| 研究課題/領域番号 |
25282199
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 研究機関 | 京都府立大学 |
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研究代表者 |
青井 渉 京都府立大学, 生命環境科学研究科(系), 助教 (60405272)
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| 研究分担者 |
内藤 裕二 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (00305575)
高木 智久 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (70405257)
佐久間 邦弘 豊橋技術科学大学, 工学部, 准教授 (60291176)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 運動 / がん予防 / 骨格筋 / マイオカイン / 大腸 |
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| 研究概要 |
本研究は、① 運動による骨格筋からのSPARC分泌機構の解明、② SPARCの標的部位認識機構の解明、③ SPARCの大腸発がん抑制機構の解明、④ SPARC分泌におよぼす運動条件・身体特性および効率的に分泌を促す運動方法の検討を並行して進めている。本年度の実績は以下の通りである。
①マウス走運動負荷モデルを用いて、運動時間および運動強度の違いが骨格筋のSPARC動態におよぼす影響について形態学的に評価した。その結果、骨格筋におけるSPARCレベルは運動によって一時的に低下することが観察され、筋組織から血中へ急速に放出されることが示唆された。その後、運動時間、運動強度に依存して筋組織中のSPARCは回復、さらには増大することが示された。
②9000個以上のタンパク質を搭載したProteinArrayを用いて、タンパク質相互作用の網羅的解析を行った。その結果、SPARCと相互作用活性の高い165個のタンパク質スポットを抽出した。
③デキストラン硫酸腸炎モデルにおいて、SPARC欠損マウスは野生型マウスと比較してDisease Activity Indexスコアが低く、腸炎の軽減が観察された。一方、SPARC欠損マウスは野生型マウスと比較して血糖および血漿インスリン濃度が高く、インスリンを介した細胞増殖にもSPARCが寄与する可能性を見出した。
④健常若齢男性に30分間の有酸素運動（自転車こぎ運動）およびレジスタンス運動を負荷し、運動前後の血清SPARC濃度の変化を評価した。その結果、いずれの運動によっても血清SPARCの上昇がみられ、上昇の程度は有酸素運動の方が大きかった。また、歩行運動においては、自転車こぎ運動と比較してSPARCの上昇がみられず、運動強度に依存する可能性が示唆された。
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| 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
研究①については、形態学的手法を用いて運動による骨格筋からのSPARC分泌様相を捉えることができた。今後、運動条件を細かく設定した上で、形態学的手法に加えて生化学的手法を用いた詳細な検討へつなげることが可能となった。研究②については、当初装置を購入し、タンパク質相互作用の解析を行う予定であったが、減額措置により装置を購入することが困難となったため、代替措置として委託による解析を行った。結果、計画通りに相互作用の網羅的解析を行うことができ、候補タンパク質を抽出することができた。研究③SPARCの大腸発がん抑制作用の機序解明においては、当初の仮説の一つであった抗炎症作用を示さず、他の機序を介して抗腫瘍作用を発揮することが明らかになった。一方で、SPARC欠損では耐糖能異常が起こり、細胞増殖因子であるインスリン濃度を上昇させることがわかり、新たな仮説を樹立することができた。また、研究④ヒトを対象にした運動方法の検討については、運動の強度や種類によってSPARCの上昇度が異なることがわかった。以上、平成25年度の研究により当初の計画をおおむね予定通りこなすことができ、多くの新知見を得ることができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
①-④の研究項目について以下の通り進める計画である。
①平成25年度からの継続で、骨格筋からのSPARC分泌機序について詳細に検討する。筋組織および筋培養細胞において、SPARCのmRNA・タンパク質量および細胞外に分泌されるSPARCについて、生化学的・形態学的手法を用いて転写、翻訳、翻訳後のいずれのステップが分泌亢進を規定するのか検証する。また昨年度の研究において、糖代謝とSPARC分泌が関連していることがわかってきたため、インスリン刺激や細胞内AMPによってSPARC分泌能が変動するか検証する。
②SPARC結合タンパク質を同定する目的で、相互作用解析によりスクリーニングされた候補タンパク質の中から結合活性の高いタンパク質の同定を試みる。また、標識した組み換え型SPARCタンパク質を野生型マウスに投与して、臓器に移行するSPARC量を測定し、臓器間で集積量に差異があるか否か比較する。
③培養細胞系を用いて、腸の正常細胞と癌細胞でSPARCに対する細胞増殖抑制効果の感受性が異なるか検証する。特に細胞周期、アポトーシスに着目し、それらの活性レベルについて評価する。また、SPARC欠損マウスでは耐糖能異常が観察されたことから、SPARCが骨格筋の糖代謝、インスリン感受性におよぼす影響について検討する。
④SPARC分泌におよぼす年齢の影響を検討するために、60歳以上の健常高齢男性に自転車エルゴメータ運動（50%最大心拍数の負荷で30分間）を負荷し、運動後の血清SPARC濃度を20歳代の若齢男性と比較する。また、食事条件の違いがSPARC分泌におよぼす影響については不明であることから、SPARCの主要な構成アミノ酸であるシステイン供給剤を摂取した際に、発現や分泌能が変動するか検証する。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
当初、装置を購入し、タンパク質相互作用の解析を行う予定であったが、減額措置により高額な装置を購入することが困難となったため、代替措置により解析を進めることとした。まず本年度は標的タンパク質のスクリーニングを行う目的で、タンパク質アレイを用いた網羅的測定の試験委託を行った。その結果、複数の候補タンパク質を抽出することができた。
次年度は、相互作用解析によりスクリーニングされた候補タンパク質の中から結合活性の高いタンパク質の同定を行うとともに、相互作用による機能解析を試みる。本試験の一部は、タンパク質分析装置および試験試料の揃っている国外の研究室（カロリンスカ研究所）における在外研究によって行う計画である。このことによって、装置を購入することなく、推進計画に沿って試験を遂行できる見込みである。繰越金は物品費（消耗品）、旅費、必要に応じて試験委託に使用する計画である。
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