レジスタンストレーニングを模倣する筋幹細胞活性化分子の探索

• 研究課題/領域番号: 20K21757
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 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: 大阪大学
• 研究代表者: 深田 宗一朗 大阪大学, 薬学研究科, 准教授 (20432445)
• 研究期間 (年度): 2020-07-30 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: カルシトニン受容体 / 静止期 / 自発運動 / gp130 / Thrombospondin-1 / 筋サテライト細胞 / レジスタンストレーニング / 機械的負荷 / 運動 / 肥大 / 筋線維核

研究開始時の研究の概要

レジスタンストレーニングや運動による骨格筋幹細胞（MuSC）の活性化・増殖は筋損傷依存である説が強い。しかし申請者は，MuSCの活性化・増殖には筋損傷は必要ない事を示す独自の成果を得ている。増殖したMuSCは最終的に筋線維に核を供給するため，MuSCの操作は筋線維の若返り・機能改善につながる可能性が期待できる。そこで，本申請課題では「非損傷下で，運動依存的にMuSCの増殖を誘導する因子の同定」を目指す。

研究成果の概要

本申請では，サテライト細胞の静止期シグナルであるカルシトニン受容体（CalcR）の欠損マウスで観察される非負荷筋内のMuSCが運動依存的に増殖するメカニズムは，CalcR-PKA-Yap1経路の破綻であることが明らかとなった。レジスタンストレーニング依存的に増加するThrombospondin-1は血液中で検出できないことから，別の因子による可能性がかんがえられた。逆に代表的なレジスタンストレーニング依存的因子であるIL-6は，レジスタンスモデルにおいてはそれほどMuSCの増殖に重要でない可能性が考えられた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

MuSCは骨格筋にかかる負荷の違いにより静止期と活動期を行き来する。その根底のメカニズムは，申請者が追究してきたCalcR-PKA-Yap1経路と運動依存的に血液中で増加する因子または，局所で発現するThrombospondin-1などの因子であることが明らかとなった。局所，全身性の因子を組み合わせて効率よくMuSCを増殖させ，筋線維核を増加させることができれば，筋線維核の補充による新しい治療法につながることを提示できた。

研究成果

• [雑誌論文] Relayed signaling between mesenchymal progenitors and muscle stem cells ensures adaptive stem cell response to increased mechanical load. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kaneshige A, Kaji T, Zhang L, Saito H, Nakamura A, Kurosawa T, Ikemoto-Uezumi M, Tsujikawa K, Seno S, Hori M, Saito Y, Matozaki T, Maehara K, Ohkawa Y, Potente M, Watanabe S, Braun T, Uezumi A, Fukada SI.
  • 雑誌名: Cell Stem Cell. 巻: 29 号: 2 ページ: 265-280
  • DOI: 10.1016/j.stem.2021.11.003
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Regulation of muscle hypertrophy: Involvement of the Akt-independent pathway and satellite cells in muscle hypertrophy (2021)
  • 著者名/発表者名: Fukada SI, Ito N.
  • 雑誌名: Exp Cell Res 巻: 409 号: 2 ページ: 112907-112907
  • DOI: 10.1016/j.yexcr.2021.112907
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exercise/Resistance Training and Muscle Stem Cells. (2021)
  • 著者名/発表者名: Fukada SI, Nakamura A.
  • 雑誌名: Endocrinol Metab (Seoul). 巻: 36 号: 4 ページ: 737-744
  • DOI: 10.3803/enm.2021.401
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Role of damage and management in muscle hypertrophy: Different behaviors of muscle stem cells in regeneration and hypertrophy (2020)
  • 著者名/発表者名: Fukada So-ichiro、Akimoto Takayuki、Sotiropoulos Athanassia
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research 巻: 1867 号: 9 ページ: 118742-118742
  • DOI: 10.1016/j.bbamcr.2020.118742
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Dlk1 regulates quiescence in calcitonin receptor-mutant muscle stem cells (2020)
  • 著者名/発表者名: Zhang Lidan、Kubota Manami、Nakamura Ayasa、Kaji Takayuki、Seno Shigeto、Uezumi Akiyoshi、Andersen Ditte Caroline、Jensen Charlotte Harken、Fukada So-ichiro
  • 雑誌名: STEM CELLS 巻: 39 号: 3 ページ: 306-317
  • DOI: 10.1002/stem.3312
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 運動負荷依存的に筋線維核が増加する機構 (2021)
  • 著者名/発表者名: 深田 宗一朗
  • 学会等名: 第９４回日本薬理学会
  • 招待講演
• [学会発表] Calcitonin receptor and muscle satellite cells (2021)
  • 著者名/発表者名: So-ichiro Fukada
  • 学会等名: Berlin Muscle Club
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Exercise and muscle stem cells (2020)
  • 著者名/発表者名: 深田 宗一朗
  • 学会等名: 第４３回日本分子生物学会
  • 招待講演
• [学会発表] Resistance training and muscle stem cell (2020)
  • 著者名/発表者名: So-ichiro Fukada
  • 学会等名: AOCE-SICEM
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Molecular and Cellular regulation of MuSCs in loaded muscle (2020)
  • 著者名/発表者名: So-ichiro Fukada
  • 学会等名: Muscle Science Talks
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] 筋肉の老化のメカニズム「老化と筋サテライト細胞」 (2020)
  • 著者名/発表者名: 東元辰賢，深田宗一朗
  • 総ページ数: 68
  • 出版者: ニューサイエンス社， 細胞
• [図書] 実験医学2020年10月号「筋肥大時の筋サテライト細胞の動態・分化様式―多核細胞である筋線維がさらに核を増やす意義・機構」 (2020)
  • 著者名/発表者名: 梶 貴志，深田宗一朗
  • 総ページ数: 135
  • 出版者: 羊土社
  • ISBN: 4758125368