Role of CD38 and NAD+ metabolism in macrophages during recovery of muscle after injury in aged mice

• 研究課題/領域番号: 20K22733
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 0802:生体の構造と機能およびその関連分野
• 研究機関: 富山大学
• 研究代表者: NAWAZ ALLAH 富山大学, 学術研究部医学系, 助教 (80881482)
• 研究期間 (年度): 2020-09-11 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: Stem cell / Immune cells / Myogenesis / Pharmacology / Muscle Regenration / NAD metabolism / Muscle Stem Cell / Aging / Muscle regeneration / Myoblast / Metabolimics / Muscle Regeneration

研究開始時の研究の概要

In this study, I try to elucidate the role of CD38 NAD consuming enzyme and NAD+ metabolism during aging using CD38 knockout mice and metabolomics analysis. I facilitate the metabolomics approach to reveal the metabolic reprogramming in immune cells during muscle regeneration in aged CD38 KO mice.

研究成果の概要

CD38はNAD+を分解する酵素であり、その発現量は老化によって増加する。また老化に伴うNAD+量の減少は骨格筋におけるサテライト細胞の筋芽細胞への分化を阻害することによって骨格筋修復を抑制する。そこで、本研究ではCD38の阻害がNAD+量の維持を介して骨格筋修復過程を改善すると仮定し研究を行った。
CD38の阻害剤はC2C12におけるNAD量を増加させ、筋芽細胞への分化を促進することを見出した。また、CD38の遺伝子欠損は老化マウスにおける骨格筋修復過程の低下を改善した。以上の結果から、CD38の阻害はNAD量の増加を介して骨格筋修復に有効であることが明らかになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

Clinical importance of inhibition of CD38 may serve as best therapeutic tool for patients suffering from muscle wasting disorder and age-related muscle disorders. Metabolic reprogramming in immune cells or muscle stem cells could open a new field to boost the regenerative process.

研究成果

• [雑誌論文] Astaxanthin as a Novel Mitochondrial Regulator: A New Aspect of Carotenoids, beyond Antioxidants (2021)
  • 著者名/発表者名: Nishida Yasuhiro、Nawaz Allah、Hecht Karen、Tobe Kazuyuki
  • 雑誌名: Nutrients 巻: 14 号: 1 ページ: 107-107
  • DOI: 10.3390/nu14010107
• [雑誌論文] Astaxanthin, a Marine Carotenoid, Maintains the Tolerance and Integrity of Adipose Tissue and Contributes to Its Healthy Functions. (2021)
  • 著者名/発表者名: Nawaz A, Nishida Y, Takikawa A, Fujisaka S, Kado T, Aminuddin A, Bilal M, Jeelani I, Rahil AM, Nishimura A, Kuwano T, Watanabe Y, Igarashi Y, Okabe K, Saeed A, Manzoor A, Usui I, Yagi K, Nakagawa T, Tobe K.
  • 雑誌名: Nutrients 巻: 13 号: 12 ページ: 4374-4374
  • DOI: 10.3390/nu13124374
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Fate of adipocyte progenitors during adipogenesis in mice fed a high-fat diet (2021)
  • 著者名/発表者名: Bilal M, Nawaz A, Kado T, Rahil Aslam M, Igarashi Y, Nishimura A, Watanabe A, Kuwano T, Liu J, Miwa H, Era T, Ikuta K, Imura J, Yagi K, Nakagawa T, Fujisaka S, Tobe K.
  • 雑誌名: Molecular Metabolism 巻: 54 ページ: 101328-101328
  • DOI: 10.1016/j.molmet.2021.101328
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Generation and characterization of a Meflin-CreERT2 transgenic line for lineage tracing in white adipose tissue (2021)
  • 著者名/発表者名: Kuwano Takahide, Izumi Hironori, Aslam Muhammad Rahil, Igarashi Yoshiko, Bilal Muhammad, Nishimura Ayumi, Watanabe Yoshiyuki, Nawaz Allah, Kado Tomonobu, Ikuta Koichi, Yamamoto Seiji, Sasahara Masakiyo, Fujisaka Shiho, Yagi Kunimasa, Mori Hisashi, Tobe Kazuyuki
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 16 号: 3 ページ: e0248267-e0248267
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0248267
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Gut microbiota, determined by dietary nutrients, drive modification of the plasma lipid profile and insulin resistance. (2021)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Y, Fujisaka S, Ikeda K, Ishikawa M, Yamada T, Nawaz A, Kado T, Kuwano T, Nishimura A, Bilal M, Liu J, Yagi K, Hase K, Tobe K.
  • 雑誌名: iScience 巻: 24 号: 5 ページ: 102445-102445
  • DOI: 10.1016/j.isci.2021.102445
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CD206+?macrophage is an accelerator of endometriotic-like lesion via promoting angiogenesis in the endometriosis mouse model (2021)
  • 著者名/発表者名: Ono Yosuke、Yoshino Osamu、Hiraoka Takehiro、Sato Erina、Furue Akiko、Nawaz Allah、Hatta Hideki、Fukushi Yoshiyuki、Wada Shinichiro、Tobe Kazuyuki、Hirota Yasushi、Osuga Yutaka、Unno Nobuya、Saito Shigeru
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 号: 1 ページ: 853-853
  • DOI: 10.1038/s41598-020-79578-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] NAD+ Metabolism Regulates Preadipocyte Differentiation by Enhancing α-Ketoglutarate-Mediated Histone H3K9 Demethylation at the PPARγ Promoter (2020)
  • 著者名/発表者名: Okabe Keisuke、Nawaz Allah、Nishida Yasuhiro、Yaku Keisuke、Usui Isao、Tobe Kazuyuki、Nakagawa Takashi
  • 雑誌名: Frontiers in Cell and Developmental Biology 巻: 8 ページ: 586179-586179
  • DOI: 10.3389/fcell.2020.586179
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] CD206+ M2-like Macrophages are Essential for Successful Implantation. (2020)
  • 著者名/発表者名: Ono Y, Yoshino O, Ushijima A, Hiraoka T, Fukui Y, Nawaz A, Hirota Y, Wada S, Tobe K, Nakashima A, Osuga Y and Saito S.
  • 雑誌名: Front Immunol. 巻: 11 ページ: 557184-557184
  • DOI: 10.3389/fimmu.2020.557184
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Role of adipose tissue-resident macrophages in the regulation of systemic insulin sensitivity. (2022)
  • 著者名/発表者名: Nawaz Allah
  • 学会等名: The 42nd Annual Meeting of Japan Society for the Study of Obesity in Toyama, Japan.
  • 国際学会
• [学会発表] Macrophage-derived signals regulate non-myogenic muscle progenitor activity during muscle recovery. (2022)
  • 著者名/発表者名: Nawaz Allah
  • 学会等名: The 42nd Annual Meeting of Japan Society for the Study of Obesity in Toyama, Japan.
  • 国際学会
• [学会発表] Anti-diabetic potential of Astaxanthin, a natural antioxidant. (2021)
  • 著者名/発表者名: Nawaz Allah
  • 学会等名: 1st International Virtual Summit on Medical Sociology and Public Health as a Panelist of the session “Complementary and Alternative Medicine in the Modern Era”
  • 招待講演
• [学会発表] 100th Anniversary of Insulin and defining features of type 2 Diabetes. (2021)
  • 著者名/発表者名: Nawaz Allah
  • 学会等名: 2nd International Webinar at Jinnah University for Women, Karachi, Pakistan
  • 招待講演
• [学会発表] Role of immune cells (macrophages) in recovery of muscle after injury. (2021)
  • 著者名/発表者名: Nawaz Allah
  • 学会等名: The 64th Annual Meeting of Japan Diabetes Society at Toyama, Japan
  • 国際学会
• [学会発表] Physiological role of M2-like macrophages in the regulation of adipose tissue progenitor’s proliferations. (2021)
  • 著者名/発表者名: Nawaz Allah
  • 学会等名: The 64th Annual Meeting of Japan Diabetes Society at Toyama, Japan
  • 国際学会
• [学会発表] Physiological role of M2-macrophages in adipose tissue and muscle. (2021)
  • 著者名/発表者名: Nawaz Allah
  • 学会等名: The 41st Annual Meeting of Japan Society for the Study of Obesity in Toyama, Japan.
  • 国際学会
• [学会発表] Regulatory mechanisms between macrophages and Fibro-adipogenic progenitors during muscle recovery. (2021)
  • 著者名/発表者名: Nawaz A, Kado T, Bilal M, Okabe K, Watanabe Y, Aslam MR, Nishimura A, Igarashi Y, Kuwano T, Liu J, Yagi K, Fujisaka S, Nakagawa T, Tobe K.
  • 学会等名: 第41回日本肥満学会・第38回日本肥満症治療学会
  • 国際学会
• [学会発表] Depletion of CD206 M2-like macrophages ameliorates insulin resistance. (2021)
  • 著者名/発表者名: Nawaz A, Kado T, Bilal M, Okabe K, Watanabe Y, Aslam MR, Nishimura A, Igarashi Y, Kuwano T, Liu J, Yagi K, Fujisaka S, Nakagawa T, Tobe K.
  • 学会等名: 第41回日本肥満学会・第38回日本肥満症治療学会
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Depletion of CD206 M2-like macrophages induces adipocyte progenitors proliferation and promotes insulin sensitivity (2020)
  • 著者名/発表者名: Nawaz A, Nakagawa T, Tobe K.
  • 学会等名: 2020年度富山大学杉谷地区第2回基礎・ C-CAM・臨床研究発表会
• [学会発表] Astaxanthin ameliorate insulin resistance in skeletal muscle of obese mice via activation of the AMPK pathway. (2020)
  • 著者名/発表者名: Nawaz A, Nishida Y, Nakagawa T, Tobe K.
  • 学会等名: The 19th International Symposium on Carotenoids
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Physiological role of M2-macrophages in adipose tissue and muscle. (2020)
  • 著者名/発表者名: Nawaz A, Nishida Y, Kado T, Bilal M, Okabe K, Watanabe Y, Nishimura A, Igarashi I, Kuwano T, Liu J, Yagi K, Fujisaka S, Nakagawa T, Tobe K.
  • 学会等名: 第63回日本糖尿病学会年次学術集会
  • 国際学会 / 招待講演