脂肪蓄積による筋と骨のネットワーク破綻メカニズムの解明

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16K08534
• 研究機関: 近畿大学
• 研究代表者: 河尾 直之 近畿大学, 医学部, 講師 (70388510)
• 研究分担者: 梶 博史 近畿大学, 医学部, 教授 (90346255)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 脂肪 / 筋骨連関 / アディポカイン / メカニカルストレス

研究実績の概要

超高齢化社会を迎えた本邦において、骨粗鬆症や筋量と筋機能の両方が低下するサルコペニアへの対応が臨床的に喫緊の問題となっている。近年、骨粗鬆症とサルコペニアの病態が、筋内・骨髄内を含む脂肪組織の増加によって悪化することが示唆されており、その機序の解明が強く望まれている。また、筋と骨の相互作用機構が注目されてきたが、その生理的・病態生理的役割は未だ不明である。今回の研究では、脂肪組織が筋組織と骨代謝におよぼす影響とその機序について、メカニカルストレスによって誘導される筋と骨のネットワーク機構の視点から明らかにすることを目的とする。これまでに、後肢のメカニカルストレス免除によって減少した筋量と骨量の再荷重による回復に及ぼす肥満の影響について検討し、肥満は再負荷による下腿筋量、腓腹筋重量、筋力、脛骨海綿骨密度の回復を促進することを見出している。今年度は、腓腹筋、ヒラメ筋、皮下脂肪、内臓脂肪において、肥満による筋量と骨量の回復に寄与する体液性因子について検討した。内臓脂肪および皮下脂肪におけるアディポカイン発現解析において、再荷重後の肥満マウスでは対照群と比較してレプチン、MCP-1の発現量に有意な増加が見られた。実験に用いたマウス検体での単相関分析の結果、骨密度回復率とレプチン発現量との間でのみ有意な正相関を示した。さらに、再荷重後の肥満マウスでは、血中レプチン濃度の有意な増加がみられ、血中レプチン濃度は、脛骨海綿骨密度、全身筋量、握力の回復率と有意な正相関を示した。一方、ヒラメ筋および腓腹筋での筋と骨のネットワークに関連する因子の発現レベルと骨密度との間には有意な相関はなかった。以上より、肥満は非荷重によって減少した骨量、筋力、筋量の再荷重による回復を促進させることが示唆された。さらに、アディポカインとしてのレプチンが肥満による筋と骨の回復促進に寄与するものと考えられた。

研究成果

• [雑誌論文] Plasminogen activator inhibitor-1 deficiency suppresses osteoblastic differentiation of mesenchymal stem cells in mice. (2019)
  • 著者名/発表者名: Takafuji Y, Tatsumi K, Ishida M, Kawao N, Okada K, Matsuo O, Kaji H.
  • 雑誌名: J Cell Physiol. 巻: 234 ページ: 9687-9697
  • DOI: 10.1002/jcp.27655.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Serpina3n, Dominantly Expressed in Female Osteoblasts, Suppresses the Phenotypes of Differentiated Osteoblasts in Mice. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ishida M, Kawao N, Okada K, Tatsumi K, Sakai K, Nishio K, Kaji H.
  • 雑誌名: Endocrinology. 巻: 159 ページ: 3775-3790
  • DOI: 10.1210/en.2018-00639.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plasminogen activator inhibitor-1 is involved in interleukin-1β-induced matrix metalloproteinase expression in murine chondrocytes. (2018)
  • 著者名/発表者名: Moritake A, Kawao N, Okada K, Ishida M, Tatsumi K, Matsuo O, Akagi M, Kaji H.
  • 雑誌名: Mod Rheumatol. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1080/14397595.2018.1525018.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles of plasminogen in the alterations in bone marrow hematopoietic stem cells during bone repair. (2018)
  • 著者名/発表者名: Okada K, Kawao N, Tatsumi K, Ishida M, Takafuji Y, Kurashimo S, Okumoto K, Kojima K, Matsuo O, Kaji H.
  • 雑誌名: Bone Rep. 巻: 8 ページ: 195-203
  • DOI: 10.1016/j.bonr.2018.04.005.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of Macrophages and Plasminogen Activator Inhibitor-1 in Delayed Bone Repair in Diabetic Female Mice. (2018)
  • 著者名/発表者名: Shimoide T, Kawao N, Tamura Y, Okada K, Horiuchi Y, Okumoto K, Kurashimo S, Ishida M, Tatsumi K, Matsuo O, Kaji H.
  • 雑誌名: Endocrinology. 巻: 159 ページ: 1875-1885
  • DOI: 10.1210/en.2018-00085.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles of Irisin in the Linkage from Muscle to Bone During Mechanical Unloading in Mice. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kawao N, Moritake A, Tatsumi K, Kaji H.
  • 雑誌名: Calcif Tissue Int. 巻: 103 ページ: 24-34
  • DOI: 10.1007/s00223-018-0387-3.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of hypergravity on gene levels in anti-gravity muscle and bone through the vestibular system in mice. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kawao N, Morita H, Nishida K, Obata K, Tatsumi K, Kaji H.
  • 雑誌名: J Physiol Sci. 巻: 68 ページ: 609-616
  • DOI: 10.1007/s12576-017-0566-4.
  • 査読あり
• [学会発表] Roles of macrophages and PAI-1 in diabetic delayed bone repair in female mice. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kawao N,Shimoide T,Tamura Y,Okada K, Okumoto K, Kurashimo S,Horiuchi Y, Tatsumi K, Matsuo O,Kaji H.
  • 学会等名: 9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies.
  • 国際学会
• [学会発表] メカニカルストレスが筋・骨連関に及ぼす影響におけるアイリシンの役割． (2018)
  • 著者名/発表者名: 河尾直之、森竹章公、辰巳公平、石田昌義、高藤義正、梶 博史．
  • 学会等名: 第36回日本骨代謝学会学術集会
• [学会発表] 変形性膝関節症病態の軟骨下骨減少におけるPAI-1の役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 河尾直之、森竹章公、岡田清孝、奥本勝美、辰巳公平、松尾 理、赤木將男、梶 博史．
  • 学会等名: 第40回日本血栓止血学会学術集会
• [備考] 近畿大学 医学部 再生機能医学講座
  • URL: https://www.med.kindai.ac.jp/physio2/index.html