2021 Fiscal Year Research-status Report
Hibernation-induced bioactive molecules that contribute resistance to skeletal muscle atrophy
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20K21769
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
宮崎 充功 広島大学, 医系科学研究科(保), 准教授 (20632467)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坪田 敏男 北海道大学, 獣医学研究院, 教授 (10207441)
下鶴 倫人 北海道大学, 獣医学研究院, 准教授 (50507168)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 骨格筋 / 冬眠 / ツキノワグマ / タンパク質代謝 / 血清 / 生理活性物質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
【本研究成果のポイント】●冬眠期において採取したツキノワグマ血清と共にヒト筋肉細胞を培養すると、筋肉細胞の総タンパク質量を増加させることを明らかにした。●この筋肉細胞の総タンパク質量の増加は、冬眠期クマ血清の添加が筋タンパク質分解系を抑制することで達成される可能性を示した。●これらの成果は、長期間の不活動・栄養不良を経験し、それでもなお筋肉が衰えないという冬眠動物の特徴を説明するものであり、将来的にはヒトの寝たきり防止や効果的なリハビリテーション手法の開発につながることが期待される。
【研究成果の概要】本研究では、実験的に採取したツキノワグマ血清をヒト骨格筋培養細胞に添加するというin vitroの解析系を用いた検討を行ったところ、冬眠期クマ血清の添加により、骨格筋細胞における総タンパク質量が増加することを確認しました。また冬眠期クマ血清の添加は、タンパク質合成系の制御系であるAkt/mTOR系の制御に関与する可能性があること、またタンパク質分解系因子の一つであるMuRF1の発現量を転写因子FOXO3aの制御系を介して調節することなどを明らかにした。
【今後の研究の展開】冬眠動物は、生命維持のために一定程度のエネルギー代謝を維持しながら長期間の不活動・栄養不良を経験し、それでもなお筋肉がほとんど衰えないという、不思議な形質を備えている。本研究により、冬眠期のクマ血清に存在する「何らかの因子」がヒト骨格筋培養細胞のタンパク質代謝を制御し、筋肉量維持に貢献する可能性が示された。しかしながら、この「何らかの因子」の特定には現在も至っていない。この因子の特定を含め、冬眠動物が有する「使わなくても衰えない筋肉」という未解明の仕組みを明らかにすることで、最終的にはヒトの寝たきり防止や効果的なリハビリテーション手法の開発などが期待される。
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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
立案した研究計画に従い、活動期・冬眠期における血清を含むクマ生体材料の採材の実施、またそれらを利用したヒト培養細胞への添加実験系を確立し、骨格筋タンパク質代謝系に与える影響を解析した。その結果、ヒト骨格筋培養細胞への冬眠期クマ血清の添加がタンパク質代謝を正に制御すること、 さらにはその制御系の詳細を明らかにすることが出来、これらの成果を原著論文として報告した(Miyazaki M*, Shimozuru M and Tsubota T. Supplementing cultured human myotubes with hibernating bear serum results in increased protein content by modulating Akt/FOXO3a signaling. PLOS ONE.2022;17(1): e0263085.)。今後も当初の研究計画に従い、プロテ オミクス手法を応用した新規生理活性物質探索を継続する。
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| Strategy for Future Research Activity |
上記のように、本研究計画は当初の研究計画に従い概ね順調に実施されている。今後は、採取したクマ血清中に含有される新規生理活性物質を探索し、それらが 骨格筋細胞のタンパク質代謝に与える影響を解析していく。血清中の高含有量タンパク質の除去手法を確立した後に、LC-MS/MS法や比較定量プロテオーム解析の実施を予定している。また同時に、血清のみならず、冬眠期に採取した各生体組織の解析も進め、冬眠期に伴い誘導される前身性のエネルギー代謝制御機構の解明を目指す。
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| Causes of Carryover |
投稿論文掲載後のオープンアクセス経費として使用予定であった予算（20万円程度、為替相場により詳細は変動）があったが、年度内に論文がアクセプトとならず未使用となり、次年度使用額が生じた。投稿論文が掲載許可となった後には、速やかな執行を予定している。
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