筋サテライト細胞が運動トレーニングと日常動作の違いを感知する分子メカニズムの解明

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H04000
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 深田 宗一朗 大阪大学, 薬学研究科, 准教授 (20432445)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 骨格筋 / 筋サテライト細胞 / カルシトニン受容体 / PKA / Hippo

研究実績の概要

本年度は実験計画①: CalcR・Yap1二重欠損マウスの解析を行い，筋幹細胞特異的なYap1欠損により，CalcR欠損で観察された，筋幹細胞の静止期異常を改善できることが明らかとなった．又，実際に筋幹細胞では，Yap1の局在を制御するLats1/2がPKAと会合していることもProximity ligation Assayにより明らかにした．これまでの結果と合わせることで，筋幹細胞の静止期維持におけるCalcRの下流は，PKA-LatsによるYap1の局在制御を介した転写活性抑制であることが明らかとなった．又，験計画②: より過負荷が筋にかかる自発運動がCalcR欠損MuSCに与える影響を検討した結果，通常は回転かごに夜自発運動で，ほとんど負荷がかからないEDLにおいて，CalcR欠損マウスにおいてのみ，筋幹細胞の増殖が観察できた．つまり，運動依存的な因子の存在により，筋幹細胞は増殖する状態にあることが推測された．実験計画③－１: 過負荷刺激でCalcRシグナルが低下する時期・機構の解析においても，筋負荷後，4日目に顕著なCalcRの発現低下が観察された．実験計画④: 過負荷な運動のセンサーとしてYap1が機能しているかどうか？については，マウスの準備を進めた

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

計画どおりに本年度は進行している．

今後の研究の推進方策

本年度中に，実験計画②: より過負荷が筋にかかる自発運動がCalcR欠損MuSCに与える影響の解析を終了し，自発運動下におけるCalcRの重要性を結論受ける．さららに，CalcR-Yap1二重欠損やCalcR欠損筋幹細胞にPKAを発現させた場合に，筋幹細胞の増殖を抑制できるかについても検討を行う．実験計画③－１: 過負荷刺激でCalcRシグナルが低下する時期・機構の解析について，負荷後，1,2,3日目のサンプルを解析し，経時的な解析を完了させる．実験計画③－２: CalcRシグナル増強と、過負荷刺激によるMuSCの活性化に関しては，筋幹細胞特異的なPKA発現マウスやCalcRリガンド投与マウスに筋負荷を誘導し，負荷依存的な筋幹細胞の活性化・増殖が抑制できるかについて検討を行う．実験計画④: 過負荷な運動のセンサーとしてYap1が機能しているかどうかに関しても，筋幹細胞特的なYap1欠損マウスに自発運動や筋負荷を誘導する実験を行い，Yap1の役割を明らかにする．

研究成果

• [国際共同研究] Max Planck Institute(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Max Planck Institute
• [国際共同研究] Odense University Hospital/University of Southern Denmark(デンマーク)
  • 国名: デンマーク
  • 外国機関名: Odense University Hospital/University of Southern Denmark
• [国際共同研究] University of Michigan(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: University of Michigan
• [雑誌論文] Calcitonin Receptor Neurons in the Mouse Nucleus Tractus Solitarius Control Energy Balance via the Non-aversive Suppression of Feeding. (2020)
  • 著者名/発表者名: Cheng W, Gonzalez I, Pan W, Tsang AH, Adams J, Ndoka E, Gordian D, Khoury B, Roelofs K, Evers SS, MacKinnon A, Wu S, Frikke-Schmidt H, Flak JN, Trevaskis JL, Rhodes CJ, Fukada SI, Seeley RJ, Sandoval DA, Olson DP, Blouet C, Myers MG Jr.
  • 雑誌名: Cell Metab 巻: 31 ページ: 301-12
  • DOI: 10.1016/j.cmet.2019.12.012
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The CalcR-PKA-Yap1 Axis Is Critical for Maintaining Quiescence in Muscle Stem Cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Zhang L, Noguchi YT, Nakayama H, Kaji T, Tsujikawa K, Ikemoto-Uezumi M, Uezumi A, Okada Y, Doi T, Watanabe S, Braun T, Fujio Y, Fukada SI.
  • 雑誌名: Cell Rep 巻: 29 ページ: 2154-63
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2019.10.057.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Sustained expression of HeyL is critical for the proliferation of muscle stem cells in overloaded muscle. (2019)
  • 著者名/発表者名: Fukuda S, Kaneshige A, Kaji T, Noguchi YT, Takemoto Y, Zhang L, Tsujikawa K, Kokubo H, Uezumi A, Maehara K, Harada A, Ohkawa Y, Fukada SI.
  • 雑誌名: Elife 巻: 8 ページ: e48284.
  • DOI: 10.7554/eLife.48284.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Expression and Functional Analyses of Dlk1 in Muscle Stem Cells and Mesenchymal Progenitors During Muscle Regeneration (2019)
  • 著者名/発表者名: Zhang L, Uezumi A, Kaji T, Tsujikawa K, Andersen DC, Jensen CH, Fukada SI.
  • 雑誌名: Int J Mol Sci 巻: 20 ページ: 3269
  • DOI: 10.3390/ijms20133269.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Reduced expression of calcitonin receptor is closely associated with age-related loss of the muscle stem cell pool (2019)
  • 著者名/発表者名: Ikemoto-Uezumi M*, Uezumi A, Zhang L, Zhou H, Hashimoto N, Okamura K, Matsui Y, Tsukazaki K, Hosoyama T, Nakatani M, Morita M, Yamada H, Tsuchida K, Fukada SI*
  • 雑誌名: J. Cachexia. Sarcop. Muscle. Rapid Commun 巻: 2 ページ: 1-13
  • DOI: https://doi.org/10.1002/j.2617-1619.2019.tb00012.x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 骨格筋幹細胞研究を起点とした移植細胞創成技術の開発 -筋損傷・筋肥大に対する筋幹細胞のレスポンスの違い- (2020)
  • 著者名/発表者名: 深田 宗一朗
  • 学会等名: 筋ジストロフィー 合同班会議
  • 招待講演
• [学会発表] Regulation of muscle stem cell in overloaded muscle (2019)
  • 著者名/発表者名: So-ichiro Fukada
  • 学会等名: France-Hong Kong meeting-Hong Kong, China
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Muscle stem cell responses to muscle injury and overload (2019)
  • 著者名/発表者名: So-ichiro Fukada, Ryo Ogawa, Ma Yuran, Masahiko Yamaguchi
  • 学会等名: Seoul National University, Medical School, Invited seminar
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Calcitonin receptor signaling and muscle exercise (2019)
  • 著者名/発表者名: So-ichiro Fukada ,Lidan Zhang
  • 学会等名: Frontiers in myogenesis
  • 国際学会
• [学会発表] 骨格筋肥大と筋幹細胞 (2019)
  • 著者名/発表者名: 深田 宗一朗
  • 学会等名: 第１２６回日本畜産学会
  • 招待講演
• [学会発表] 骨格筋の適応と筋サテライト細胞 (2019)
  • 著者名/発表者名: 深田 宗一朗
  • 学会等名: 第７４回体力医学会
• [学会発表] アンチエイジングと筋幹細胞 (2019)
  • 著者名/発表者名: 深田 宗一朗
  • 学会等名: 第４７回日本関節病学会
  • 招待講演
• [図書] 骨格筋研究を核とした筋スマート社会「骨格筋の生理的な修 復・再生・適応メカニズム」 (2019)
  • 著者名/発表者名: 深田宗一朗
  • 総ページ数: 326
  • 出版者: シーエムシー・リサーチ
  • ISBN: 978-4-904482-62-9