1

筋肉量を維持・増加する天然成分の同定

名古屋市立大学

大学院薬学研究科 神経薬理学分野

准教授 大澤 匡弘

2

従来技術とその問題点

• 高齢者やがん患者などの日常活動性の低下に全身の筋肉（骨格筋）量の低下が指摘されているが、その進行を止める方法はない。

• 骨格筋量は、細胞内たんぱく質量により決まり、その維持や増加を促すことが重要であるが、老化や疾患による骨格筋たんぱく質量低下を進行させるメカニズムは不明である。

3

新技術の特徴・従来技術との比較

• 骨格筋量の減少を評価する動物モデルは、老齢動物であり、作成に時間を要したが、今回開発した担がん動物は、短時間で骨格筋量の低下が見られた。

4

悪液質モデル• C57BL/6Jマウス

• B16BF6メラノーマ細胞

Das et al., Science, 2011, 333, 233-238.

5

-30

-20

-10

0

10No Cancer Day 10 Day 18

0

5

10

15

20

25

30

35

No Cancer B10 Bearing

Day0

Day18

メラノーマ接種マウスの体重

・メラノーマ接種18日目において、腫瘍組織を除いた体重の減少が見られた。

体重

変化

率

**

##

**P<0.01 vs. Day0

##P<0.01 vs. No Cancer group

接種日 (day0) 接種後10日(day10)

接種後18日(day18)

B16

(ｇ)(％)

6

新技術の特徴・従来技術との比較

• これまでに不明であった骨格筋量の維持に必要な細胞内情報伝達系が、インスリンシグナルである可能性を見出し、そのシグナルを亢進すると骨格筋のたんぱく質喪失を緩徐にすることを見出した。

7

Nocancer

Day 10cancer

Day 18cancer

0

50

100

150

0

100200300400

各種細胞内タンパク質の経時的変化

リン

酸化

（％

）

リン

酸化

（％

）

Aktのリン酸化 STAT3のリン酸化

p-Akt

Akt

p-STAT3

STATA3

Nocancer

Cancer(day 18)

Nocancer

接種日 (day0)

腓腹筋摘出

接種後10日(day10)

**P<0.05, **P<0.01 vs. No cancer group

腓腹筋摘出

接種後18日(day10)

Day 10cancer

Day 18cancer

**

Nocancer

Cancer(day 18)

*

0

50

100

150

0

50

100

150

Myostatinの発現 ミオシン重鎖の発現

Myostatin

GAPDH

発現

量（％

）

MyHC

GAPDH

*

**

発現

量（％

）

Nocancer

Cancer(day 18)

Nocancer

Day 10cancer

Day 18cancer

Nocancer

Cancer(day 18)

Nocancer

Day 10cancer

Day 18cancer

8

筋萎縮の分子メカニズム

MURF-1

Atrogin-1

タ ンパク 分解（ M y c H C 低下）

mTOR

4E-BP1

筋萎縮

タ ンパク合成系

タ ンパク分解系

NFκB

イ ンリ ン抵抗性

イ ンスリ ン

X

悪液質

Akt

X

STAT3

IL-6? TNFα？

SOCS3

9

新技術の特徴・従来技術との比較

• 一度に大量のサンプルを用いてPPARγ活性を有する成分をスクリーニングできる in vitro の実験系を開発した。

10

PPARγとは？

• 遺伝子転写促進因子• 脂肪細胞を小型のままにする• 脂肪細胞からインスリンの効果を• 高める因子を放出させる• 骨格筋（筋肉）からインスリンの作用を高

める因子を放出させる

⇒ インスリン抵抗性の改善（２型糖尿病の治療ターゲット）

⇒ 骨格筋減少抑制作用？？

11

Luciferase Assay

PPARγPPARγ

expression PPARγprotein

agonist

Luciferase

核内移行 PPRE repeated sequence 細胞内

Lysis bufferでLuciferase溶出 (5min or 2h)

ATP発光基質 (Luciferin)

発光

kobe.coocan.travel.jpより

24 well plateに蒔いたHEK293細胞にPPARγを発現するベクターおよびPPARγ応答配列 (PPRE)の下流にルシフェラーゼ遺伝子をもつベクターをリポフェクション法により形質導入した。ピオグリタゾンをポジティブコントロールとして実験を行った。

cell membrene

DNAHEK293 cell

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各生薬成分のPPARγ活性化作用の検討

ルシフェラーゼPPRE

PPARγ

生薬成分

PPARγ

発色

PPARγ活性化のマス・スクリーニング

生薬名 Mean ± S.E.

インチンコウ 1.78 ± 0.38

キクカ 1.70 ± 0.12

ヨクイニン 1.95 ± 0.15

カロニン 1.54 ± 0.11

カッコン 1.42 ± 0.16

トログリタゾン（コントロール） 3.36 ± 0.40

(91生薬成分のうち)

13

新技術の特徴・従来技術との比較

• 生薬成分のうち、インスリンシグナルを増強するものに、骨格筋量減少を緩やかにする効果があることを確認した。

14

キクカ• キク (Chrysanthemum morifolium

ramat.) を基原とする

• フラボノイド(apigenin, luteolinなど)やその配糖体を含む

• 解熱、解毒、鎮痛、消炎として、感冒、発熱、悪寒、頭痛などに用いられる

• 漢方：釣藤散

• キクカに含まれるluteolinには、PPARγ活性化作用やがん細胞増殖抑制作用が報告されている

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発現

量(%

)

発現

量(%

)

050

100150200

050

100150200

腓腹筋におけるキクカの効果Aktのリン酸化 STAT3のリン酸化

p-Akt

Akt

p-STAT3

STATA3

Nocancer Cancer

Kikuka+cancer

Nocancer Cancer

Kikuka+cancer

Nocancer Cancer

Kikuka+cancer

Nocancer Cancer

Kikuka+cancer

接種日 (day0)

腓腹筋摘出

接種後18日(day18)

Western Blot

050

100150200

050

100150200

Nocancer Cancer

Kikuka+cancer

Myostatinの発現 ミオシン重鎖の発現

Nocancer Cancer

Kikuka+cancer

Nocancer Cancer

Kikuka+cancer

Myostatin

GAPDH

MyHC

GAPDH

Nocancer Cancer

Kikuka+cancer

**

*

*

#

** **

*P<0.05, **P<0.01 vs. No cancer group#P<0.05 vs. cancer group

キクカ摂餌（day0̃18）

リン

酸化

量(%

)

リン

酸化

量(%

)

16

0

100

200

300

10日目におけるキクカの効果

リン

酸化

量(%

)

リン

酸化

量(%

)

Aktのリン酸化 STAT3のリン酸化

p-Akt

Akt

p-STAT3

STAT3

Nocancer Cancer

Kikuka+cancer

Nocancer Cancer

Kikuka+cancer

Nocancer Cancer

Kikuka+cancer

*##P<0.01 vs. Cancer group

5 5 8

##

0

100

200

300

Nocancer Cancer

Kikuka+cancer

*P<0.05 vs.No cancer group

0

100

200

300

Nocancer Cancer

Kikuka+cancer

SOCS3の発現

SOCS3

GAPDH

Nocancer Cancer

Kikuka+cancer

発現

量(%

)

myostatin

0

100

200

300

Nocancer Cancer

Kikuka+cancer

GAPDH

発現

量(%

)

myostatinの発現

Nocancer Cancer

Kikuka+cancer

接種日 (day0)

腓腹筋摘出

接種後10日(day10)

Western Blot

キクカ摂餌（day0̃18）

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想定される用途

• 骨格筋量の低下を抑える成分が、食品にも含まれる可能性があることから、特定保健機能食品として利用することができる。

• 上記以外に、インスリン抵抗性を改善する可能性があるため、糖尿病予防のための食品として活用できる。

• 飲料や食品、サプリメントとして用いることで、日常的な健康補助食品としても応用できる。

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実用化に向けた課題

• 有効成分を効率よく摂取するために、どのような形態で用いるのが良いのか明らかではない（食品か、飲料か、錠剤かなど）

• 食品や生薬などで有効性が見られても、有効成分が不明であると、産地や採取時期で有効性にばらつきが出る可能性が高い。

• 継続した摂取が可能となるような食品形態を考案する必要がある。

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企業への期待

• 有効性を高めたり、持続的な摂取が可能となるような食品形態を考案していただき、実際に有効性の期待される食品を広く販売していただきたい。

• 特定保健機能食品としての申請を行い、市販後に実際に用いた人での有効性を確認し、より多くの人達に活用し、健康寿命の延長に貢献してほしい。

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産学連携の経歴

• 2012年 JST研究成果最適展開支援プログラム

A-STEP（探索タイプ）に採択

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名古屋市立大学

社会連携センター（事務局学術課内）

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