2015 Fiscal Year Annual Research Report
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15H05364
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan Geriatric Hospital and Institute of Gerontology |
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Principal Investigator |
本橋 紀夫 地方独立行政法人東京都健康長寿医療センター(東京都健康長寿医療センター研究所), 東京都健康長寿医療センター研究所, 研究員 (50532727)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 骨格筋 / 筋線維タイプ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
骨格筋は肥大・萎縮をする可塑性を有すると共に、質的な可逆変化つまり筋線維タイプ（遅筋・速筋）とそれに伴う代謝変換能(酸化系・解糖系)を有する。各種運動による筋肥大時、或は加齢や不活動に伴う筋萎縮の過程でも筋線維タイプ変換が生じるが、詳細なメカニズムは明らかではない。本研究では、全ての筋線維タイプを蛍光蛋白で生きたまま識別することができるマウスを用いて、筋線維タイプ変換を惹き起こす生体内因子・薬剤を網羅的に探索し、骨格筋線維タイプ変換メカニズムを明らかにする。さらに筋線維タイプ変換誘導因子を用いて加齢や不活動による筋萎縮に対する予防・治療法開発を目的とした。本年度は、作成したマウス由来の培養筋管細胞に対して、約100種類の生体内因子・薬剤を添加し、遅筋線維(Type I)あるいは速筋線維(Type IIb)を誘導する因子を複数同定した。筋線維タイプの変換は、定量PCRを用いたMyHC遺伝子発現(遅筋: MYH-7, 速筋: MYH-2, -1, -4)においても確認した。さらに筋線維タイプ変換が代謝機能を伴う変換であるか否かを検討する為、細胞外フラックスアナライザーXFpを用い、酸素消費量を指標とするミトコンドリア活性能、或はpH値変化を指標とする解糖能の変化を検討した。過去文献ではC２C１２筋細胞株を用いたXFpでの解析が主であったが、本研究ではマウス初代培養筋細胞を用い、解析条件を確立する事ができた。XFpを用いた解析の結果、遅筋（Type I）を誘導する因子は主にミトコンドリア代謝能が、速筋（Type IIb）を誘導する因子は主に解糖能が優位に機能している事が確認された。これらの結果を裏付けるため、ミトコンドリア特異的遺伝子(PGC-1α, NRF1, Tfam)発現を定量した結果、遅筋誘導因子はPGC-1α, NRF1, Tfamの各遺伝子発現を上昇させていた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成２７年度は、①作成したマウス由来の培養筋管細胞に対して、生体内因子・薬剤を添加し、網羅的に遅筋線維(Type I)あるいは速筋線維(Type IIb)を誘導する因子を探索する事、②筋線維タイプ変換が代謝変換（ミトコンドリア酸化系・解糖系）を伴うか否かを明らかにする事を目的としていた。これまでに約100種類の生体内因子・薬剤を添加し、遅筋線維(Type I)あるいは速筋線維(Type IIb)を誘導する因子を探索した結果、約10種類の遅筋あるいは速筋誘導因子を同定する事ができた。筋線維タイプの変換は、定量PCRを用いたMyHC遺伝子発現においても確認できた。さらに細胞外フラックスアナライザーXFpによる筋代謝機能を解析した結果、遅筋を誘導する因子は主にミトコンドリア代謝能が、速筋を誘導する因子は主に解糖能が優位に機能している事を確認でき、筋線維タイプ変換は筋代謝変換を伴うことを明らかにする事ができた。以上のように、これまで予想通りの研究結果が得られており、研究計画は予定通りに進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
In vitroで得られた筋線維タイプ変換誘導因子が、In vivoにおいても筋線維タイプを変換させるか否かを確かめる為、野生型マウスに対して生体内因子・薬剤を投与する。投与開始1-6ヶ月後、筋線維タイプ発現を免疫染色法および定量PCR法を用いて評価する。更に生体内因子・薬剤により誘導された筋線維タイプが機能的にも変換(酸化系・解糖系)している事を確認する為、ミトコンドリア活性(Cox・SDH活性)を生化学的に評価する。加えて、全身の代謝特性をマウス運動量測定装置および代謝産物測定装置を用いて解析する。
筋線維タイプ変換誘導因子のシグナル経路を解明する為、筋線維タイプ変化を誘導する既知遺伝子を欠損したマウス(PGC-1a, Sirt1他)を樹立する。樹立された遺伝子欠損マウス由来筋管細胞に対し、同定した生体内因子・薬剤を添加し、筋線維タイプが変換するか否かを検討する。添加した因子が欠失遺伝子の影響を受けない場合、既知シグナル経路と異なる経路で筋線維タイプ変換が誘導されている可能性がある為、筋線維タイプ変換誘導因子の欠損したマウスを作成し、その機能解析を行う。
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Research Products
(6 results)
