超音波照射による骨格筋・脂肪由来エクソソームの糖尿病性微小血管障害に対する効果

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H03989
• 研究機関: 名古屋女子大学
• 研究代表者: 近藤 浩代 名古屋女子大学, 健康科学部, 准教授 (50333183)
• 研究分担者: 藤野 英己 神戸大学, 保健学研究科, 教授 (20278998) ; 前重 伯壮 神戸大学, 保健学研究科, 助教 (90617838)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 微小血管 / 糖尿病 / エクソソーム / 骨格筋 / 超音波

研究実績の概要

糖尿病における骨格筋の血管障害は重症化に関連し高齢化社会に大きな影響を及ぼしている。本研究課題では超音波照射により骨格筋細胞や脂肪細胞から放出されるエクソソームの存在と作用を明らかにし，糖尿病モデルの骨格筋の微小血管障害に対する効果とエクソソームを介した作用効果を検証することを目的とした。　糖尿病の合併症において，組織の微小血管は異常な形態を形成し，血管退行へと進行することを見出し報告した。血管新生抑制に関連する因子やマイクロRNA，慢性微小炎症に関する因子を解析し，エクソソームを介した超音波の効果を評価する。これらの評価から糖尿病性微小血管障害に対するエクソソームによる超音波の影響を検証する。
骨格筋細胞に超音波を照射して，放出されたエクソソームを検出し，各種の条件検討を行った。分化した筋管細胞に超音波を照射して回収した上清から複数の方法によってエクソソーム抽出を検討した。また，ナノトラッキング解析にて得られたエクソソームの量について検討したところ，2-3倍の増加が検出された。また，CD63の発現を確認した。これらを炎症を惹起した培養細胞に添加したところ，IL6やTNF-α，IL1 beta等の炎症性サイトカインを低下させたことを見出した。放出されたエクソソームに発現するmiRNAを解析し，超音波誘導による作用や機能について詳細な検討を行っている。

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

コロナウィルス対応によって遅れが生じたが繰越によって概ね順調に進行している。

今後の研究の推進方策

放出されたエクソソームのmiRNAの発現を解析し，超音波誘導による作用や機能について詳細な検討を行う。

研究成果

• [雑誌論文] Acute effects of combination therapy by triceps surae stretching and electrical stimulation to the tibialis anterior on medial forefoot plantar pressure during gait in patients with diabetes mellitus. (2023)
  • 著者名/発表者名: Maeshige N, Moriguchi M, Fujii M, Kanazawa H, Yoshikawa Y, Kitamura K, Okuno F, Yamaguchi A, Uemura M, Hosomi M, Hara K, Terashi H, Fujino H.
  • 雑誌名: Int J Low Extrem Wounds 巻: 2023 ページ: 153473462211484
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mild hyperbaric oxygen exposure enhances peripheral circulatory natural killer cells in healthy young women. (2023)
  • 著者名/発表者名: Nisa BU, Nakanishi R, Tanaka M, Lin H, Hirabayashi T, Maeshige N, Kondo H, Fujino H.
  • 雑誌名: Life (Basel) 巻: 13 ページ: 408
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pulsed-Ultrasound Irradiation Induces the Production of Itaconate and Attenuates Inflammatory Responses in Macrophages. (2022)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi A, Maeshige N, Ma X, Uemura M, Noguchi H, Matsuda M, Nishimura Y, Hasunuma T, Kondo H, Fujino H.
  • 雑誌名: J Inflamm Res. 巻: 13 ページ: 2387-2395
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of astaxanthin incorporation by pulsed high-intensity ultrasound in LPS-stimulated macrophages. (2022)
  • 著者名/発表者名: Ma X, Yamaguchi A, Maeshige N, Uemura M, Noguchi H, Kondo H, Fujino H.
  • 雑誌名: J Med Ultrason 巻: 49 ページ: 125-132
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time course of capillary regression and an expression balance between vascular endothelial growth factor-A and thrombospondin-1 in the soleus muscle of hindlimb unloaded rats. (2022)
  • 著者名/発表者名: Tanaka M, Kanazashi M, Kondo H, Fujino H.
  • 雑誌名: Muscle Nerve. 巻: 65 ページ: 350-360
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pulsed ultrasound prevents lipopolysaccharide-induced muscle atrophy through inhibiting p38 MAPK phosphorylation in C2C12 myotubes. (2021)
  • 著者名/発表者名: Ueno M, Maeshige N, Hirayama Y, Yamaguchi A, Ma X, Uemura M, Kondo H, Fujino H.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: 17 ページ: 184-190
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-intensity ultrasound irradiation promotes the release of extracellular vesicles from C2C12 myotubes. (2021)
  • 著者名/発表者名: Maeshige N, Langston PK, Yuan ZM, Kondo H, Fujino H.
  • 雑誌名: Ultrasonics. 巻: 110 ページ: 106243
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protective effects of chlorogenic acid on capillary regression caused by disuse muscle atrophy. (2021)
  • 著者名/発表者名: Xing J, Pan H, Lin H, Nakanishi R, Hirabayashi T, Nakayama E, Ma X, Maeshige N, Kondo H, Fujino H.
  • 雑誌名: Biomed Res. 巻: 42 ページ: 257-264
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of combined treatment with blood flow restriction and low-current electrical stimulation on capillary regression in the soleus muscle of diabetic rats. (2021)
  • 著者名/発表者名: Tanaka M, Morifuji T, Sugimoto K, Akasaka H, Fujimoto T, Yoshikawa M, Nakanishi R, Kondo H, Fujino H.
  • 雑誌名: J Appl Physiol. 巻: 131 ページ: 1219-1229
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reduced metabolic capacity in fast and slow skeletal muscle via oxidative stress and the energy-sensing of AMPK/SIRT1 in malnutrition. (2021)
  • 著者名/発表者名: Hirabayashi T, Nakanishi R, Tanaka M, Nisa BU, Maeshige N, Kondo H, Fujino H.
  • 雑誌名: Physiol Rep. 巻: 9 ページ: 14763
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preventive effects of low-intensity endurance exercise for severe hyperglycemia-induced capillary regression in non-obese type 2 diabetes rat skeletal muscle. (2021)
  • 著者名/発表者名: Morifuji T, Tanaka M, Nakanishi R, Hirabayashi T, Kondo H, Fujino H.
  • 雑誌名: Physiol Rep. 巻: 9 ページ: 14712
  • 査読あり
• [学会発表] Ultrasound irradiation induces the production of itaconate and attenuates inflammatory responses in macrophages. (2022)
  • 著者名/発表者名: Atomu Yamaguchi, Noriaki Maeshige, Xiaoqi Ma, Mikiko Uemura, Hikari Noguchi, Hiroyo Kondo, Hidemi Fujino.
  • 学会等名: 39th Congress of the International Union of Physiological Sciences
  • 国際学会
• [学会発表] Metabolic patterns in myotubes after high-intensity ultrasound irradiation (2022)
  • 著者名/発表者名: Xiaoqi Ma, Noriaki Maeshige, Atomu Yamaguchi, Mikiko Uemura, Hiroyo Kondo, Hidemi Fujino
  • 学会等名: 39th Congress of the International Union of Physiological Sciences
  • 国際学会
• [学会発表] Enhancement of astaxanthin incorporation by pulsed high-intensity ultrasound in LPS-stimulated macrophages. (2022)
  • 著者名/発表者名: Xiaoqi Ma, Atomu Yamaguchi, Noriaki Maeshige, Mikiko Uemura, Hikari Noguchi, Hiroyo Kondo, Hidemi Fujino.
  • 学会等名: 39th Congress of the International Union of Physiological Sciences
  • 国際学会
• [学会発表] 培養筋管由来細胞外小胞によるイタコン酸産生を介したマクロファージ炎症反応抑制 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山口亜斗夢, 前重伯壮, 植村弥希子, Ma Xiaoqi, 寺師浩人, 近藤 浩代, 藤野英己
  • 学会等名: 第52回日本創傷治癒学会学術大会
• [学会発表] 直流微弱電流はマクロファージ内グリコーゲン分解およびペントースリン酸経路の賦活を介して抗酸化・抗炎症作用を発揮する (2022)
  • 著者名/発表者名: 植村弥希子, 前重伯壮, 山口亜斗夢, Ma Xiaoqi, 井上岳人, 寺師浩人, 近藤 浩代, 藤野, 英己
  • 学会等名: 第52回日本創傷治癒学会学術大会
• [学会発表] 低パルス繰り返し周波数での超音波照射が培養筋管からの細胞外小胞放出に与える促進効果 (2022)
  • 著者名/発表者名: 谷田健斗, Xiaoqi Ma, 山口亜斗夢, 前重伯壮, 植村弥希子, 近藤浩代, 藤野英己
  • 学会等名: 第 77 回 日本体力医学会
• [学会発表] 超音波照射はマクロファージ内のイタコン酸産生を促進して過剰炎症反応を抑制する (2022)
  • 著者名/発表者名: 山口亜斗夢, 前重伯壮, 馬暁_, 植村弥希子, 野口ひかり, 近藤浩代, 藤野英己
  • 学会等名: 日本物理療法合同学術大会
• [学会発表] 電気刺激はマクロファージのHIF-1αを抑制し細胞内代謝を変化させることで抗炎症・抗酸化作用を発揮する (2022)
  • 著者名/発表者名: 植村弥希子, 前重伯壮, 山口亜斗夢, Ma Xiaoqi, 井上岳人, 近藤浩代, 藤野英己
  • 学会等名: 日本物理療法合同学術大会