運動による骨格筋由来エクソソームの制御および機能変化の解明

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19K06442
• 研究機関: 東洋大学
• 研究代表者: 根建 拓 東洋大学, 生命科学部, 教授 (50375200)
• 研究分担者: 宮西 伸光 東洋大学, 食環境科学部, 教授 (80372720)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 骨格筋 / エクソソーム / miRNA / 運動

研究実績の概要

本研究は、骨格筋から分泌される細胞外小胞の一種であるエクソソームに着目し、運動などの刺激に応じた動態変化や生理作用を明らかにすることとした。本研究ではマウス骨格筋由来C2C12細胞に電気刺激 (Electrical pulse stimulation; EPS)を負荷することで筋収縮を誘導するシステムを用い、運動依存的に骨格筋から直接分泌されるエクソソーム（骨格筋エクソソーム）の解析を行った。
まず、筋収縮依存的なエクソソームの質的変化、特にエクソソームに内包されるmiRNAを中心に解析を行った結果、収縮刺激依存的に内包量が変化する複数のmiRNAを同定、特に収縮刺激後に骨格筋エクソソームに含まれるmiR-222-3p量は顕著に減少することが明らかとなった。次に、C2C12筋管細胞より放出されるエクソソームは周辺筋芽細胞に取り込まれることが明らかとなったため、EPS処理あるいは無処理の培養上清より精製したエクソソーム (Exo-EPS+, Exo-EPS-)の筋芽細胞における生理的意義を解析した。その結果、Exo-EPS+添加群では、Exo-EPS-添加群と比較して、マイオスタチン (MSTN)遺伝子発現量が2倍以上上昇し、さらにMyoD遺伝子発現量が0.8倍程度まで減少することが明らかとなった。また、C2C12筋芽細胞へのmiR-222-3p inhibitorの導入によっても同様の分化抑制効果が観察された。
以上の研究を通して、骨格筋収縮は骨格筋エクソソームの内包miRNAを変化させ、骨格筋分化を制御している可能性が初めて示唆された。また、一連の研究の過程で得られた知見、確立した実験系は、当研究室で実施された他細胞の研究についても大きく貢献したことを付記する。

研究成果

• [雑誌論文] Possible involvement of CXC motif chemokine ligand 10 in exercise-induced collagen production of mouse dermal fibroblasts (2021)
  • 著者名/発表者名: Ishiuchi-Sato Yuri、Nedachi Taku
  • 雑誌名: Endocrine Journal 巻: 68 ページ: 1359～1365
  • DOI: 10.1507/endocrj.EJ21-0275
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrogen peroxide induces progranulin expression to control neurite outgrowth in HT22 cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Shimoda Ayumu、Tanabe Takemi、Sato Tsubasa、Nedachi Taku
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 85 ページ: 2103～2112
  • DOI: 10.1093/bbb/zbab134
  • 査読あり