骨格筋幹細胞と筋肉の再生

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心筋・平滑筋・骨格筋

筋肉は動物が動物たる所以ゆえんです。筋肉の働きによって、私たちは動きたいように動くことができます。高等動物には、心筋・平滑筋・骨格筋の3種類の筋肉があります。心筋は心臓の筋肉で、死ぬまで収縮を続け、全身に血液を送り出します。平滑筋は主に内臓を構成する筋肉で、血管のチューブも平滑筋でできています。骨格筋は私たちが自由に動かせる筋肉で、血液中の酸素と栄養を消費して運動を生み出します。動物の運動は、これら3種の筋肉の協調によって実現されます。各筋肉の細胞はよく似ていますが、同時に、大きく異なってもいます。筋肉の多様性を実現するメカニズムの理解も、私たちの目標の一つです。

心筋・平滑筋・骨格筋

骨格筋幹細胞 (衛星細胞)

骨格筋の特徴の一つは、その強靭な再生能力です。骨格筋の組織は、筋線維という多核の巨大細胞から構成されます。筋線維の細胞膜と基底膜の間には、単核の衛星細胞 (サテライト細胞) と呼ばれる幹細胞が存在します。筋線維1本あたり、数個〜数十個の衛星細胞が接着しています。筋線維は細胞分裂をしません。骨格筋の組織は、幹細胞である衛星細胞の働きによって再生します。

骨格筋幹細胞 (衛星細胞)

骨格筋の再生

通常、衛星細胞は静止状態にあり、増殖しません。しかし、骨格筋が損傷するなどの刺激を受けると、衛星細胞は活性化されて筋芽細胞と呼ばれる前駆細胞となります。筋芽細胞は数回の細胞分裂によって増殖した後、筋細胞へと分化します。そして複数の筋細胞が互いに融合して、多核の筋管となります。筋管は新しく筋線維を形成したり、元から存在する筋線維と融合することで、骨格筋を再生します (Yin 2013)。しかし、筋芽細胞の分化能力は、加齢や疾患によって衰えることが知られています。私たちは、動物の骨格筋から採取した筋芽細胞を培養し、研究材料として使用しています。

筋肉の再生

骨格筋の萎縮

加齢や疾患に伴って筋力や筋量が減少する筋萎縮は、日常生活動作 (ADL; activities of daily living) や生活の質 (QOL; quality of life) に大きく影響します。さらに筋萎縮は、疾患の予後 (死亡率) の独立した危険因子であることもわかってきました。心不全 (Anker 1997)、慢性腎臓病 (Carrero 2008)、がん (Blauwhoff-Buskermolen 2016)、糖尿病 (Miyake 2019) などの疾患で、筋萎縮と死亡率に強い相関が報告されています。筋萎縮の防止は、これらの疾患の治療にも重要であると考えられています。

筋萎縮の遠因の一つとして、筋芽細胞の機能低下が指摘されています。私たちは、筋芽細胞に作用する分子の探索を通じて、筋萎縮の新たな予防・治療法の確立を目指しています。以下のページで研究内容を詳しく紹介しています。