宇宙微小重力による骨量減少を予防・改善する天然キサントフィル類の有用性立証

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26506004
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 平田 美智子 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (40544060)
• 研究分担者: 宮浦 千里 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20138382) ; 稲田 全規 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80401454)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 生物・生体工学 / 宇宙空間 / 骨粗鬆症 / 機能性食品

研究実績の概要

国際宇宙ステーションの本格運用により宇宙での有人活動が活発化し、微小重力による骨量低下や筋委縮が問題となっている。微小重力による骨量低下を予防・改善する方策は宇宙飛行士の健康管理のみならず、高齢化により顕在化している骨粗鬆症の予防法に活用できる点でも意義深い。本研究課題では、キサントフィル類を用い、微小重力による骨量低下を阻止できるキサントフィルを決定し、骨粗鬆症への予防効果とそのメカニズム解明を進め、宇宙飛行士サプリメントの開発を目指してきた。平成26年度は、キサントフィル類が骨吸収を抑制し、骨形成を促進して骨量増加効果を示す成果を報告した。平成27年度は、キサントフィルの骨への作用メカニズムの解析を行ない、骨芽細胞における破骨細胞誘導因子（RANKL）の遺伝子発現を抑制し、破骨細胞のアポトーシスを誘導すること、骨形成関連因子Runx2の遺伝子発現を促進し、石灰化を亢進することを見出した。さらに、天然キサントフィルは骨粗鬆症モデル動物である卵巣摘出マウスを用いた実験において、大腿骨の骨密度低下を抑制する作用を有することを見出した。最終年度の平成28年度は、これらの総括研究として、宇宙環境の微小重力による骨量低下のモデル動物として知られている尾部懸垂モデルマウスにキサントフィルを餌に混合して経口投与し、骨量低下への改善作用を解析した。その結果、微小重力による大腿骨遠位部海綿骨量の減少が回復することをマイクロCT解析により明らかとした。これら新知見は、キサントフィルが骨吸収を抑制して骨量維持作用を発揮することを明確に示した。食品として安全・安心で日常摂取が可能なキサントフィルは宇宙微小重力による骨量減少や骨粗鬆症などの骨吸収性疾患における予防・改善効果を示し、今後の宇宙飛行士サプリメントへの開発への検討が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Lutein, a carotenoid, inhibits lipopolysaccharide-induced alveolar bone loss associated with inflammation in a mouse model of periodontitis. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takeda H, Tominari T, Ichimaru R, Matsumoto C, Watanabe K, Hirata M, Inada M, Miyaura C
  • 雑誌名: Current Topics in Biochemica Research 巻: 17 ページ: 71-76
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Lutein enhances bone mass by stimulating bone formation and suppressing bone resorption in growing mice. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takeda H, Tominari T, Hirata M, Watanabe K, Matsumoto C, Grundler FM, Inada M, Miyaura C
  • 雑誌名: Bio. Pharm. Bull 巻: 40(5) ページ: 716-721
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Lutein, a carotenoid, suppresses osteoclastic bone resorption and stimulates bone formation in cultures. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tominari T, Matsumoto C, Watanabe K, Hirata M, Grundler FM, Inada M, Miyaura C
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem. 巻: 81(2) ページ: 302-306
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] High Potency VEGFRs/MET/FMS Triple Blockade by TAS-115 Concomitantly Suppresses Tumor Progression and Bone Destruction in Tumor-Induced Bone Disease Model with Lung Carcinoma Cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Fujita H, Gomori A, Fujioka Y, Kataoka Y, Tanaka K,Hashimoto A, Suzuki T, Ito K, Haruma T, Yamamoto-Yokoi H, Harada N, Sakuragi M, Oda N,Matsuo K, Inada M, Yonekura K
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 11（10） ページ: e0164830
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0164830.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The MET/VEGFR-targeted tyrosine kinase inhibitor also attenuates FMS-dependent osteoclast differentiation and bone destruction induced by prostate cancer. (2016)
  • 著者名/発表者名: Watanabe K, Hirata M, Tominari T, Matsumoto C, Fujita H, Yonekura K, Murphy G, Nagase H, Miyaura C, Inada M
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 291(40) ページ: 20891-20899
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Abrogation of prostaglandin E-EP4 signaling in osteoblasts prevents the bone destruction induced by human prostate cancer metastases. (2016)
  • 著者名/発表者名: Watanabe K, Tominari T, Hirata M, Matsumoto C, Maruyama T, Murphy G, Nagase H, Miyaura C, Inada M
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 478(1) ページ: 154-161
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] BA321, a novel carborane analog that binds to androgen and estrogen receptors, acts as a new selective androgen receptor modulator of bone in male mice. (2016)
  • 著者名/発表者名: Watanabe K, Hirata M, Tominari T, Matsumoto C, Endo Y, Murphy G, Nagase H, Inada M, Miyaura C
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 478(1) ページ: 279-285
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] An improved procedure for isolation of high-quality RNA from nematode-infected Arabidopsis roots through laser capture microdissection. (2016)
  • 著者名/発表者名: Anjam MS, Ludwig Y, Hochholdinger F, Miyaura C, Inada M: Siddique S, Grundler FM.
  • 雑誌名: Plant Methods (2016) 巻: 12：25 ページ: 2-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] がんの骨転移と骨破壊の機構解明と新規治療薬開発への展開 (2016)
  • 著者名/発表者名: 稲田全規、宮浦千里
  • 雑誌名: BIO Clinica 巻: 31(8) ページ: 119-123
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 前立腺がんと乳がんの骨転移における宿主環境の役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 宮浦千里
  • 学会等名: 早稲田大学 基盤形成シンポジウム （ストレス応答制御に基づく次世代型健康寿命科学の研究拠点形成 第5回成果報告会）
  • 発表場所: 早稲田大学 先端生命医科学センター TWIns（東京都新宿区）
  • 年月日: 2016-12-24 – 2016-12-24
• [学会発表] 生体イメージングによる筋萎縮・骨粗鬆症の発症機構解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 富成司、渡辺健太、青木吉嗣、武田伸一、宮浦千里、稲田全規
  • 学会等名: 精神・神経疾患研究開発費「ジストロフィン欠損モデル動物を基盤とした 筋ジストロフィーの新しい治療法開発」班 班会議
  • 発表場所: 国立精神・神経医療研究センター ユニバーサルホール（東京都小平市）
  • 年月日: 2016-12-07 – 2016-12-07
• [学会発表] Prostate cancer bone metastasis attenuated by the inhibition of receptor tyrosine kinase signaling in osteoclast (2016)
  • 著者名/発表者名: 稲田全規
  • 学会等名: 東京農工大学グローバルイノベーション研究院シンポジウム
  • 発表場所: 東京農工大学 グリーンホール（東京都小金井市）
  • 年月日: 2016-11-15 – 2016-11-15
  • 招待講演
• [学会発表] 前立腺癌の骨転移におけるプロスタグランジンE2の関与 (2016)
  • 著者名/発表者名: 稲田全規
  • 学会等名: 第19回癌と骨病変研究会
  • 発表場所: 千代田放送会館（東京都千代田区）
  • 年月日: 2016-11-11 – 2016-11-11
• [学会発表] 食品成分による骨代謝制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 宮浦千里
  • 学会等名: 日本食品免疫学会2016年度大会
  • 発表場所: 東京大学伊藤謝恩ホール（東京都文京区）
  • 年月日: 2016-11-10 – 2016-11-10
  • 招待講演
• [学会発表] バイオイメージングを活用した転移性癌の創薬評価技術 (2016)
  • 著者名/発表者名: 稲田全規
  • 学会等名: 東京農工大学共同研究シーズ説明会2016
  • 発表場所: 東京農工大学科学博物館（東京都小金井市）
  • 年月日: 2016-11-04 – 2016-11-04
• [学会発表] バイオイメージングを用いた疾患と治療薬の評価技術 (2016)
  • 著者名/発表者名: 稲田全規
  • 学会等名: 東京農工大学‐国立精神・神経医療研究センター第2回合同シンポジウム
  • 発表場所: 国立精神・神経医療研究センター（東京都小平市）
  • 年月日: 2016-09-20 – 2016-09-20
  • 招待講演
• [学会発表] A gram positive bacteria membrane component derived lipoteichoic acid induces PGE2-mediated inflammatory periodontal bone resorption. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tominari T, Watanabe K, Hirata M, Miyaura C,Inada M
  • 学会等名: ASBMR 2016
  • 発表場所: Discovery Hall - Expo Hall A1/Georgia World Congress Center, Atlanta, USA
  • 年月日: 2016-09-18 – 2016-09-18
  • 国際学会
• [学会発表] Abrogation of prostaglandin E and its receptor EP4 signaling in osteoblasts prevents the bone destruction induced by human prostate cancer. (2016)
  • 著者名/発表者名: Watanabe K, Hirata M, Tominari T, Maruyama T, Inada M, Miyaura C
  • 学会等名: ASBMR 2016
  • 発表場所: Discovery Hall - Expo Hall A1/Georgia World Congress Center, Atlanta, USA
  • 年月日: 2016-09-18 – 2016-09-18
  • 国際学会
• [学会発表] プロスタグランジンE2とEP4受容体シグナリングによる血管新生と癌転移への関与 (2016)
  • 著者名/発表者名: 稲田全規
  • 学会等名: 岐阜大学連合獣医学研究科 特別講演
  • 発表場所: 東京農工大学 小金井キャンパス（東京都小金井市）
  • 年月日: 2016-08-24 – 2016-08-24
  • 招待講演
• [学会発表] 生体イメージングによる骨粗鬆症・筋委縮の発症機構の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 稲田全規
  • 学会等名: 第二回日本筋学会学術集会
  • 発表場所: 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター（東京都小平市）
  • 年月日: 2016-08-05 – 2016-08-05
  • 招待講演
• [学会発表] 前立腺癌の骨転移におけるプロスタグランジンE2の関与 (2016)
  • 著者名/発表者名: 渡邊健太、平田美智子、富成司、丸山隆幸、宮浦千里、稲田全規
  • 学会等名: 第34回日本骨代謝学会学術集会・第3回アジア太平洋骨代謝学会議
  • 発表場所: 大阪国際会議場（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2016-07-21 – 2016-07-21
  • 国際学会
• [学会発表] Lipoteichoic acid (LTA) によるPGE2を介した骨吸収の誘導作用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 富成 司、渡邊健太、平田美智子、宮浦千里、稲田全規
  • 学会等名: 第34回日本骨代謝学会学術集会・第3回アジア太平洋骨代謝学会議
  • 発表場所: 大阪国際会議場（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2016-07-21 – 2016-07-21
  • 国際学会
• [学会発表] 前立腺癌の転移と骨破壊におけるプロスタグランジンEの関与 (2016)
  • 著者名/発表者名: 渡邊健太、平田美智子、丸山隆幸、宮浦千里、稲田全規
  • 学会等名: 第25回日本がん転移学会学術集会・総会
  • 発表場所: 米子コンベンションセンター（鳥取県米子市）
  • 年月日: 2016-07-21 – 2016-07-21
• [学会発表] 乳癌の骨転移と骨破壊におけるEP4受容体の関与 (2016)
  • 著者名/発表者名: 稲田全規、渡邊健太、平田美智子、丸山隆幸、宮浦千里
  • 学会等名: 第25回日本がん転移学会学術集会・総会
  • 発表場所: 米子コンベンションセンター（鳥取県米子市）
  • 年月日: 2016-07-21 – 2016-07-21
• [学会発表] 前立腺癌の骨転移におけるプロスタグランジンE₂の関与 (2016)
  • 著者名/発表者名: 渡邊健太、平田美智子、富成司、丸山隆幸、宮浦千里、稲田全規
  • 学会等名: 第2回日本骨免疫学会
  • 発表場所: ホテルモントレ沖縄スパ＆リゾート（沖縄県国頭郡）
  • 年月日: 2016-07-07 – 2016-07-07
• [学会発表] グラム陽性細菌由来Lipoteichoic acid (LTA) によるPGE₂を介した骨吸収の誘導作用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 富成司、渡邊健太、平田美智子、宮浦千里、稲田全規
  • 学会等名: 第2回日本骨免疫学会
  • 発表場所: ホテルモントレ沖縄スパ＆リゾート（沖縄県国頭郡）
  • 年月日: 2016-07-07 – 2016-07-07
• [学会発表] 炎症・骨破壊・癌を制御するプロスタグランジンE2 (2016)
  • 著者名/発表者名: 稲田全規
  • 学会等名: 第59回春季日本歯周病学会学術大会
  • 発表場所: 鹿児島県民交流センター（鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 2016-05-20 – 2016-05-20
  • 招待講演