骨格筋量調節に対するAMPKの役割の解明

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12J03899
• 研究機関: 豊橋創造大学
• 研究代表者: 江川 達郎 豊橋創造大学, 保健医療学部, 特別研究員(PD)
• キーワード: AMPキナーゼ / 熱ショックタンパク質 / p70S6K / MuRF1 / 筋肥大 / 筋萎縮 / 骨格筋

研究概要

本年度はAMPK-HSP72経路による筋肥大の抑制が、タンパク質合成経路の抑制を介したものであるのか、あるいはタンパク質分解経路の亢進を介したものであるのかについて明らかにするために検討を行った。タンパク質合成経路への影響はAktおよびp70 S6 Kinase (p70S6K)、タンパク質分解経路への影響はmuscle-specific RING-finger1 (MuRF1)の動態により評価した。AMPK活性化剤であるAICARを含有した培地中で、分化させたマウス由来筋芽細胞(C2C12)をインキュベート(0.5mM、24h)したところ、Akt活性の指標であるAktSer473リン酸化は変化しなかったが、p70S6K活性の指標であるp70S6KThr389リン酸化が減少した。またp70S6Kリン酸化減少は、RNA干渉法を用いてAMPKタンパク質発現を80%ノックダウンさせた細胞では緩和された。一方、HSP72タンパク質発現を70%ノックダウンさせた細胞では、AICAR刺激によるp70S6Kリン酸化減少は不変であった。AICAR刺激による筋肥大の抑制はAMPKあるいはHSP72のいずれを消失させた細胞においても緩和された。AICAR刺激によりMuRF1mRNA発現が増加し、この増加はAMPKをノックダウンさせた細胞では惹起されなかった。またHSP72をノックダウンした細胞においてもAICAR刺激によるMuRF1 mRNA発現の増加は見られなかった。以上から、AMPK-HSP72経路を介した筋肥大の抑制に、タンパク質合成経路の抑制は関与しておらず、タンパク質分解経路のシグナル亢進が関与している可能性が示唆された。上記研究の結果は、AMPKが筋量を調節するメカニズムについて、AMPK-HSP72axisを介したタンパク質分解経路の調節機構が存在していることを明らかにしたものである。また上記に加え、骨格筋特異的にAMPK活性を低下させた遺伝子組み換えマウス(AMPK-DN)を用いた検討を平行して行っており、現在までのところ、AMPK-DNマウスでは後肢懸垂処置による廃用性筋萎縮進行が抑制されるという結果を得ている。

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

本年度は、研究計画に記載した動物実験の検討が進行し、仮説に沿った結果が出ている。また、培養細胞を用いた検討により、メカニズムの解明も進んでおり、順調に研究が進展していると考える。

今後の研究の推進方策

引き続き、生体を用いた検討を進行し、培養細胞にて明らかになった結果を基盤に、AMPKによる骨格筋量調節のメカニズムを詳細に解明していく。

研究成果

• [雑誌論文] AICAR-induced activation of AMPK negatively regulates myotube hypertrophy through HSP72-mediated pathway in C2C12 skeletal muscle cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Egawa T. Ohno Y, Goto A, Ikuta A, Suzuki M, Ohira T, Yokoyama S, Sugiura T, Ohira Y, Yoshioka T, Goto K
  • 雑誌名: Am J Physiol Endo Metabo 巻: 306 ページ: E344-354
  • DOI: 10.1152/ajpendo.00495.2013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Activation of 5'AMP-activated protein kinase in skeletal muscle by exercise and phytochemicals (2014)
  • 著者名/発表者名: Egawa T, Tsuda S, Oshima R, Goto K, Hayashi T
  • 雑誌名: J Phys Fitness Sports Med 巻: 3 ページ: 55-64
  • DOI: 10.7600/jpfsm.3.55
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regeneration of injured skeletal muscle in heat shock transcriptional factor 1-null mice (2013)
  • 著者名/発表者名: Nishizawa S, Koya T, Ohno Y ; Goto A, Ikuita A, Suzuki M, Ohira T, Egawa T, Nakai A, Sugiura T, Ohira Y, Yoshioka T, Bepp u M, Goto K
  • 雑誌名: Physiol Rep 巻: 1 ページ: e00071
  • DOI: 10.1002/phy2.71,2013
  • 査読あり
• [雑誌論文] AICAR stimulation metabolome-widely mimics electrical contraction in isolated rat epitrochlearis muscle (2013)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto L, Egawa T, Oshima R, Kurogi E, Tomida Y, Tsuchiya K, Hayashi T
  • 雑誌名: Am J Physiol Cell Physiol 巻: 306 ページ: C1214-1222
  • DOI: 10.1152/ajpcell.00162.2013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heat shock transcriptional factor 1-deficiency attenuates overloading-associated hypertrophy of mouse soleus muscle (2013)
  • 著者名/発表者名: Koya T, Nishizawa S, Ohno Y, Goto A, Ikuita A, Suzuki M, Ohira T, Egawa T, Nakai A, Sugiura T, Ohira Y, Yoshioka T, Bepp u M, Goto K
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 8 ページ: e77788
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0077788,2013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Up-regulation of adiponectin expression in antigravitational soleus muscle in response to unloading followed by reloading, and functional overloading in mice (2013)
  • 著者名/発表者名: Goto A, Ohno Y, Ikuta A, Suzuki M., Ohira T., Egawa T., Sugiura T, Yoshioka T, Ohira Y, Goto K
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 8 ページ: e81929
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0081929,2013
  • 査読あり
• [学会発表] 荷重除去により萎縮したマウス足底筋におけるangiopoietin1とTie-2発現応答 (2013)
  • 著者名/発表者名: 生田旭洋、江川達郎、鈴木美穂、大野善隆、杉浦崇夫、大平充宣、吉岡利忠、後藤勝正
  • 学会等名: 第59回日本宇宙航空環境医学会大会
  • 発表場所: 川崎医療福祉大学(岡山県)
  • 年月日: 2013-11-23
• [学会発表] Effects of Hindlimb Unloading on the Expressions of Angiopoietin1 and Tie-2 in Mouse Skeletal Muscles (2013)
  • 著者名/発表者名: Ikuta A, Goto A, Suzuki M, Ohira T, Egawa T, Ohno Y, Sugiura T, Ohira Y, Yoshioka T, Goto K
  • 学会等名: Join Meeting of 29th American Society for Gravitational and Space Research and 5th International Symposium for Physical Sciences in Space
  • 発表場所: Orland, FL, USA
  • 年月日: 2013-11-05
• [学会発表] Responses of Circulating MicroRNAs to Hindlimb Unloading and Reloading in Mice (2013)
  • 著者名/発表者名: Suzuki M, Ohno Y, Ikuta A, Egawa T, Yokoyama S, Goto A, Ohira T, Sugiura T, Ohira Y, Yoshioka T, Goto K
  • 学会等名: Join Meeting of 29th American Society for Gravitational and Space Research and 5th International Symposium for Physical Sciences in Space
  • 発表場所: Orland, FL, USA
  • 年月日: 2013-11-05
• [学会発表] レスベラトロールによる骨格筋グリコーゲン合成と蛋白質合成の抑制 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大島里詠子、津田諭志、江川達郎、林逮也
  • 学会等名: 第34回日本肥満学会
  • 発表場所: 東京国際フォーラム(東京都)
  • 年月日: 2013-10-12
• [学会発表] カフェインによる骨格筋収縮時のAMPキナーゼ活性化および糖輸送活性に及ぼす影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 津田諭志、江川達郎、大島里詠子、林逮也
  • 学会等名: 第34回日本肥満学会
  • 発表場所: 東京国際フォーラム(東京都)
  • 年月日: 2013-10-12
• [学会発表] カフェインが収縮時の骨格筋AMPキナーゼ活性化および糖輸送活性に及ぼす影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 津田諭志、江川達郎、木谷一登、大島里詠子、林達也
  • 学会等名: 第68回日本体力医学会大会
  • 発表場所: 日本教育会館(東京都)
  • 年月日: 2013-09-21
• [学会発表] 時計遺伝子clockの発現低下による骨格筋細胞の分化抑制 (2013)
  • 著者名/発表者名: 横山真吾、江川達郎、唐柳林、大野善隆、後藤勝正
  • 学会等名: 第68回日本体力医学会大会
  • 発表場所: 日本教育会館(東京都)
  • 年月日: 2013-09-21
• [学会発表] 骨格筋に発現するangiopietin1およびTie-2と骨格筋量の変化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 生田旭洋、江川達郎、大野善隆、後藤勝正
  • 学会等名: 第68回日本体力医学会大会
  • 発表場所: 日本教育会館(東京都)
  • 年月日: 2013-09-21
• [学会発表] Heat shock protein 7? 2発現抑制を介したAMPKによるmyogenesis阻害作用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 江川達郎、大野善隆、後藤亜由美、杉浦崇夫、大平充宣、吉岡利忠、後藤勝正
  • 学会等名: 第68回日本体力医学会大会
  • 発表場所: 日本教育会館(東京都)
  • 年月日: 2013-09-21
• [学会発表] HSPs依存性のAMPキナーゼ活性化による筋形成阻害 (2013)
  • 著者名/発表者名: 後藤勝正、江川達郎
  • 学会等名: 第14回GGA・HSP勉強会
  • 発表場所: 東京ステーションコンファレンス(東京都)
  • 年月日: 2013-08-31
• [学会発表] AMPK inhibits myogenesis through a HSP72-dependent mechanism in C2C12 myotubes (2013)
  • 著者名/発表者名: Egawa T, Ohno Y, Goto A, Ikuta A, Suzuki M, Ohira T, Koya T , Nishizawa S, Sugiura T, Ohira Y, Yoshioka T, Goto K
  • 学会等名: 第34回国際重力生理学会
  • 発表場所: 穂の国とよはし芸術劇場(愛知県)
  • 年月日: 2013-06-24
• [学会発表] Loading-Associated Changes in the Expression Level of Clock in Mouse Skeletal Muscle (2013)
  • 著者名/発表者名: Goto A, Ohno Y, Egawa T, Ikuta A, Ohira T, Suzuki M, Sugiura T, Ohira Y, Yoshioka T, Goto K
  • 学会等名: 第34回国際重力生理学会
  • 発表場所: 穂の国とよはし芸術劇場(愛知県)
  • 年月日: 2013-06-24
• [学会発表] Mechanical Loading-Associated Changes of Membrane Protein expression in Mouse Skeletal Muscle (2013)
  • 著者名/発表者名: Ohno Y, Egawa T, Ikuta A, Goto A, Sugiura T, Ohira Y, Yoshioka T, Goto K
  • 学会等名: 第34回国際重力生理学会
  • 発表場所: 穂の国とよはし芸術劇場(愛知県)
  • 年月日: 2013-06-24
• [学会発表] カフェインによる培養骨格筋細胞の分化抑制作用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 江川達郎、大野善隆、後藤亜由美、後藤勝正
  • 学会等名: 第67回日本栄養・食糧学会大会
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知県)
  • 年月日: 2013-05-26
• [学会発表] マウス骨格筋の萎縮と再成長に伴うマイクロRNAの応答 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木美穂、大野善隆、後藤亜由美、生田旭洋、江川達郎、後藤勝正
  • 学会等名: 第48回日本理学療法学術大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(愛知県)
  • 年月日: 2013-05-25
• [学会発表] メトホルミンはラット骨格筋のAMPキナーゼを急性的に活性化する (2013)
  • 著者名/発表者名: 大島里詠子、山田麻友美、荻野陽平、津田諭志、江川達郎、林達也
  • 学会等名: 第56回日本糖尿病学会年次学術集会
  • 発表場所: ホテル日航熊本(熊本県)
  • 年月日: 2013-05-18
• [学会発表] 筋萎縮誘発糖尿病ラットにおけるジストロフィン発現量の変化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 江川達郎、増田慎也、後藤勝正、林達也
  • 学会等名: 第56回日本糖尿病学会年次学術集会
  • 発表場所: ホテル日航熊本(熊本県)
  • 年月日: 2013-05-17
• [学会発表] カフェインは収縮による骨格筋AMPキナーゼ活性化を増強する (2013)
  • 著者名/発表者名: 津田諭志、江川達郎、木谷一登、大島里詠子、林達也
  • 学会等名: 第56回日本糖尿病学会年次学術集会
  • 発表場所: ホテル日航熊本(熊本県)
  • 年月日: 2013-05-17
• [備考]
  • URL: https://sites.google.com/site/tatsuroegawa