| 研究課題/領域番号 |
23K10947
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分59040:栄養学および健康科学関連
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| 研究機関 | 近畿大学 |
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研究代表者 |
大平 宇志 近畿大学, 医学部, 助教 (40633532)
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| 研究分担者 |
梶 博史 近畿大学, 医学部, 教授 (90346255)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2025年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2024年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 非荷重 / マウス / 骨格筋 / 筋萎縮 / 組織線溶 / 線溶系 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
線溶系に関係する因子は血管内だけでなく血管外でも機能し、骨格筋の肥大や損傷からの再生過程においても重要な役割を担うことが知られている。しかし、骨格筋の廃用に伴う形態的・機能的特性変化への線溶系の関わりについては不明である。そこで、本研究では非荷重環境で飼育した野生型マウスの骨格筋における線溶系関連因子の発現量および活性の変化について解析するとともに、野生型マウスと各種線溶系関連因子の遺伝子欠損マウスを非荷重環境で飼育することにより生じる骨格筋の形態的および機能的特性変化を比較し、廃用性運動器機能低下を予防する上で線溶系関連因子を標的とした新規薬剤が有効である可能性についても検証する。
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| 研究実績の概要 |
国際宇宙ステーション内の微小重力または人工1-g環境で30日間飼育したマウスのヒラメ筋および腓腹筋のプロテオミクス解析を実施し、微小重力環境飼育により萎縮した両筋においてPlasminogen（Plg）が有意に増加することを明らかにした。Plgは線溶系の重要因子であり、線溶系関連因子は血管内のみならず血管外でも機能し、骨格筋の肥大や損傷からの再生過程においても重要な役割を果たすことが報告されている。しかし、線溶系と非荷重に伴う骨格筋の萎縮の関係は不明であった。そこで、Plg遺伝子欠損マウスと野生型マウスを21日間後肢懸垂飼育したところ、Plg遺伝子欠損マウスでは後肢筋の萎縮がより顕著に生じ、ヒラメ筋に比べて非荷重の影響を受けにくいとされる腓腹筋がより萎縮していることを見いだした。その後、非荷重環境下においてPlgが腓腹筋の萎縮を軽減させるメカニズムを追究し、後肢懸垂飼育したPlg遺伝子欠損マウスの腓腹筋ではオートファジー関連因子の発現が増加しており、オートファジー・リソソーム系によるタンパク分解が野生型マウスよりも亢進されていることを示唆する結果を得た。一方、非荷重に伴うユビキチンリガーゼ（Atrogin-1、MuRF1）の遺伝子発現の亢進についてはPlg遺伝子欠損マウスと野生型マウスで差がなかったことから、ユビキチン・プロテアソーム系によるタンパク質分解にPlgが関与する可能性は低いと考えられる。また、タンパク質合成に関わるAkt-mTOR経路については両マウスにおいて後肢懸垂飼育の影響はなかった。以上の結果から、非荷重環境下でPlgは腓腹筋におけるオートファジー・リソソーム系によるタンパク質分解亢進を部分的に抑制することにより、筋量減少に対して抑制的な作用を示す可能性が考えられる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
国際宇宙ステーション内の微小重力または人工1-g環境で30日間飼育したマウスのヒラメ筋および腓腹筋のプロテオミクス解析の結果から、微小重力環境で飼育したマウスの両筋においてPlgが有意に増加していることに着目し、Plg遺伝子欠損マウスと野生型マウスを用いて21日間の後肢懸垂飼育実験を行った。その結果、Plgは非荷重環境で飼育したマウスの腓腹筋においてオートファジー・リソソーム系によるタンパク質分解亢進を部分的に抑制することにより、筋量減少に対して抑制的な作用を示す可能性が示唆された。
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| 今後の研究の推進方策 |
Plg遺伝子欠損マウスと野生型マウスを21日間後肢懸垂飼育した結果、Plg遺伝子欠損マウスでは腓腹筋がより萎縮することを確認した。この結果から、Plg遺伝子欠損は、非荷重環境における骨格筋とその他の臓器の連関にも何らかの影響を及ぼす可能性が考えられる。したがって、骨格筋から分泌され骨代謝制御にも関わることが報告されているマイオカイン（IGF-1、Irisin、Follistatin、FGF2、Osteoglycin、Myostatin、TGF-β、IL-6等）の発現解析を行い、Plg遺伝子欠損が非荷重環境におけるマウス生体内での筋骨連関に及ぼす影響を評価する。
また、Plg遺伝子欠損マウスと野生型マウスの腓腹筋における線溶系関連因子の発現解析の結果、通常飼育群と後肢懸垂群のどちらにおいてもPlg遺伝子欠損マウスでは野生型マウスに比べて線溶系に対する抑制因子であるPlasminogen activator inhibitor-1 (Pai-1)の遺伝子発現が亢進していることが確認された。この結果から、Plg遺伝子欠損マウスでは、Pai-1の発現亢進が非荷重環境下における腓腹筋の萎縮を加速させた可能性も考えられる。したがって、Pai-1の発現亢進が骨格筋の特性変化に及ぼす影響を追究するため、マウスの骨格筋においてPai-1の発現を亢進させることが報告されている、加齢や坐骨神経切除、協同筋切除モデルに対する骨格筋の応答をPai-1遺伝子欠損マウスと野生型マウスで比較する実験を行う。
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