3a) in skeletal muscle of mice (2020)
  • 著者名/発表者名: Mariko Fujita, Yukino Hatazawa, Mamoru Oyabu, Yuto Ohira, Kengo Ishihara, Kiyoshi Yoshioka, Yusuke Ono, Yasutomi Kamei
  • 学会等名: The American Physiological Society’s (APS) Integrative Physiology of Exercise (IPE) 2020 conference
• [学会発表] Atrophy associated transcription factor FOXO1 suppresses transcriptional coactivator PGC-1β gene expression in skeletal muscles (2020)
  • 著者名/発表者名: Shiho Nakai, Mamoru Oyabu, Yukino Hatazawa, Shiori Akashi, Tadahiro Kitamura, Shinji Miura, Yasutomi Kamei
  • 学会等名: The American Physiological Society’s (APS) Integrative Physiology of Exercise (IPE) 2020 conference
  • 国際学会
• [学会発表] 運動・筋萎縮における骨格筋代謝制御 (2019)
  • 著者名/発表者名: 亀井康富
  • 学会等名: 第７３回日本栄養・食糧学会大会
  • 招待講演
• [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] 骨格筋機能における遺伝子発現制御：筋萎縮と運動 (2019)
  • 著者名/発表者名: 亀井康富
  • 学会等名: The 6th Diabetes Research Innovation Symposium
  • 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
  • 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] 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] 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] 骨格筋のアミノ酸代謝：運動による代謝活性化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 亀井康富
  • 学会等名: 日本トリプトファン研究会 第 39 回学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] サルコペニア骨格筋の代謝変化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 亀井康富
  • 学会等名: 機能性食品用ペプチド研究会
  • 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
• [図書] 栄養・代謝物シグナルと食品機能 (2022)
  • 著者名/発表者名: 亀井 康富
  • 総ページ数: 236
  • 出版者: 羊土社
  • ISBN: 9784758104029
• [備考] 京都府立大学生命環境科学研究科分子栄養学研究室
  • URL: https://nutrition.life.kpu.ac.jp
• [備考] 京都府立大学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] 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/