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2021 年度 実施状況報告書

運動の筋・骨連関への影響とマイオカインの役割

研究課題

研究課題/領域番号 20K09514
研究機関近畿大学

研究代表者

梶 博史  近畿大学, 医学部, 教授 (90346255)

研究分担者 河尾 直之  近畿大学, 医学部, 講師 (70388510)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード筋骨連関 / 慢性運動 / マイオカイン / 骨粗鬆症 / サルコペニア
研究実績の概要

高齢化社会の進展とともに健康寿命の延伸が喫緊の課題となり、骨粗鬆症とサルコペニアの予防・治療が重要となってきた。その中で、骨格筋と骨の相互関連(筋・骨連関)が注目されている。しかし、長期的な運動が筋・骨連関におよぼす影響とマイオカインの役割は不明である。そこで私共は、マウスにおいて、慢性的な運動負荷により、筋で産生され骨に影響をおよぼす新規マイオカインを探索し、その骨代謝におよぼす影響を検討した。8週間のトレッドミル運動を行ったマウス腓腹筋とヒラメ筋の網羅的RNAシークエンス解析により、慢性運動によって筋で発現が増加する因子としてperipheral myelin protein 22 (PMP22) を抽出した。さらに、慢性運動は卵巣摘出による骨量減少を回復し、腓腹筋PMP22発現を増加させた。In vitro解析において、PMP22は骨芽細胞の分化および石灰化を減少させた。一方、マウス骨髄細胞において、PMP22はRANKLによって誘導される破骨細胞形成を有意に抑制した。実験に用いたマウスでの単相関分析によって、腓腹筋とヒラメ筋のPMP22発現量は大腿骨の皮質骨骨密度と正の相関を示したが、海綿骨骨密度とは有意な相関はみられなかった。これらの実験結果より、マウスにおいて、慢性運動は骨格筋のPMP22発現を増加させることが明らかとなった。さらに、PMP22は、破骨細胞形成を抑制する作用により、慢性運動による骨量増加作用に寄与する新規のマイオカインであることが示唆された。

現在までの達成度 (区分)
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

本研究課題の目的は、慢性運動が筋と骨の相互作用におよぼす影響とマイオカインの役割を検討することである。昨年度は慢性運動によって筋で産生され骨代謝に影響をおよぼす新規マイオカインとしてPMP22を抽出し、PMP22は破骨細胞形成を抑制することにより、慢性運動による骨量増加に寄与することを見出した。また、これまでの研究成果をまとめ、英文論文として報告した。現在は、PMP22の骨芽細胞および破骨細胞における詳細な作用機序の検討を進めている。従って、本研究課題は当初の計画通り概ね順調に進展していると考えられる。

今後の研究の推進方策

これまでに得られた知見に基づいて、当初の研究計画にそって以下の方策によって研究を推進する。網羅的RNAシークエンス解析により抽出したPMP22について、骨芽細胞、破骨細胞、筋細胞におけるin vitroでの機能解析を進め、作用メカニズムを検討する。さらに、慢性運動によって発現が変動する新規なマイオカインであるPMP22およびアイリシンについて、エネルギー代謝への作用についても実験を行い、詳細なメカニズムを検討する。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Role of peripheral myelin protein 22 in chronic exercise‐induced interactions of muscle and bone in mice2022

    • 著者名/発表者名
      Kawaguchi Miku、Kawao Naoyuki、Muratani Masafumi、Takafuji Yoshimasa、Ishida Masayoshi、Kinoshita Yuko、Takada Yuto、Mizukami Yuya、Ohira Takashi、Kaji Hiroshi
    • 雑誌名

      Journal of Cellular Physiology

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1002/jcp.30706

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Role of Macrophages and Plasminogen Activator Inhibitor-1 in Delayed Bone Repair Induced by Glucocorticoids in Mice2022

    • 著者名/発表者名
      Okada Kiyotaka、Kawao Naoyuki、Nakai Daisho、Wakabayashi Rei、Horiuchi Yoshitaka、Okumoto Katsumi、Kurashimo Shinji、Takafuji Yoshimasa、Matsuo Osamu、Kaji Hiroshi
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 23 ページ: 478

    • DOI

      10.3390/ijms23010478

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Renal failure suppresses muscle irisin expression, and irisin blunts cortical bone loss in mice2022

    • 著者名/発表者名
      Kawao Naoyuki、Kawaguchi Miku、Ohira Takashi、Ehara Hiroki、Mizukami Yuya、Takafuji Yoshimasa、Kaji Hiroshi
    • 雑誌名

      Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle

      巻: 13 ページ: 758~771

    • DOI

      10.1002/jcsm.12892

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Role of tissue factor in delayed bone repair induced by diabetic state in mice2021

    • 著者名/発表者名
      Ehara Hiroki、Tatsumi Kohei、Takafuji Yoshimasa、Kawao Naoyuki、Ishida Masayoshi、Okada Kiyotaka、Mackman Nigel、Kaji Hiroshi
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 16 ページ: e0260754

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0260754

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Role of plasminogen activator inhibitor-1 in muscle wasting induced by a diabetic state in female mice2021

    • 著者名/発表者名
      Ehara Hiroki、Takafuji Yoshimasa、Tatsumi Kohei、Okada Kiyotaka、Mizukami Yuya、Kawao Naoyuki、Matsuo Osamu、Kaji Hiroshi
    • 雑誌名

      Endocrine Journal

      巻: 68 ページ: 1421~1428

    • DOI

      10.1507/endocrj.EJ21-0142

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Serpinb1a suppresses osteoclast formation2021

    • 著者名/発表者名
      Ishida Masayoshi、Kawao Naoyuki、Mizukami Yuya、Takafuji Yoshimasa、Kaji Hiroshi
    • 雑誌名

      Biochemistry and Biophysics Reports

      巻: 26 ページ: 101004

    • DOI

      10.1016/j.bbrep.2021.101004

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effects of fluid flow shear stress to mouse muscle cells on the bone actions of muscle cell-derived extracellular vesicless2021

    • 著者名/発表者名
      Takafuji Yoshimasa、Tatsumi Kohei、Kawao Naoyuki、Okada Kiyotaka、Muratani Masafumi、Kaji Hiroshi
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 16 ページ: e0250741

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0250741

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Influence of Angptl1 on osteoclast formation and osteoblastic phenotype in mouse cells2021

    • 著者名/発表者名
      Ishida Masayoshi、Kawao Naoyuki、Mizukami Yuya、Takafuji Yoshimasa、Kaji Hiroshi
    • 雑誌名

      BMC Musculoskeletal Disorders

      巻: 22 ページ: 398

    • DOI

      10.1186/s12891-021-04278-6

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Role of irisin in effects of chronic exercise on muscle and bone in ovariectomized mice2021

    • 著者名/発表者名
      Kawao Naoyuki、Iemura Shunki、Kawaguchi Miku、Mizukami Yuya、Takafuji Yoshimasa、Kaji Hiroshi
    • 雑誌名

      Journal of Bone and Mineral Metabolism

      巻: 39 ページ: 547~557

    • DOI

      10.1007/s00774-020-01201-2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Role of Dkk2 in the Muscle/bone Interaction of Androgen-Deficient Mice2021

    • 著者名/発表者名
      Iemura Shunki、Kawao Naoyuki、Akagi Masao、Kaji Hiroshi
    • 雑誌名

      Experimental and Clinical Endocrinology & Diabetes

      巻: 129 ページ: 770~775

    • DOI

      10.1055/a-1331-7021

    • 査読あり
  • [学会発表] 筋細胞由来細胞外小胞は糖尿病マウスの 骨修復・再生遅延を改善する2022

    • 著者名/発表者名
      高藤義正、河尾直之、 奥本 勝美、 大平宇志、 水上優哉、 城潤一郎、 田畑泰彦、 梶博史.
    • 学会等名
      第21回 日本再生医療学会総会
  • [学会発表] Roles of PMP22 in the alterations of muscle and bone induced by exercise in mice.2022

    • 著者名/発表者名
      Kawaguchi M, Kawao N, Muratani M, Takafuji Y, Ishida I, Mizukami Y, Ohira T, Kaji H
    • 学会等名
      The 99th Annual Meeting of The Physiological Society of Japan Joint Meeting
  • [学会発表] マウス慢性腎不全による骨量減少におけるアイリシンの役割2021

    • 著者名/発表者名
      河尾直之、川口美紅、水上優哉、高藤義正、大平宇志、梶博史
    • 学会等名
      第8回日本サルコペニア・フレイル学会大会
  • [学会発表] Sarcopenia Promising treatment and prevention.2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kaji
    • 学会等名
      International Congress of Osteoporosis 2021
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Transplantation of combined muscle cell-derived extracellular vesicles and gelatin hydrogel improves bone repair delayed in diabetic mice.2021

    • 著者名/発表者名
      Takafuji Y, Kawao N, Mizukami Y, Okada, K, Jo J, Tabata Y, Kaji H
    • 学会等名
      The International Society for Stem Cell Research 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] 筋・骨連関に関わる細胞外小胞とmiRNAの解析2021

    • 著者名/発表者名
      高藤義正、 辰巳公平、水上優哉、河尾直之、 岡田清孝、村谷匡史、 梶博史
    • 学会等名
      第8回日本細胞外小胞学会学術集会
  • [学会発表] 筋・骨連関に関与するエクソソームのmiRNA解析2021

    • 著者名/発表者名
      高藤義正、 辰巳公平、 水上優哉、河尾直之、 岡田清孝、村谷匡史、 梶博史
    • 学会等名
      第39回日本骨代謝学会学術集会
  • [学会発表] マウス慢性腎不全が筋と骨に及ぼす影響におけるアイリシンの役割2021

    • 著者名/発表者名
      河尾直之、川口美紅、水上優哉、高藤義正、梶博史
    • 学会等名
      第39回日本骨代謝学会学術集会
  • [学会発表] メカニカルストレスと筋-骨連関2021

    • 著者名/発表者名
      梶博史
    • 学会等名
      第94回日本内分泌学会学術総会
  • [備考] 近畿大学 医学部 再生機能医学講座

    • URL

      https://www.med.kindai.ac.jp/physio2/

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公開日: 2022-12-28  

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