研究課題
高齢者において転倒や骨折に伴う筋損傷からの回復の遅れは、要介護や寝たきりへの移行の主要原因となり、健康寿命延伸のために解決すべき重要課題である。研究代表者は加齢に伴う筋再生能力の低下が骨格筋内環境の悪化に起因することを明らかにしている。この環境因子を探索するため、老化及び若齢マウスの再生過程骨格筋組織を用いて網羅的タンパク発現解析を行い、老化再生筋で発現低下する1因子を同定した。この因子を欠損するマウスに筋損傷を誘導すると、同腹仔の野生型マウスに比べ筋再生遅延が認められたことから、この因子の筋再生における重要性が示唆された。この因子の筋再生における機能を調べるため、筋再生過程における発現変動を調べた。若齢マウスに筋損傷を誘導後、経時的にサンプリングを行い、タンパクの発現を調べた。非損傷時に比べ再生初期では発現が10倍以上増加し、再生が収束するにつれて徐々に減少することが分かった。また、筋組織の免疫染色から免疫細胞等でこの因子が発現することが示された。筋再生初期の免疫細胞の浸潤は、欠損マウスと野生型マウス間で差は見られなかった。しかし、欠損マウスでは、免疫細胞の中でもマクロファージが再生後期においても残り続け、壊死線維も残存していたことから、この因子は、マクロファージによる壊死線維の貪食に機能することが示唆された。さらに、欠損マウスでは、再生過程において、骨格筋幹細胞の増殖低下やそれに伴う再生筋線維数の減少が認められた。壊死線維が残り続けることにより再生遅延が生じていると考えられる。本研究によって筋再生におけるこの因子の機能を明らかにすることにより、老化による筋再生能力低下機序の解明、さらにはその予防・治療法の開発へと発展が期待できる。
3: やや遅れている
骨格筋は本来、非常に再生能力の高い組織であるが、加齢に伴いその能力は低下する。研究代表者は加齢による筋再生能力の低下が骨格筋内環境の悪化に起因することを明らかにしており、老化及び若齢マウスの再生筋組織を用いた網羅的タンパク発現解析から、老化再生筋で発現低下し、環境悪化に寄与し得る因子として、 Milk Fat Globule Epidermal Growth Factor 8 (MFG-E8) を同定した。MFG-E8欠損マウスに筋損傷を誘導すると、同腹仔の野生型マウスに比べ筋再生遅延が認められたことから、MFG-E8の筋再生における重要性が示唆された。MFG-E8の筋再生における機能を調べるため、筋再生過程における発現変動を調べた。非損傷時に比べ再生初期では発現が10倍以上増加し、再生が収束するにつれて徐々に減少することが分かった。また、筋組織の免疫染色から免疫細胞等でMFG-E8が発現することが示された。筋再生初期の免疫細胞の浸潤は、欠損マウスと野生型マウス間で差は見られなかった。しかし、欠損マウスでは、マクロファージが再生後期においても残り続け、壊死線維も残存していたことから、この因子は、マクロファージによる壊死線維の貪食に機能することが示唆された。さらに、欠損マウスでは、再生過程において、骨格筋幹細胞の増殖低下やそれに伴う再生筋線維数の減少が認められた。壊死線維が残り続けることにより再生遅延が生じていると考えられる。今年度、さらに間葉系前駆細胞や血管内皮細胞などの他の細胞への影響やMFG-E8補充による影響を調べる予定だったが、研究代表者の移動に伴い、MFG-E8欠損マウスのコロニーを一旦閉じる必要があり、研究を中断せざるを得なかったため、当初の予定よりやや進捗が遅れている。
1.MFG-E8ノックアウトマウス、野生型マウス間で再生筋由来間葉系前駆細胞や血管内皮細胞の能力を比較することにより、筋再生におけるMFG-E8の機能を明らかにする。2.MFG-E8ノックアウトマウスにMFG-E8を補充することにより筋再生能力が改善されるか否か検証する。1) MFG-E8を充填した浸透圧ポンプを筋損傷を誘導したMFG-E8ノックアウトマウスの皮下に移植し、持続投与する。PBSを投与したマウスをコントロールとする。2) 投与終了後、筋を採取し凍結ブロックを作製する。切片のヘマトキシリン・エオジン染色や抗ミオシン重鎖抗体(筋形成能を調べる)及び抗マウスIgG抗体(壊死線維の有無)等を用いた免疫染色により、MFG-E8の投与が筋再生能力の改善に効果的であるか否かを明らかにする。
今年度、間葉系前駆細胞や血管内皮細胞などの他の細胞への影響やMFG-E8補充による影響を調べる予定であったが、研究代表者の移動に伴い、MFG-E8欠損マウスのコロニーを一旦閉じる必要があり、研究を中断せざるを得なかったため、当初の予定よりやや進捗が遅れている。そのため、次年度使用額が生じた。上記の実験に使用予定である。
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