身体運動は骨格筋前駆細胞の褐色脂肪細胞化をどのように誘導するか

2015 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 26350819
• 研究機関: 杏林大学
• 研究代表者: 小笠原 準悦 杏林大学, 医学部, 助教 (20415110)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 褐色脂肪細胞化 / 骨格筋前駆細胞 / myf-5陽性骨格筋前駆細胞 / mfsd2a / 液性因子

研究実績の概要

myf-5陽性の骨格筋前駆細胞は，褐色脂肪細胞へと分化する．myf-5はMyoDファミリーに属するが，同属するmyogeninは筋管細胞から骨格筋への分化を促し，myf-5は骨格筋前駆細胞から筋管細胞の形成を促す．実際，レジスタンス運動や持久的運動によってmyf-5 mRNAの発現やmyogeninの機能が変化することから，身体運動は骨格筋前駆細胞の分化機構への修飾能を有するものと推察される．
上記の仮説を肯定する結果として，初年度は，急性の水泳運動によりマウス肩甲周囲骨格筋において褐色脂肪細胞化のシグナルが活性化することを観察している．注目すべき点は，DNAアレイ解析やRT-PCR法，ウエスタンブロッティング法によって，mfsd2a(major facilitator super family domain containing 2a)分子が一連の変化に寄与する可能性が推察されたことである．そこで，平成27年度は，mfsd2aの変化に関与する液性因子の同定に尽力したところ，約20個まで候補の液性因子を絞りこんでいる．加えて，急性の水泳運動が肩甲周囲骨格筋のみに褐色脂肪細胞化を観察した結果は，他の骨格筋部位とは対照的に当該部位にmyf-5陽性前駆細胞が集積しているために生じる可能性についても免疫組織化学染色によって表現するに至っている．
こうした一連の結果は，発生の段階でマウスの生体を構成する骨格筋の前駆細胞が一様に生体各部位へと分配されるわけではないことを示しているとともに，肩甲周囲骨格筋に多く存在するmyf-5陽性骨格筋前駆細胞は，少なくとも，一部，mfsd2a分子の変化を介して褐色脂肪細胞化へと舵を切ることができることを示唆している．最終年度は，こうした変化を調節する液性因子との相互作用について明確にしていきたいと考えている．

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

平成27年度は，急性の水泳運動により血中で変化する液性因子の網羅的検索を軸に液性因子の同定を図りin vitroの系へ応用する予定であった．昨年度に比べてターゲット因子を絞り込むことができている状況ではあるが，目的とした液性因子のリコンビナントタンパク質の作成に時間を要している．一方，免疫組織化学染色によるmyf-5陽性の骨格筋前駆細胞の局在の検討に関しては，十分なデータを取得するに至っている．加えて，フローサイトメトリを用いた骨格筋各部位に依存的な前駆細胞の単離同定に関しては，現在，方法論の確立を含めて積極的に検討している．全体的にみて，液性因子の同定に時間を要した感があり，進捗状況はやや遅れていると判断する．

今後の研究の推進方策

申請書に記載の計画に従って研究を進めていく予定である．方向性としては，in vivoの検討により得られた変化を，in vitroの系に応用することによって調節メカニズムの検討へと発展させる計画である．具体的には，Mfsd2aを過剰発現させた株化細胞株を樹立し，そこへターゲットとした液性因子を混合した細胞培養系を構築することによって，身体運動がmyf-5陽性骨格筋前駆細胞の褐色脂肪細胞化へ導く分子メカニズムについて検討することを計画している．

次年度使用額が生じた理由

年度末の会計処理に伴い，物品の購入を一時凍結したことにより次年度使用額が生じたものである．

次年度使用額の使用計画

次年度使用額についてはすでに実験試薬などの購入を済ませており，平成28年度は交付申請書の計画に従った使用を予定している．

研究成果

• [雑誌論文] Enzyme-Treated Asparagus Extract Attenuates Hydrogen Peroxide-Induced Matrix Metalloproteinase-9 Expression in Murine Skin Fibroblast L929 Cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Shirato K, Takanari J, Ogasawara J, Sakurai T, Imaizumi K, Ohno H, Kizaki T
  • 雑誌名: Naural Product Communications 巻: 11 ページ: in press
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cerebral artery blood flow and oxygenation in the frontal lobe region in response to a judo chokehold (shimewaza) (2016)
  • 著者名/発表者名: Haga S, Sakurai T, Hamaoka T, Esaki K, Ueya K, Toshinai K, Miyazaki H, Ogasawara J, Shirato K, Hashimoto N, Kastumura T, Nioka S, Chance B, Yamaguchi I, Kizaki T, Ohno H
  • 雑誌名: Journal of Exercise, Sports & Orthopedics 巻: 3 ページ: in press
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Clinical effect of real time pulse rate monitorin with a portable pulsimeter on physical exercise therapy for male patients with type 2 diabetes (2016)
  • 著者名/発表者名: Sumitani Y, Hosaka T, Susaki Y, FujisawaY, Kuriyama K, TsukadaY, Yokoyama T, Ogasawara J, Nishida S, Inukai K, Okajima Y, Ohno H, Ishida H
  • 雑誌名: Diabetology International 巻: 7 ページ: in press
  • DOI: 10.1007/s13340-015-0238-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Habitual exercise training acts as a physiological stimulator for constant activation of lipolytic enzymes in rat primary white adipocytes (2015)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara J, Izawa T, Sakurai T, Shirato K, Ishibashi Y, Ohira Y, Ishida H, Ohno H, Kizaki T
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 464 ページ: 348-353
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2015.06.157
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The Molecular Mechanism Underlying Continuous Exercise Training-Induced Adaptive Changes of Lipolysis in White Adipose Cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara J, Izawa T, Sakurai T, Sakurai T, Shirato K, Ishibashi Y, Ishida H, Ohno H, Kizaki T
  • 雑誌名: Journal of Obesity 巻: 2015 ページ: 473430
  • DOI: 10.1155/2015/473430
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of Circadian Rhythm on Clinical and Pathophysiological Conditions and Inflammation (2015)
  • 著者名/発表者名: Kizaki T, Sato S, Shirato K, Sakurai T, Ogasawara J, Izawa T, Ohira Y, Suzuki K, Ohno H
  • 雑誌名: Critical Review in Immunology 巻: 35 ページ: 261-275
  • DOI: 10.1615/CritRevImmunol.2015014925
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Melatonin promotes adipogenesis and mitochondrial biogenesis in 3T3-L1 preadipocytes (2015)
  • 著者名/発表者名: Kato H, Tanaka G, Masuda S, Ogasawara J, Sakurai T, Kizaki T, Ohno H, Izawa T
  • 雑誌名: Journal of Pineal Research 巻: 59 ページ: 267-275
  • DOI: 10.1111/jpi.12259
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Acute swimming exercise can acceletate the browning of skeletal muscle in interscapular region (2016)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara J, Sakurai T, Shirato K, Ishibashi Y, , Ohno H, Kizaki T
  • 学会等名: 第93回日本生理学会大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2016-03-22 – 2016-03-24
• [学会発表] マクロファージのO-結合型N-アセチルグルコサミン修飾調節機構に及ぼす運動トレーニングの影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 白土 健、櫻井拓也、小笠原準悦、今泉和彦、谷口直之、大野秀樹、木崎節子
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [学会発表] 加齢性慢性炎症性疾患に対する運動効果：マクロファージ時計遺伝子をプローブとして (2015)
  • 著者名/発表者名: 白土 健、櫻井拓也、小笠原準悦、楊 國昌、大野秀樹、木﨑節子
  • 学会等名: 第44回杏林医学会総会
  • 発表場所: 三鷹
  • 年月日: 2015-11-21
• [学会発表] マウス腹腔マクロファージのO-結合型N-アセチルグルコサミン修飾に及ぼす自発性走運動の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 白土 健、櫻井拓也、小笠原準悦、石橋義永、今泉和彦、大野秀樹、木崎節子
  • 学会等名: 第70回日本体力医学会大会
  • 発表場所: 和歌山
  • 年月日: 2015-09-18 – 2015-09-20
• [学会発表] 時計遺伝子の発現リズムに基づいた運動トレーニングが脂肪分解反応に及ぼす影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 加藤久詞、田中剛貴、増田慎也、高倉久志、小笠原準悦、櫻井拓也、木崎節子、大野秀樹、井澤鉄也
  • 学会等名: 第70回日本体力医学会大会
  • 発表場所: 和歌山
  • 年月日: 2015-09-18 – 2015-09-20
• [学会発表] The TGF-β-TIMP1 pathway, which inhibits glucose uptake in adipocytes, is attenuated by exercise training (2015)
  • 著者名/発表者名: Sakurai T, Ogasawara J, Shirato K, Ishibashi Y, Ozawa T, Ohira Y, Imaizumi K, Ohno H, Kizaki T
  • 学会等名: The 16th International Biochemistry of Exercise Conference (IBEC 2015)
  • 発表場所: Sao Paulo, Brazil
  • 年月日: 2015-09-07 – 2015-09-09
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of acute swimming exercise on switching action of PRDM16 in skeletal muscles (2015)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara J, Izawa T, Sakurai T, Shirato K, Kato H, Ishibashi Y, Ohira Y, Ohno H, Kizaki T
  • 学会等名: The 16th International Biochemistry of Exercise Conference (IBEC 2015)
  • 発表場所: Sao Paulo, Brazil
  • 年月日: 2015-09-07 – 2015-09-09
  • 国際学会
• [学会発表] Voluntary exercise reduces O-linked N-acetylglucosamine levels in murine macrophages (2015)
  • 著者名/発表者名: Shirato K, Sakurai Y, Ogasawara J, Ishibashi Y, Kato H, Izawa T, Ohira Y, Imaizumi K, Ohno H, Kizaki T
  • 学会等名: The 16th International Biochemistry of Exercise Conference (IBEC 2015)
  • 発表場所: Sao Paulo, Brazil
  • 年月日: 2015-09-07 – 2015-09-09
  • 国際学会
• [学会発表] ETASはPC12細胞の神経突起の形成を促進する (2015)
  • 著者名/発表者名: 小笠原準悦、高成 準、白土 健、櫻井拓也、大野秀樹、木崎節子
  • 学会等名: 第25回体力・栄養・免疫学会大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-08-22 – 2015-08-23
• [学会発表] Enzyme-treated asparagus extract attenuates hydrogen peroxide-induced matrix metalloproteinase-9 expression in murine dermal fibroblast L929 (2015)
  • 著者名/発表者名: Shirato K, Takanari J, Ogasawara J, Sakurai T, Ishibashi Y, Imaizymi K, Ohno H, Kizaki T
  • 学会等名: The 23rd International Congress on Nutrition and Integrative Medicine (ICNIM 2015)
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 2015-07-25 – 2015-07-26
  • 国際学会
• [学会発表] 富士登山に対する酸化ストレスセンサーの変動 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西尾聖剛、笹尾真美、白土 健、小笠原準悦、櫻井拓也、木﨑節子、長澤純一
  • 学会等名: 第23回日本運動生理学会大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-07-25 – 2015-07-26
• [学会発表] 運動トレーニングは脂肪組織のTGF-β-TIMP1経路を減弱させる (2015)
  • 著者名/発表者名: 櫻井拓也、小笠原準悦、白土 健、石橋義永、井澤鉄也、大野秀樹、木崎節子
  • 学会等名: 第164回日本体力医学会関東地方会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2015-07-11
• [学会発表] Enzyme-treated asparagus extract (ETAS) induced heat shock protein 70 expression and attenuates stress (2015)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara J, Shirato K, Sakurai T, Ohno H, Kizaki T
  • 学会等名: The 12th Asian Congress of Nutrition (ACN 2015)
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2015-05-14 – 2015-05-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] 体育の科学 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小笠原準悦
  • 総ページ数: 80
  • 出版者: 杏林書院
• [図書] ニュー運動生理学(Ⅱ) (2015)
  • 著者名/発表者名: 小笠原準悦，井澤鉄也，大野秀樹
  • 総ページ数: 414
  • 出版者: 真興交易医書出版部