サルコペニアの治療戦略開発にむけた新規筋衛星細胞発現遺伝子R3hdmlの機能解析

2017 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 16K09229
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 竹本 稔 千葉大学, 大学院医学研究院, 特任教授 (60447307)
• 研究分担者: 石川 崇広 千葉大学, 医学部附属病院, 特任助教 (00749426) ; 横手 幸太郎 千葉大学, 大学院医学研究院, 教授 (20312944)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 骨格筋 / サルコペニア / 筋衛生細胞

研究実績の概要

本研究計画の目的は我々が同定した、筋衛星細胞発現遺伝子R3hdmlの機能解析を通して、骨格筋の分化・再生メカニズムの理解を深め、サルコペニアの新たな介入方法開発の為の研究基盤を確立することにある。計画している具体的な研究項目は以下の事項である。
① R3hdml KOの骨格筋における表現型解析を通じて骨格筋分化機構の理解を深める。②骨格筋の再生メカニズムとR3hdmlとの関連を解析する目的で、R3hdml KOマウスに加齢、筋障害、肥満を惹起した際の表現型を野生型と比較する。さらにそれぞれのモデルから筋衛星細胞を単離し、増殖・分化能を野生型と比較検討する。③ 治療応用へと繋げるために、R3hdmlを筋肉に過剰発現したさいに、筋障害や肥満における骨格筋に対する効果を解析する、等である。本研究はマウスを用いたin vivo の検討と単離細胞を用いたin vitro の研究に大きく分けることができる。
【1. 生理学的な条件下におけるR3hdmlの発現、骨格筋の発達、機能の解析-in vivo-】これまでの検討では生後20週のR3hdml KOマウスの骨格筋重量は野生型に比し有意に軽いことを明らかにしている。本年は生直後、生後14週、1か月、半年、1年、2年における骨格筋重量、筋組織 （大腿四頭筋、腓腹筋）の変化をH&E染色で検討し、野生型に比してR3hdml KOマウスでは骨格筋の分化が遅延していること明らかにした。
【2. 筋障害・再生モデルにおけるR3hdmlの発現、骨格筋の発達、機能の解析-in vivo-】野生型とR3hdml KOマウスを用いて、10mMのCTX (0.9% NaCl溶液100μl)を腓腹筋に注射を行い、経時的な組織学変化、遺伝子変化を検討した所、R3hdml KOマウスでは骨格筋の再生が遅延していることを明らかにした。

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

本年度は計画通りにR3hdml KOの骨格筋における過剰発現の表現型を明らかにすることができた。

今後の研究の推進方策

計画書に則り、平成30年度以降もin vitroの下記の実験を継続する。
【3. R3hdml欠損による筋衛星細胞に対する影響に関する解析 -in vitro-】
定常状態からの細胞の回収: 野生型ならびにR3hmdl KOマウス骨格筋から筋衛星細胞をCD31- (内皮細胞マーカー), CD45-　(汎血球マーカー), SM/C-2.6＋ (衛星細胞マーカー)を指標に、筋衛星細胞をフローサイトメトリーを用いて回収して、その増殖能・分化能を検討する。この検討によりR3hdmlの有無が筋衛星細胞の分化にどのように影響するのかが明らかになる。また間葉系前駆細胞（CD31-, CD45-, SM/C-2.6-)と筋衛星細胞との相互作用がそれぞれの細胞の分化に影響しあうことが報告されており (Nat Cell Biol. 2009)、野生型筋衛星細胞+野生型間葉系前駆細胞、野生型筋衛星細胞+R3hdmlKO間葉系前駆細胞、R3hdmlKO筋衛星細胞+野生型間葉系前駆細胞, R3hdmlKO筋衛星細胞+ R3hdmlKO間葉系前駆細胞との4つの組み合わせでのそれぞれの細胞分化に対する影響を検討する。この検討によって、R3hdmlの骨格筋内細胞間の分化に関する相互作用が明らかとなる。
筋障害モデルからの細胞の回収: R3hdmlの欠損による間葉系前駆細胞、筋衛星細胞に対する影響を検討する目的で、2.の筋障害後に筋衛星細胞を上記のようにフローサイトメトリーにて回収して、その遺伝子発現をAffymetrix社のGeneChipもしくは次世代型シークエンサーを用いて検討する。この検討により、筋障害時にR3hdml欠損することによる筋衛星細胞に対する影響が遺伝子レベルで明らかになるとともに、R3dhmlの細胞内シグナルが明らかとなる。

研究成果

• [雑誌論文] Serum podocalyxin levels correlate with carotid intima media thickness, implicating its role as a novel biomarker for atherosclerosis (2018)
  • 著者名/発表者名: Shoji M, Takemoto M, Kobayashi K, Shoji T, Mori S, Sagara JI, Kurosawa H, Hirayama Y, Sakamoto K, Ishikawa T, Koshizaka M, Maezawa Y, Yokote K
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 8 ページ: 245
  • DOI: 10.1038/s41598-017-18647-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Continuous glucose monitoring reveals hypoglycemia risk in elderly patients with type 2 diabetes mellitus (2018)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa T, Koshizaka M, Maezawa Y, Takemoto M, Tokuyama Y, Saito T, Yokote K
  • 雑誌名: J Diabetes Investig 巻: 9 ページ: 69-74
  • DOI: 10.1111/jdi.12676
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Elevation of autoantibody level against PDCD11 in patients with transient ischemic attack (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Y、Wang H、Hiwasa T、Machida T、Kobayashi E、Mine S、Tomiyoshi G、Nakamura R、Shinmen N、Kuroda H、Takizawa H、Kashiwado K、Kamitsukasa I、Shin H、Wada T、Aotsuka A、Nishi E、Ohno M、Takemoto M、Yokote K、Takahashi S、Matsushima J、Zhang Xiao-Meng、Takiguchi M、Iwadate Y
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: 9 ページ: 8836-8848
  • DOI: 10.18632/oncotarget.23653
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Association of serum levels of antibodies against MMP1, CBX1, and CBX5 with transient ischemic attack and cerebral infarction (2017)
  • 著者名/発表者名: Wang H,Zhang X-M,Tomiyoshi G,Nakamura R,Shinmen N,Kuroda H,Kimura R,Mine S,Kamitsukasa I,Wada T,Aotsuka A,Yoshida Y,Kobayashi E,Matsutani T,Iwadate Y,Sugimoto K,Mori M,Uzawa A,Muto M,Kuwabara S,Takemoto M,Kobayashi K,Kawamura H,Ishibashi R,Yokote K,Ohno M,
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: 9 ページ: 5600-5613
  • DOI: 10.18632/oncotarget.23789
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The clinical characteristics of Asian patients with classical-type Hutchinson?Gilford progeria syndrome (2017)
  • 著者名/発表者名: Sato-Kawano Nanae、Takemoto Minoru、Okabe Emiko、Yokote Koutaro、Matsuo Muneaki、Kosaki Rika、Ihara Kenji
  • 雑誌名: J Hum Genet 巻: 62 ページ: 1031～1035
  • DOI: 10.1038/jhg.2017.90
  • 査読あり
• [雑誌論文] Werner syndrome: a model for sarcopenia due to accelerated aging (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamaga Masaya、Takemoto Minoru、Shoji Mayumi、Sakamoto Kenichi、Yamamoto Masashi、Ishikawa Takahiro、Koshizaka Masaya、Maezawa Yoshiro、Kobayashi Kazuki、Yokote Koutaro
  • 雑誌名: Aging 巻: 9 ページ: 1738-1744
  • DOI: 10.18632/aging.101265
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Laparoscopic Sleeve Gastrectomy Resolves Low GHRP-2-Stimulated Growth Hormone Levels in Obese Patients (2017)
  • 著者名/発表者名: Ohara Emi、Tokuyama Hirotake、Kitamoto Takumi、Kitahara Aya、Hayashi Aiko、Hayashi Hideki、Takemoto Minoru、Yokote Koutaro
  • 雑誌名: Obesity Surgery 巻: 27 ページ: 2214～2217
  • DOI: 10.1007/s11695-017-2769-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Femoral osteoporosis is more common than lumbar osteoporosis in patients with Werner syndrome (2017)
  • 著者名/発表者名: Mori Seijiro、Zhou Heying、Yamaga Masaya、Takemoto Minoru、Yokote Koutaro
  • 雑誌名: Geriatr Gerontol Int. 巻: 17 ページ: 854～856
  • DOI: 10.1111/ggi.12960
  • 査読あり
• [雑誌論文] Efficacy and safety of ipragliflozin and metformin for visceral fat reduction in patients with type 2 diabetes receiving treatment with dipeptidyl peptidase-4 inhibitors in Japan: a study protocol for a prospective, multicentre, blinded-endpoint phase IV randomised controlled trial (PRIME-V study) (2017)
  • 著者名/発表者名: Koshizaka Masaya、Ishikawa Ko、Ishikawa Takahiro、Kobayashi Kazuki、Takemoto Minoru、Horikoshi Takuro、Shimofusa Ryota、Takahashi Sho、Nagashima Kengo、Sato Yasunori、Tatsuno Ichiro、Terano Takashi、Hashimoto Naotake、Kuribayashi Nobuichi、Uchida Daigaku、Yokote Koutaro
  • 雑誌名: BMJ Open 巻: 7 ページ: e015766～e015766
  • DOI: 10.1136/bmjopen-2016-015766
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Recent Trends in WRN Gene Mutation Patterns in Individuals with Werner Syndrome (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamaga Masaya、Takemoto Minoru、Takada-Watanabe Aki、Koizumi Naoko、Kitamoto Takumi、Sakamoto Kenichi、Ishikawa Takahiro、Koshizaka Masaya、Maezawa Yoshiro、Yokote Koutaro
  • 雑誌名: J Am Geriatr Soc 巻: 65 ページ: 1853～1856
  • DOI: 10.1111/jgs.14906
  • 査読あり
• [雑誌論文] Outcomes of laparoscopic sleeve gastrectomy in elderly obese Japanese patients (2017)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Aiko、Maeda Yukari、Takemoto Minoru、Tokuyama Hirotake、Koide Hisashi、Kitahara Aya、Hayashi Hideki、Kitamoto Takumi、Yamaga Masaya、Kobayashi Kazuki、Yokote Koutaro
  • 雑誌名: Geriatr Gerontol Int. 巻: 17 ページ: 2068～2073
  • DOI: 10.1111/ggi.13022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sitagliptin but not alpha glucosidase inhibitor reduced the serum soluble CD163, a marker for activated macrophage, in individuals with type 2 diabetes mellitus (2017)
  • 著者名/発表者名: Hattori Akiko、Takemoto Minoru、Tokuyama Hirotake、Koshizaka Masaya、Yokote Koutaro
  • 雑誌名: Diabetes Res Clin Pract. 巻: 126 ページ: 138～143
  • DOI: 10.1016/j.diabres.2017.02.010
  • 査読あり
• [学会発表] R3h domain containing-like (R3hdml) has pivotal roles in skeletal muscle development and regeneration (2017)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto K, Takemoto M, Furuichi Y, Takahashi M, Akimoto Y, Yamamoto M, Ishikawa T, Shimizu T, Manabe Y, Fujii N, Maezawa Y, Betsholtz C, Yokote K.
  • 学会等名: American Diabetes Association (ADA) 77th Scientific Sessions
  • 国際学会
• [学会発表] R3h domain containing-like (R3hdml) has crucial roles in skeletal muscle development and regeneration through the regulation of satellite cell proliferation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto K, Takemoto M, Furuichi Y, Takahashi M, Akimoto Y, Yamamoto M, Ishikawa T, Shimizu T, Manabe Y, Fujii N, Maezawa Y, Yokote K.
  • 学会等名: Keystone Symposia - Aging and Mechanisms of Aging-Related Disease.
  • 国際学会
• [学会発表] 新規遺伝子R3hdmlの骨格筋分化再生における機能解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 坂本 憲一、竹本 稔、古市 泰郎、高橋 恵、秋元 義弘、山本 雅、石川 崇広、前澤 善朗、清水 孝彦、眞鍋 康子、藤井 宣晴、横手 幸太郎
  • 学会等名: 日本糖尿病学会年次学術集会・第60回
• [学会発表] 新規骨格筋発現遺伝子R3hdmlは筋衛星細胞の増殖能を制御し、骨格筋の分化再に関わる (2017)
  • 著者名/発表者名: 坂本 憲一、竹本 稔、古市 泰郎、高橋 恵、秋元 義弘、山本 雅、石川 崇広、前澤 善朗、清水 孝彦、眞鍋 康子、藤井 宣晴、横手 幸太郎
  • 学会等名: 日本臨床分子医学会学術集会・第54回