反芻動物特異的な超疲労耐久性筋線維型分化機構の解明

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25450461
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 渡邊 康一 東北大学, (連合)農学研究科(研究院), 助教 (80261494)
• 研究分担者: 麻生 久 東北大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (50241625)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 骨格筋 / ウシ / 筋線維型 / 超疲労耐久性筋線維 / ID型筋線維 / 機能適応 / ３－ヒドロキシ酪酸脱水素酵素 / カルニチンアシル基転移酵素-1ｂ

研究実績の概要

反芻動物の骨格筋にのみ存在する超疲労耐久性筋線維であるID型筋線維の特性解明を目的とした本研究において、本年度は脂肪代謝能力について解析を行なった。ID型筋線維が発見されたとき、３-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素（3-HBD）活性が著しく高く、筋線維内に微細な脂肪滴が存在することから、ID型筋線維には高い脂肪代謝能力があることが予測されていたが、3-HBD自体は脂肪代謝酵素ではないため直接的な証拠が無く、機能の詳細は不明なままであった。筋線維が脂肪代謝を行うためには、まず細胞内に脂肪酸を取り込み、さらにそれをミトコンドリア内に送り込む必要がある。そこで、今年度の研究では筋線維内に脂肪酸を取り込む細胞膜の脂肪酸輸送タンパク質（FAT/CD36）の発現と、ミトコンドリア内に脂肪酸を輸送するカルニチンアシル基転移酵素（CPT-1b）の発現を、免疫組織化学的染色によって調べ、画像解析によってそれらの染色強度を測定した。
ウシ骨格筋におけるFAT/CD36の発現は、ID型、IC型およびIIA型筋線維に認められ、好気的代謝能の高い筋線維型で筋線維内に脂肪を取り込む能力が高まっていることが示された。一方、CPT-1bはID型筋線維に最も強く発現しており、IC型とIIA型筋線維がそれに次ぐ発現の強さとなった。また、IIB型筋線維には脂肪代謝関連因子の発現は認められなかった。
本研究の結果により、ウシのID型筋線維において、筋線維内への脂肪酸取り込み能とミトコンドリア内への脂肪酸輸送能力が高いことが明らかとなり、超疲労耐久性を発揮するID型筋線維のエネルギー供給が脂肪代謝によってもたらされることが初めて証明された。

備考

本研究課題を含む骨格筋線維型の研究成果により、研究代表者・渡邊が東北畜産学会学術賞を受賞した（2015年8月27日）。

研究成果

• [雑誌論文] 筋線維型と食肉のおいしさ ―反芻動物特異的Ⅰ型筋線維の産肉論的機能形態学解析― (2016)
  • 著者名/発表者名: 渡邊康一
  • 雑誌名: 東北畜産学会報 巻: 66 ページ: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Serotonin improves high fat diet induced obesity in mice. (2016)
  • 著者名/発表者名: Watanabe H., Nakano T., Saito R., Akasaka D., Saito K., Ogasawara H., Minashima T., Miyazawa K., Kanaya T., Takakura I., Inoue N., Ikeda I., Chen X., Miyake M., Kitazawa H., Shirakawa H., Sato K., Tahara K., Nagasawa Y., Rose M.T., Ohwada S., Watanabe K., Aso H.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 11:e0147143 ページ: -
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0147143
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The regulation of oxytocin receptor gene expression during adipogenesis. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yi K., So K., Hata Y., Suzuki Y., Kato D., Watanabe K., Aso H., Kasahara Y., Nishimori K., Chen C., Katoh K., Roh SG.
  • 雑誌名: Journal of Neuroendocrinology 巻: 27 ページ: 335-342
  • DOI: 10.1111/jne.12268
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stimulatory effect of plasma samples from fattening cattle on adipogenesis-related gene expression in preadipocyte cells. (2015)
  • 著者名/発表者名: Watanabe H., Chen X., Shoji N., Saito R., Nakano T., Saito K., Sumiyoshi K., Rose M.T., Okada N., Watanabe K., Aso H.
  • 雑誌名: Animal Science Journal 巻: 86 ページ: 698-706
  • DOI: 10.1111/asj.12344
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 経口投与したセロトニンの抗肥満作用と骨格筋エネルギー代謝に与える影響の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 日高湧介・寺田俊介・佐藤勝祥・海野 剛・田口輝明・陳 香凝・浦川めぐみ・渡邊康一・野地智法・麻生
  • 学会等名: 第121回日本畜産学会大会
  • 発表場所: 日本獣医生命科学大学（東京都武蔵野市）
  • 年月日: 2016-03-29 – 2016-03-29
• [学会発表] ウシID型筋線維の脂肪代謝能に関する免疫組織化学的解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 對木陽淳・佐藤貴俊・野地智法・麻生 久・渡邊康一
  • 学会等名: 第121回日本畜産学会大会
  • 発表場所: 日本獣医生命科学大学（東京都武蔵野市）
  • 年月日: 2016-03-28 – 2016-03-28
• [学会発表] 反芻動物特異的Ⅰ型筋線維の産肉論的機能形態学解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡邊康一
  • 学会等名: 第65回東北畜産学会大会
  • 発表場所: 東北大学農学部（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2015-08-27 – 2015-08-27
  • 招待講演