Molecular bases of vitamin D-induced skeletal muscle mass regulation: using a novel tracer method

近年、高齢期におけるビタミンD不足がサルコペニアリスクに繋がるなど、骨格筋量の維持・改善におけるビタミンDの重要性が着目されている。ビタミンDが筋タンパク質の合成や分解を調節することが骨格筋細胞を用いた研究で明らかとなっている。しかし、動物モデルや臨床試験においては、筋タンパク質の合成や分解の速度を同時に定量化することができず、ビタミンD代謝と筋タンパク質代謝の関係性を検証することができなかった。本研究では、安定同位体トレーサー法を用いて筋タンパク質合成と分解を同時に測定する手段を開発し、さらにこの新規の筋タンパク質代謝測定法を応用し、ビタミンD欠乏食/過剰食、筋特異的ビタミンD受容体ノックアウトマウス/過剰発現マウスを用いて、運動/不活動時の筋タンパク質代謝バランスの推移およびそのメカニズムを解明することを目的としている。これらの検討により、骨格筋量の調節におけるビタミンD代謝の役割・重要性を包括的に明らかにし、サルコペニア対策におけるパラダイムシフトを実現する。2022年度においては、前年度に引き続き、研究課題①として、筋たんぱく質合成とタンパク質分解を同時に測定可能な新規トレーサー法の確立に向けた実験を実施した。マウスに対して[メチルD3]-13C-メチオニンを腹腔投与した後、マウス尾静脈より投与前、投与後において経時的に採血を行った。中・長期的な筋タンパク質代謝の測定においては、体内のトレーサー濃度の変化を適切に確認・管理することが重要であるため、血液サンプルを液体クロマトグラフ質量分析計とガスクロマトグラフ質量分析計の2つの装置を併用した分析を行い、血液中のトレーサー濃度の動態を確認した。また、研究課題②の実施に向けて、筋特異的VDRノックアウトマウスを作出し、運動介入および筋萎縮モデルの確立に向けた検討を実施した。

近年、高齢期におけるビタミンD不足がサルコペニアリスクに繋がるなど、骨格筋量の維持・改善におけるビタミンDの重要性が着目されている。ビタミンDが筋タンパク質の合成や分解を調節することが骨格筋細胞を用いた研究で明らかとなっている。しかし、動物モデルや臨床試験においては、筋タンパク質の合成や分解の速度を同時に定量化することができず、ビタミンD代謝と筋タンパク質代謝の関係性を検証することができなかった。本研究では、安定同位体トレーサー法を用いて筋タンパク質合成と分解を同時に測定する手段を開発し、さらにこの新規の筋タンパク質代謝測定法を応用し、ビタミンD欠乏食/過剰食、筋特異的ビタミンD受容体ノックアウトマウス/過剰発現マウスを用いて、運動/不活動時の筋タンパク質代謝バランスの推移およびそのメカニズムを解明することを目的としている。これらの検討により、骨格筋量の調節におけるビタミンD代謝の役割・重要性を包括的に明らかにし、サルコペニア対策におけるパラダイムシフトを実現する。2022年度においては、前年度に引き続き、研究課題①として、筋たんぱく質合成とタンパク質分解を同時に測定可能な新規トレーサー法の確立に向けた実験を実施した。マウスに対して[メチルD3]-13C-メチオニンを腹腔投与した後、マウス尾静脈より投与前、投与後において経時的に採血を行った。中・長期的な筋タンパク質代謝の測定においては、体内のトレーサー濃度の変化を適切に確認・管理することが重要であるため、血液サンプルを液体クロマトグラフ質量分析計とガスクロマトグラフ質量分析計の2つの装置を併用した分析を行い、血液中のトレーサー濃度の動態を確認した。また、研究課題②の実施に向けて、筋特異的VDRノックアウトマウスを作出し、運動介入および筋萎縮モデルの確立に向けた検討を実施した。