糖の受容体を介した新たな筋萎縮機構の解明

• 研究課題/領域番号: 21K19726
• 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: 東京都立大学
• 研究代表者: 古市 泰郎 東京都立大学, 人間健康科学研究科, 助教 (40733035)
• 研究期間 (年度): 2021-07-09 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022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); 2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2021年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
• キーワード: 筋萎縮 / 筋再生 / 受容体 / 代謝変化 / 筋芽細胞 / 骨格筋 / 糖代謝 / 細胞増殖

研究開始時の研究の概要

申請者はこれまで、筋幹細胞と呼ばれる骨格筋の「もと」となる未熟な細胞が、高濃度の糖を与えられると増殖能力を失い、さらに、それは糖の受容体が原因であるという手がかりを得ている。本研究では、骨格筋に発現する糖受容体が、高血糖に反応して筋萎縮を誘導する新規因子であることの証明に挑む。さらに、「運動が筋萎縮を予防できるのは、血糖降下によって筋萎縮のスイッチが解除されるため」、という仮説を検証する。申請者が開発した筋幹細胞の培養技術、そして生体内で幹細胞の機能を評価可能な移植技術を駆使することで、糖受容体が筋萎縮を誘導する新規受容体であることを実証し、これまでに無い新しい筋萎縮予防の方策を確立する。

研究成果の概要

申請者はこれまで骨格筋の新規萎縮因子を探索した結果、骨格筋では機能未知の受容体が萎縮とともに増加していることを明らかにした。その分子機能を明らかにするために、マウス骨格筋から単離した筋幹細胞を培養し、siRNAを用いて受容体の発現を抑制したところ、細胞の増殖が促進し、この受容体は筋細胞の増殖能力を負に制御することを見出した。同じ実験系で、遺伝子発現の網羅的な発現解析および代謝物の一斉定量解析を行い、受容体によって制御される細胞増殖の情報伝達機構を解明した。骨格筋以外の組織ではこの受容体は炎症反応を惹起することが知られていたが、筋細胞増殖ではそれとは異なる新規経路が関わっていることが示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

加齢や不活動による骨格筋の萎縮は、運動能力を低下させて生活の質を落とすだけでなく、種々の疾患を誘因するため、筋萎縮の原因を解明し、具体的な対抗策を講じることが求められている。筋幹細胞の増殖力を低下させる受容体の発見とその機能解析は、筋萎縮の新たな機序の解明につながる。特に受容体の場合は、拮抗する化合物が発見されれば、運動を模倣するような新薬や食品化合物の発見に結びつき、その波及効果は大きい。本研究では、筋萎縮を誘導する受容体の作用機序の一端を明らかにし、健康や医療に応用される可能性を示すことができた。