| 研究課題/領域番号 |
23K20665
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| 補助金の研究課題番号 |
21H00805 (2021-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2021-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分08030:家政学および生活科学関連
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| 研究機関 | お茶の水女子大学 |
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研究代表者 |
飯田 薫子 お茶の水女子大学, 基幹研究院, 教授 (50375458)
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| 研究分担者 |
坂本 友里 城西大学, 薬学部, 助教 (60815281)
馬橋 英章 お茶の水女子大学, 基幹研究院, 助教 (40785937)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
2024年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2023年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2022年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2021年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
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| キーワード | サルコペニア / 食事栄養療法 / 骨格筋 / 脂肪酸 / 酸化ストレス / 加齢 / 代謝異常 / 飽和脂肪酸 / アポトーシス / 筋細胞 / 肥満サルコペニア / 筋萎縮 / イソフラボン / 肥満 / 代謝障害 / 脂質代謝 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
サルコペニアは高齢者に多く見られる、全身の筋萎縮と筋力低下を呈する疾患である。主因は低栄養にあるとされ、食事のエネルギーや蛋白質の摂取量を増やすことが重要とされているが、その効果は限定的である。一方近年、高齢者の骨格筋では活性酸素や脂質が蓄積し、蛋白の分解などを介してサルコペニアを引き起こすという説が提唱されている。そこで本研究では培養細胞や動物モデルを用い、過剰な脂質やそれに伴う酸化ストレスが筋萎縮を引き起こす詳細な分子メカニズムを解明する。さらにそのメカニズムを制御しうる食事・栄養因子を探索し、生体においてその効果を検討することにより、サルコペニアに寄与しうる新たな食事療法の基盤をつくる。
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| 研究実績の概要 |
本年度は以下の成果を得た。
１）培養細胞での検討：これまで培養筋細胞に飽和脂肪酸であるパルミチン酸（PA）を負荷するとアポトーシスやミオシン重鎖（MHC）遺伝子の転写障害が生じることを確認してきた。本年度は、筋アポトーシスを抑制しうる食品因子の探索に着手した。アポトーシス誘導因子Baxのプロモーター領域を利用したレポーター遺伝子を作製し、マウス筋芽細胞株C2C12に導入し安定発現細胞株を樹立した。一方MHCの転写障害に関しては、PAがMHC遺伝子発現を制御する転写因子MyoDの転写活性を低下させることを明らかにした。さらにリン酸化部位であるセリン残基に変異を入れたMyoDの強制発現や、各種阻害剤を用い、PAによるMyoD活性低下にはprotein kinase Cによるリン酸化が関与することを明らかとした。
２）動物を用いた検討；①ミトコンドリアの主要酵素であるクエン酸合成酵素のヘテロ欠損マウス（CS-KO）および野生型マウスに低糖高脂肪食（LCHFD）を与えると、CS-KOの心臓では野生型と比べ、エネルギー代謝に関わる複数の遺伝子の発現が上昇すること、骨格筋ではその差は認められず、蛋白合成に関わるシグナルが減弱することを明らかにした。さらにこれらのマウスにアンジオテンシンを投与し心臓のエネルギー需要を増加させると、LCHFD摂取時と同様、CS-KOの心臓では野生型と比べエネルギー代謝に関わる複数の遺伝子の発現が上昇し、一方、骨格筋ではI型筋線維を中心とする筋萎縮が生じることを見出した。②食事誘導性肥満マウスに坐骨神経切除を施すことにより肥満サルコペニアモデルマウスの作成を行い、さらにイソフラボンの一種であるdaidzeinを投与し、その効果を検討した。この結果、daidzein投与群では、筋内の脂質量が減少し、神経切除によるI型筋線維の萎縮が軽減する傾向が認められた。
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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
細胞を用いた検討では、飽和脂肪酸によるミオシン転写阻害のメカニズムについて、PAがProtein kinase Cの 活性化を介して転写因子MyoDの転写活性を抑制することにより、筋構成タンパク質であるミオシンIIbの遺伝子発現を阻害することを明らかにした。これらの結果をまとめ、国際誌に発表した。
動物を用いた検討においては、ミトコンドリア機能低下モデルであるCSKOマウスにおいて、LCHFD摂取下で心臓の代謝関連遺伝子の発現増強が生じる一方、骨格筋では蛋白合成の抑制が生じることを明らかにした。また肥満サルコペニアモデルマウスを用いイソフラボンの一種であるdaidzeinを投与した結果、筋内の脂質蓄積や、I型筋線維の萎縮が軽減する可能性を見出した。これらの結果については、それぞれ国際誌、国内の研究報告書に発表した。
以上のように細胞・動物を用いた検討ともに、様々な新規知見を得ることができ、さらに得られた結果を研究論文として発表できたことなどから、計画の達成度は予定通り順調であると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究実績概要１）、２）について、項目毎に以下のように研究を推進していく。
●培養筋細胞を用いた実験: 本年度はレポーターアッセイを応用し、アポトーシスを培養上清の発光シグナルとして簡便に検出できる培養細胞系を構築した。次年度はこの細胞にポリフェノールを中心とした食品因子をPAと共に負荷し、シグナルを抑制しうる候補物質を広く探索していく。さらに得られた候補因子を細胞に負荷し、実際に筋芽細胞のアポトーシスを抑制するかを、メカニズムと合わせて検討していく。一方近年、サルコペニアの発症には筋ミトコンドリア障害が密接に関与することが明らかとなっている。そこで次年度は新たにミトコンドリア特異的autophagyであるmitophagyに着目する。蛍光検出による手法を用いて筋芽細胞C2C12におけるmitophagyの定量法を確立する。さらにPAをC2C12細胞に負荷し、mitophagyに促進的に働く可能性とその分子メカニズムを検討していく。
●動物を用いた実験: CSKOマウスにアンジオテンシン投与を行うとI型筋線維の萎縮をきたすことを明らかとした。そこで次年度は、その詳細なメカニズムを明らかとする。採取した筋組織を用いて、蛋白合成シグナル、炎症細胞浸潤、アポトーシス/オートファジーの有無、活性酸素種(ROS)定量などの項目を検討していく。また、肥満サルコペニアモデルの筋萎縮に対するdaidzeinの効果について、さらに詳細な検討を行う。これまでと同様の手法で肥満サルコペニアモデルマウスを作成しdaidzeinを継続的に摂取させ、得られた筋組織を用い、炎症・アポトーシス・栄養代謝・筋萎縮に関連する遺伝子発現やシグナルタンパク質の変化、組織学的評価（HE染色や筋繊維タイプ別染色）等の検討を行うことを予定している。
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