2020 Fiscal Year Annual Research Report
Mechano-nutrition-signaling for disuse muscle atrophy
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19H04054
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
二川 健 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学域), 教授 (20263824)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
曽我部 正博 名古屋大学, 医学系研究科, 研究員 (10093428)
東谷 篤志 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (40212162)
小林 剛 名古屋大学, 医学系研究科, 講師 (40402565)
平坂 勝也 長崎大学, 海洋未来イノベーション機構, 准教授 (70432747)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | MAM / ROSシグナル / mitofusin2 / 尾部懸垂 / NAC |
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| Outline of Annual Research Achievements |
運動機能の低下(ロコモティブ症候群)したヒトは、栄養素の代謝異常(メタボリック症候群)を併発し、さらなるQuality of Lifeの低下を招くことがわかってきた。“なぜ運動しないと代謝異常を引き起こすのであろうか。”我々は、筋が活動していないことを感知する機序と代謝異常を感知する機序には共通する部分があるのではないかと考えた。本研究では、この酸化ストレスの発生源がMAM上に存在するNADPH oxidase (NOX)であることを明らかにする。つまり、機械的ストレス(メカノ)や過栄養(メタボ)による酸化ストレスの蓄積からミトコンドリア関連小胞体膜(MAM)の破綻に繋がるシグナル、いわゆる“MAM-ROS signaling”とも呼ぶべき新規の筋萎縮シグナルを同定する。
１）MAM-ROS signalingの同定とロコモティブ症候群のMAM構造破綻：ロコモティブ症候群モデル動物(尾部懸垂マウス)やメタボリック症候群動物(高脂肪血症マウス)のNADPH oxidaseの活性化機序とMAM構造の破綻の連関を明らかにした。
２）MAM構造破綻からミトコンドリア機能異常および筋萎縮にいたるシグナル解析：ミトコンドリア機能異常とその下流シグナル(カルシウムやリン酸化シグナル)を分子生物学的、生化学的手法で解析した。さらに、組織化学的解析によりMAM構造を、メタボローム解析により代謝変動を、それぞれ網羅的に解析した。
３）MFN2筋特異的ノックアウトマウス骨格筋のMAM構造とミトコンドリア機能：MFN2の筋特異的ノックアウトマウス腓腹筋のMAM中のAconitase活性やMAM構造を解析した。また、MFN2筋特異的ノックアウトマウス高脂肪食を供すると、腓腹筋内に脂質代謝異常が見られた。
４）抗酸化栄養素によるMAM構造破綻の抑制：酸化ストレスを抑制するNACを投与し、筋量の回復を確認した。
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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
MFN2の筋特異的ノックアウトマウスのコロニーが完成したので、様々なストレス（尾部懸垂、運動負荷、高脂肪食負荷）に曝露したマウスが作製できている。その結果、当該年度は解析すべき実験サンプルが多数用意できたので、コンスタントにデータが集まってきた。機械的ストレス（尾部懸垂、運動負荷）と栄養負荷（高脂肪食）により、MFN2の筋特異的ノックアウトマウスでその効果が増大したり、減弱したりした。ともに、MAMの破綻によると考えられ、我々の仮説は正しいのではないかと少し自信を深めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
順調に仮説に沿った結果がでている。2021年度は本研究の最終年度となるため、論文としてまとめたい。昨今、論文の査読が厳しくなっており、私の場合は研究期間が終了してから採択される場合がほとんどである。できるだけ早期に論文の準備を行い、本研究期間内に論文採択まで終えたい。
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Research Products
(15 results)
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[Journal Article] Findings from recent studies by the Japan Aerospace Exploration Agency examining musculoskeletal atrophy in space and on Earth2021
Author(s)
Atsushi Higashitani, Satoshi Furukawa, Masahiro Chatani, Fuminori Kawano, Takeshi Nikawa, Takuro Numaga-Tomita, Toshihiko Ogura, Fuminori Sato, Atsuko Sehara-Fujisawa, Masahiro Shinohara, Satoru Takahashi, Haruko Watanabe-Takano, Akira Higashibata, Toru Shimazu
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Journal Title
npj Microgravity
Volume: －
Pages: －
Peer Reviewed
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[Journal Article] Morin attenuates dexamethasone-mediated oxidative stress and atrophy in mouse C2C12 skeletal myotubes2021
Author(s)
Anayt Ulla, Takayuki Uchida, Yukari Miki, Kosuke Sugiura, Atsushi Higashitani, Takeshi Kobayashi, Ayako Ohno, Reiko Nakao, Katsuya Hirasaka, Iori Sakakibara, Takeshi Nikawa
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Journal Title
Archives of Biochemistry and Biophysics
Volume: 704
Pages: －
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Crystal structure of inhibitor-bound human MSPL that can activate high pathogenic avian influenza2021
Author(s)
Ayako Ohno, Nobuo Maita, Takanori Tabata, Hikaru Nagano, Kyohei Arita, Mariko Ariyoshi, Takayuki Uchida, Reiko Nakao, Anayt Ulla, Kosuke Sugiura, Koji Kishimoto, Shigetada Teshima-Kondo, Yuushi Okumura, Takeshi Nikawa
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Journal Title
Life Science Alliance
Volume: 4
Pages: －
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Astaxanthin Prevents Atrophy in Slow Fiber Muscles by Inhibiting Mitochondrial Reactive Oxygen Species Via a Mitochondria-Mediated Apoptosis Pathwa2021
Author(s)
Luchuanyang Sun, Nobuyuki Miyaji, Min Yang, Edward M Mills, Shigeto Taniyama, Takayuki Uchida, Takeshi Nikawa, Jifeng Li, Jie Shi, Katsuyasu Tachibana, Katsuya Hirasaka
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Journal Title
Nutrients
Volume: 13
Pages: －
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Oral intake of rice overexpressing ubiquitin ligase inhibitory pentapeptide prevents atrophy in denervated skeletal muscle2021
Author(s)
Reiko Nakao, Weilin Shen, Yasuka Shimajiri, Kumiko Kainou, Yuki Sato, Anayt Ulla, Kohta Ohnishi, Miyuki Ninomiya, Ayako Ohno, Takayuki Uchida, Mitsuru Tanaka, Kazuhito Akama, Toshiro Matsui, Takeshi Nikawa
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Journal Title
npj Science of Food
Volume: －
Pages: －
Peer Reviewed / Open Access
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