筋衛星細胞nicheを標的としたサルコペニア病態解明と克服策の開発

• 研究課題/領域番号: 19KK0254
• 研究種目: 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分59:スポーツ科学、体育、健康科学およびその関連分野
• 研究機関: 豊橋創造大学
• 研究代表者: 後藤 勝正 (山下勝正) 豊橋創造大学, 保健医療学部, 教授 (70239961)
• 研究分担者: 江川 達郎 京都大学, 人間・環境学研究科, 准教授 (00722331) ; 横山 真吾 豊橋創造大学, 保健医療学部, 講師 (30706859)
• 研究期間 (年度): 2019-10-07 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2024年度)
• 配分額: 18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円); 2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2022年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2021年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2020年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2019年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
• キーワード: サルコペニア / niche / 筋衛星細胞 / 血管内皮増殖因子

研究開始時の研究の概要

本研究では、筋衛星細胞と運動神経細胞・神経筋接合部のニッチに着目して、運動神経細胞を介した収縮情報のネットワークを中心とした骨格筋の可塑性発現機構を明らかにし、サルコペニア克服策確立のための知的基盤を形成することを目的とする。本研究の目的達成には、共焦点顕微鏡と画像解析ソフトウエアを用いた筋衛星細胞と運動神経細胞・神経筋接合部の空間的位配置の3次元（3D）解析と3D定量化技術が重要な位置を占める。そこで、骨格筋組織の透明化技術、共焦点顕微鏡・画像解析ソフトウエアを用いた卓越した解析技術を確立したミネソタ大学のAsakura博士との国際共同研究として実施する。

研究成果の概要

運動神経と筋細胞の接合部（情報伝達部）の構造（形態）ならびに毛細血管を誘導する血管内皮増殖因子（VEGF）に着目して、米国ミネソタ大学との国際共同研究として実施した。コロナ禍の影響もあり、研究期間を当初の計画より1年間延長した。本研究により、運動刺激受容機構として神経筋接合部の構造は重要な役割を担っていることが示された。また、VEGFは骨格筋細胞にも発現し、骨格筋細胞の成長を刺激することが確認された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

健康長寿を目指して運動が推奨されている。しかし、運動刺激が骨格筋に受容される仕組みは不明である。本研究の結果から、運動刺激は直接的に骨格筋細胞を刺激するだけでなく、神経を介して骨格筋細胞に伝達されることが示唆された。このことは、随意的な筋活動はもちろん、他動的な筋活動や骨格筋への刺激が運動効果をもたらすことを示すものであり、運動効果を増強しサルコペニア克服策確立のための知的基盤が形成できたと考えている。

研究成果

• [国際共同研究] University of Minnesota Medical School(米国)
• [国際共同研究] University of Minnesota Medical School(米国)
• [国際共同研究] University of Minnesota Medical School(米国)
• [国際共同研究] University of Minnesota Medical School(米国)
• [国際共同研究] King's College London(英国)
• [国際共同研究] University of Minnesota Medical School(米国)
• [国際共同研究] University of Minnesota Medical School(米国)
• [雑誌論文] Effect of Oral Lactate Administration on Skeletal Muscle Mass in Mice Under Different Loading Conditions (2024)
  • 著者名/発表者名: OHNO YOSHITAKA、NAKATANI MASASHI、MATSUI YUKI、SUDA YOHEI、ITO TAKAFUMI、ANDO KOKI、YOKOYAMA SHINGO、GOTO KATSUMASA
  • 雑誌名: In Vivo 巻: 39 号: 1 ページ: 218-227
  • DOI: 10.21873/invivo.13820
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Glycative stress inhibits hypertrophy and impairs cell membrane integrity in overloaded mouse skeletal muscle (2024)
  • 著者名/発表者名: Egawa Tatsuro、Ogawa Takeshi、Yokokawa Takumi、Kido Kohei、Iyama Ryota、Zhao Haiyu、Kurogi Eriko、Goto Katsumasa、Hayashi Tatsuya
  • 雑誌名: Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle 巻: - 号: 3 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1002/jcsm.13444
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 骨格筋の可塑性制御における温熱刺激の新しい生理機能 (2024)
  • 著者名/発表者名: 後藤勝正
  • 雑誌名: 細胞 巻: 56 ページ: 554-557
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impacts of myosin heavy chain phenotypes on recovery of leg extension force after ACL-reconstructed knee (2023)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi T、Ogura Y、Kishiro S、Kurosaka M、Yoshihara T、Kakigi R、Minakawa N、Uehara K、Suzuki T、Goto K、Niki H
  • 雑誌名: The Journal of Physical Fitness and Sports Medicine 巻: 12 号: 3 ページ: 77-85
  • DOI: 10.7600/jpfsm.12.77
  • ISSN: 2186-8123, 2186-8131
  • 年月日: 2023-05-25
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Activation of Lactate Receptor Positively Regulates Skeletal Muscle Mass in Mice (2023)
  • 著者名/発表者名: Ohno Y、Nakatani M、Ito T、Matsui Y、Ando K、Suda Y、Ohashi K、Yokoyama S、Goto K
  • 雑誌名: Physiological Research 巻: 72 ページ: 465-473
  • DOI: 10.33549/physiolres.935004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Skeletal Muscle Denervation: Sciatic and Tibial Nerve Transection Technique (2023)
  • 著者名/発表者名: Goto Katsumasa、Ohashi Kazuya
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 2460 ページ: 217-225
  • DOI: 10.1007/978-1-0716-3036-5_16
  • ISBN: 9781071630358, 9781071630365
  • 査読あり
• [雑誌論文] Responses of neuromuscular properties to unloading and potential countermeasures during space exploration missions (2022)
  • 著者名/発表者名: Ohira, T., F. Kawano, K. Goto, and Y. Ohira
  • 雑誌名: Neuroscience and Biobehavioral Reviews 巻: 136 ページ: 104617-104617
  • DOI: 10.1016/j.neubiorev.2022.104617
  • 査読あり
• [雑誌論文] Methylglyoxal reduces molecular responsiveness to 4 weeks of endurance exercise in mouse plantaris muscle (2022)
  • 著者名/発表者名: Egawa Tatsuro、Ogawa Takeshi、Yokokawa Takumi、Kido Kohei、Goto Katsumasa、Hayashi Tatsuya
  • 雑誌名: Journal of Applied Physiology 巻: 132 号: 2 ページ: 477-488
  • DOI: 10.1152/japplphysiol.00539.2021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fine-Tuning of Piezo1 Expression and Activity Ensures Efficient Myoblast Fusion during Skeletal Myogenesis (2022)
  • 著者名/発表者名: Ortuste Quiroga Huascar Pedro、Ganassi Massimo、Yokoyama Shingo、Nakamura Kodai、Yamashita Tomohiro、Raimbach Daniel、Hagiwara Arisa、Harrington Oscar、Breach-Teji Jodie、Asakura Atsushi、Suzuki Yoshiro、Tominaga Makoto、Zammit Peter S.、Goto Katsumasa
  • 雑誌名: Cells 巻: 11 号: 3 ページ: 393-393
  • DOI: 10.3390/cells11030393
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Morphological changes in C2C12 myotubes following knockdown of mechanoreceptor Piezo1 (2025)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, M., Yogi, U., Akiyama, K., Kageyama, S., Yamada, M., Goto, A., Ohashi, K., Ito, R., Egawa, T., Kobayashi, K., Asakura, A., Goto, K.
  • 学会等名: 第130回日本解剖学会、第102回日本生理学会、第98回日本薬理学会合同大会（APPW2025）
• [学会発表] Mild hyperbaric oxygen treatment promotes skeletal muscle regeneration through AMPK (2025)
  • 著者名/発表者名: Fukunaga, T., Takemura, A., Suzuki, S., Iyama, R., Zhao, H., Fujino, R., Oba, M., Miura, S., Goto, K., Hayashi, T., Egawa, T.
  • 学会等名: 第130回日本解剖学会、第102回日本生理学会、第98回日本薬理学会合同大会（APPW2025）
• [学会発表] Prevention of skeletal muscle dysfunction via activation of primary cilia by exercise-mimetic drugs (2025)
  • 著者名/発表者名: Oba, M., Suzuki, S., Goto, K., Hayashi, T., Egawa, T.
  • 学会等名: 第130回日本解剖学会、第102回日本生理学会、第98回日本薬理学会合同大会（APPW2025）
• [学会発表] A possible physiological role of sclerostin in aging-associated skeletal muscle atrophy (2024)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, T., Yokoyama, S., Asakura, A., Goto, K.
  • 学会等名: American Physiology Summit 2024
  • 国際学会
• [学会発表] リアノジン受容体3機能抑制によるfusogenic regulatorsの発現増加と巨大筋管細胞の形成 (2024)
  • 著者名/発表者名: 伊藤理香、江川達郎、朝倉淳、後藤勝正
  • 学会等名: 第78回日本体力医学会大会
• [学会発表] 骨格筋の概要と筋トレーニングのパラダイムシフト (2024)
  • 著者名/発表者名: 後藤勝正
  • 学会等名: 第15回日本健康運動看護学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] Ryanodine receptor 3 impacts on the expression of aminopeptidase in mammalian skeletal muscle cells during myogenic differentiation (2023)
  • 著者名/発表者名: Ito R, Yokoyama S, Ohashi K, Hagiwara A, Takeo Y, Egawa T, Asakura A, Goto K
  • 学会等名: American Physiology Summit 2023
  • 国際学会
• [学会発表] 拡散型圧力波は不動化に伴う関節可動域制限ならびに筋萎縮からの回復を促進する (2023)
  • 著者名/発表者名: 横山真吾，塚田晋太朗，水谷仁一，後藤勝正
  • 学会等名: SHOCK WAVE JAPAN 2023
• [学会発表] スクレロスチンが骨格筋に及ぼす影響 (2023)
  • 著者名/発表者名: 小林哲士，横山真吾，後藤勝正，仁木久照
  • 学会等名: 第38回日本整形外科学会基礎学術集会
• [学会発表] 間欠的な高二酸化炭素分圧環境への曝露が骨格筋細胞の成長に及ぼす影響 (2023)
  • 著者名/発表者名: 横田裕平，小寺紫雲，櫻井隆太郎，鈴木星矢，山下創大，山本竜矢，大橋和也，萩原ありさ，後藤勝正
  • 学会等名: 第69回日本宇宙航空環境医学会大会
• [学会発表] 終末糖化産物AGEsによるマウス骨格筋細胞膜脆弱化の誘導 (2023)
  • 著者名/発表者名: 江川達郎，小川岳史，木戸康平，横川拓海，後藤勝正，林達也
  • 学会等名: 第69回日本宇宙航空環境医学会大会
• [学会発表] 新規運動抵抗性因子としてのメチルグリオキサールの可能性 (2023)
  • 著者名/発表者名: Egawa, T., Ogawa, T., Kido, K., Yokokawa, T., Goto, K., Hayashi, T.
  • 学会等名: 日本生理学会 第100回記念大会
• [学会発表] Abnormal differentiation of C2C12 myoblasts due to low expression level of ryanodine receptor 3 (2023)
  • 著者名/発表者名: Ito, R., Yokoyama, S., Ohashi, K., Hagiwara, A., Takeo, Y., Egawa, T., Asakura, A., Goto, K.
  • 学会等名: 日本生理学会 第100回記念大会
• [学会発表] 胃－骨格筋間コミュニケーションの可能性－胃抑制性ペプチドによるC2C12筋管細胞の自動拍動－ (2022)
  • 著者名/発表者名: 後藤勝正，横山真吾，大橋和也，萩原ありさ，青島惠，伊藤理香，江川達郎，朝倉淳
  • 学会等名: 第77回日本体力医学会大会
• [学会発表] 胃抑制性ペプチドはマウスヒラメ筋の廃用性筋萎縮ならびに速筋化を軽減する― 蛍光免疫染色を用いた検討 ― (2022)
  • 著者名/発表者名: 横山真吾，大橋和也，萩原ありさ，伊藤理香，後藤勝正
  • 学会等名: 第77回日本体力医学会大会
• [学会発表] 糖化ストレスは物理的負荷に伴う筋細胞膜損傷を増幅させる (2022)
  • 著者名/発表者名: 江川達郎，小川岳史，木戸康平，横川拓海，後藤勝正，林達也
  • 学会等名: 第77回日本体力医学会大会
• [学会発表] A possible of gastric inhibitory polypeptide in the regulation of skeletal muscle mass (2020)
  • 著者名/発表者名: Goto, K., Aoshima, M., Hagiwara, A., Yamashita, T., Ortuste Quiroga, H.P., Yokoyama, S.
  • 学会等名: 第97回日本生理学会大会
• [備考] 豊橋創造大学大学院健康科学研究科生体機能学分野
  • URL: https://sozo-ac.com/professor/goto_katsumasa/index.html