JP2006162346A - Diagnostic method of amyotrophy, evaluation method of anti-amyotrophic action and screening method of anti-amyotrophic substance - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、筋萎縮の診断方法、抗筋萎縮作用の評価方法、及び抗筋萎縮物質のスクリーニング方法に関し、さらに詳細には、酸化ストレス誘導性蛋白質等の発現量を指標とする高感度な筋萎縮の診断方法、該診断方法を用いた抗筋萎縮作用の評価方法、及び該評価方法を用いた抗筋萎縮物質のスクリーニング方法に関する。 The present invention relates to a method for diagnosing muscle atrophy, a method for evaluating an antimuscular atrophy effect, and a screening method for an antimuscular atrophy substance. The present invention relates to a method for diagnosing atrophy, a method for evaluating an antimuscular atrophy using the diagnostic method, and a screening method for an antimuscular atrophy substance using the evaluation method.
筋萎縮とは、筋蛋白の分解速度が合成速度を上回ることにより筋肉量が減少し、筋肉が痩せ細る状態をいう。筋萎縮は、筋肉を使わない状態が続くことによりおこる廃用性筋萎縮と、筋萎縮性側策硬化症(ALS)等の疾病による進行性筋萎縮に大別される。このうち、廃用性筋萎縮の原因となる筋肉を使わない状態は、ベッドレストやギプス固定等によって日常的に起こりうることであり、寝たきり状態となった老人にとって廃用性筋萎縮は大きな問題である。また、加齢に伴っても筋萎縮と同様の症状が起きることがあり、これは筋減弱症(サルコペニア)と呼ばれている。 Muscle atrophy refers to a state in which muscle mass decreases due to the degradation rate of muscle protein exceeding the synthesis rate, and the muscles become thin. Muscular atrophy is roughly classified into disuse muscular atrophy caused by a state in which muscles are not used and progressive muscular atrophy caused by diseases such as amyotrophic side sclerosis (ALS). Of these, the condition that does not use muscles that cause disuse muscle atrophy can occur on a daily basis due to bed rest, cast fixation, etc., and disuse muscle atrophy is a major problem for bedridden elderly people It is. Moreover, the same symptom as muscle atrophy may occur with aging, and this is called myopathy (sarcopenia).
筋萎縮が起こるメカニズムはまだ不明の点が多いが、酸化ストレスと密接に関係していることが明らかになりつつある。例えば、抗酸化物質であるビタミンEが欠乏すると、筋萎縮が起こることが知られている。また特許文献1には、萎縮した筋肉内ではチオバルビツール反応陽性物質や酸化型グルタチオンの増加が認められることが記載されている。一方、鉄の増加が筋萎縮の進行に関与しているとの報告もある。また特許文献2には、Ras活性化又はRasの下流のシグナル伝達分子の作用により筋萎縮が阻害されることが記載されている。
筋萎縮のように日常生活に大きな支障をきたす疾患は、まずは予防をすることが肝要である。そのためには、筋萎縮が起こる兆候や筋萎縮の初期段階を検出する技術が必要になる。筋萎縮を検出する方法としては、筋肉から漏れ出た各種の酵素、例えば、クレアチンキナーゼ(CK)、グルタミン酸−オキザロ酢酸トランスアミナーゼ(GOT)、グルタミン酸−ピルビン酸トランスアミナーゼ(GPT)、アルドラーゼ等をマーカー物質とし、それらの血中濃度を指標とする方法が一部で提案されているが、あまり一般的な方法ではない。むしろ、これらの酵素は筋肉が損傷したときに漏れ出ることが多いので、筋萎縮を正確に反映するとは考えにくい。さらに、GOTとGPTは肝機能の指標でもあるので、肝機能障害と誤診する恐れもある。したがって、筋萎縮を高感度で検出でき、筋萎縮の予防に役立てることができるマーカー物質が求められている。 It is important to first prevent a disease such as muscular atrophy that has a major impact on daily life. For this purpose, a technique for detecting signs of muscle atrophy and the initial stage of muscle atrophy is required. As a method for detecting muscle atrophy, various enzymes leaking from the muscle, for example, creatine kinase (CK), glutamate-oxaloacetate transaminase (GOT), glutamate-pyruvate transaminase (GPT), aldolase, etc. are used as marker substances. Some methods using the blood concentration as an index have been proposed, but this method is not very common. Rather, these enzymes often leak when muscles are damaged, and are unlikely to accurately reflect muscle atrophy. Furthermore, since GOT and GPT are also indicators of liver function, there is a risk of misdiagnosis as liver function disorder. Therefore, there is a need for a marker substance that can detect muscle atrophy with high sensitivity and can be useful for preventing muscle atrophy.
また、そのようなマーカー物質があれば、マーカー物質の量の変動を捕らえることで、
筋萎縮の改善状態のモニタリングをすることができる可能性がある。さらにまた、そのマーカー物質を指標にして、被検物質の筋萎縮に対する効果を評価したり、筋萎縮に効能がある物質をスクリーニングすることができる可能性がある。特に、そのような物質を含む食品素材があれば、それを日常的に食することによって筋萎縮の予防につなげられる。しかし、そのような筋萎縮のマーカー物質は見出されていない。
Also, if there is such a marker substance, by capturing the change in the amount of marker substance,
There is a possibility that the improvement state of muscle atrophy can be monitored. Furthermore, there is a possibility that the marker substance can be used as an index to evaluate the effect of the test substance on muscle atrophy or to screen for a substance effective for muscle atrophy. In particular, if there is a food material containing such a substance, it can be used to prevent muscle atrophy by eating it on a daily basis. However, no marker substance for such muscle atrophy has been found.
本発明の目的は、筋萎縮を検出することができる新しいマーカー物質を提供することにより、筋萎縮の高感度な診断等を可能にし、さらに筋萎縮に効果がある物質の評価やスクリーニングにも応用できる技術を提供することにある。 The object of the present invention is to provide a new marker substance capable of detecting muscle atrophy, thereby enabling highly sensitive diagnosis of muscle atrophy, and also applicable to evaluation and screening of substances effective for muscle atrophy. The aim is to provide a technology that can
本発明者らは、酸化ストレス誘導性蛋白質に着目し、筋萎縮の動物モデルを用いて筋肉中の各種の酸化ストレス誘導性蛋白質の量を測定した。その結果、それらの酸化ストレス誘導性蛋白質の発現量が、筋萎縮の発症、抑制、改善の各状態に応答して変動し、筋萎縮の状態を反映することを見出した。さらに、ミオスタチンとカルシニューリンについても同様に筋萎縮の状態を反映することを見出した。さらに、該動物モデルを使用することにより、被検物質の抗筋萎縮作用の評価、及び抗筋萎縮作用を有する物質のスクリーニングに利用可能であることを見出し、本発明を完成した。すなわち、本発明の要旨は以下のとおりである。 The present inventors paid attention to oxidative stress-inducible proteins and measured the amounts of various oxidative stress-inducible proteins in muscle using an animal model of muscle atrophy. As a result, it was found that the expression levels of these oxidative stress-inducible proteins fluctuate in response to the onset, suppression, and improvement of muscle atrophy and reflect the state of muscle atrophy. Furthermore, it was found that myostatin and calcineurin also reflect the state of muscle atrophy. Furthermore, by using the animal model, it was found that the test substance can be used for evaluating the antimuscular atrophy action of a test substance and screening for a substance having an antimuscular atrophy action, thereby completing the present invention. That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) 筋肉中における酸化ストレス誘導性蛋白質の発現量を指標として、筋萎縮を検出することを特徴とする筋萎縮の診断方法、
(2) 上記酸化ストレス誘導性蛋白質は、レドックス感受性蛋白質であることを特徴とする(1)に記載の筋萎縮の診断方法、
(3) 上記レドックス感受性蛋白質は、TNFα、pIκB、IL−8、MCP1又はICAM1であることを特徴とする(2)に記載の筋萎縮の診断方法、
(4) 上記酸化ストレス誘導性蛋白質は、酸化修飾蛋白質であることを特徴とする(1)に記載の筋萎縮の診断方法、
(5) 上記酸化修飾蛋白質は、4−ヒドロキシ−2−ノネナール修飾蛋白質であることを特徴とする(4)に記載の筋萎縮の診断方法、
(6) 筋肉中におけるミオスタチン又はカルシニューリンの発現量を指標として、筋萎縮を検出することを特徴とする筋萎縮の診断方法、
(7) 上記発現量は、蛋白質量であることを特徴とする(1)乃至(6)のいずれかに記載の筋萎縮の診断方法、
(8) 上記発現量は、mRNA量であることを特徴とする(1)乃至(6)のいずれかに記載の筋萎縮の診断方法。
(9) (1)乃至(8)のいずれかに記載の筋萎縮の診断方法を用いて抗筋萎縮作用を評価する方法であって、被検物質を摂取させた動物の筋肉中における酸化ストレス誘導性蛋白質、ミオスタチン又はカルシニューリンの発現量を指標として、被検物質の抗筋萎縮作用を評価することを特徴とする抗筋萎縮作用の評価方法、
(10) 上記被検物質は、食品素材であることを特徴とする(9)に記載の抗筋萎縮作用の評価方法、
(11) (9)又は(10)に記載の抗筋萎縮作用の評価方法を用いて被検物質の抗筋萎縮作用を評価し、所望の抗筋萎縮作用を有する物質をスクリーニングすることを特徴とする抗筋萎縮物質のスクリーニング方法。
(1) A method for diagnosing muscle atrophy, which comprises detecting muscle atrophy using the expression level of an oxidative stress-inducing protein in muscle as an index,
(2) The method for diagnosing muscle atrophy according to (1), wherein the oxidative stress-inducible protein is a redox-sensitive protein,
(3) The method for diagnosing muscle atrophy according to (2), wherein the redox-sensitive protein is TNFα, pIκB, IL-8, MCP1 or ICAM1;
(4) The method for diagnosing muscle atrophy according to (1), wherein the oxidative stress-inducible protein is an oxidation-modified protein,
(5) The method for diagnosing muscle atrophy according to (4), wherein the oxidation-modified protein is a 4-hydroxy-2-nonenal modified protein,
(6) A method for diagnosing muscle atrophy, which comprises detecting muscle atrophy using the expression level of myostatin or calcineurin in muscle as an index,
(7) The method for diagnosing muscle atrophy according to any one of (1) to (6), wherein the expression level is a protein mass,
(8) The method for diagnosing muscle atrophy according to any one of (1) to (6), wherein the expression level is an mRNA level.
(9) A method for evaluating an antimuscular atrophy action using the method for diagnosing muscle atrophy according to any one of (1) to (8), wherein the oxidative stress is in the muscle of an animal ingested with a test substance An evaluation method of an antimuscular atrophy action characterized by evaluating an antimuscular atrophy action of a test substance using an expression level of an inducible protein, myostatin or calcineurin as an index,
(10) The method for evaluating an antimuscular atrophy action according to (9), wherein the test substance is a food material,
(11) A method for evaluating an antimuscular atrophy action of a test substance using the method for evaluating an antimuscular atrophy action described in (9) or (10), and screening a substance having a desired antimuscular atrophy action. And a screening method for antimuscular atrophy.
本発明の筋萎縮の診断方法によれば、酸化ストレス誘導性蛋白質、ミオスタチン又はカルシニューリンの発現量を指標とするので、より高感度に筋萎縮を検出することができ、筋萎縮の予防に役立てることができる。 According to the method for diagnosing muscle atrophy of the present invention, since the expression level of oxidative stress-inducible protein, myostatin or calcineurin is used as an index, muscle atrophy can be detected with higher sensitivity, which is useful for the prevention of muscle atrophy. Can do.
本発明の抗筋萎縮作用の評価方法によれば、食品素材等の被検物質の抗筋萎縮作用を正確かつ効率的に評価することができる。 According to the method for evaluating an antimuscular atrophy action of the present invention, the antimuscular atrophy action of a test substance such as a food material can be accurately and efficiently evaluated.
本発明の抗筋萎縮物質のスクリーニング方法によれば、筋萎縮に効果がある食品素材等の物質をより効率的にスクリーニングすることができる。 According to the screening method for an antimuscular atrophy substance of the present invention, a substance such as a food material effective for muscle atrophy can be screened more efficiently.
以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail.
本発明の筋萎縮の診断方法の1つの様相は、筋肉中の酸化ストレス誘導性蛋白質の発現量を指標として筋萎縮を診断するものである。ここで「筋萎縮の診断」とは、筋萎縮が発症しているか否かを判定することのみではなく、筋萎縮の予防を目的として筋萎縮が発症するおそれの有無を判定することや、筋萎縮の改善状態や再発のモニタリングを行うことも含む。 One aspect of the method for diagnosing muscle atrophy of the present invention is to diagnose muscle atrophy using the expression level of oxidative stress-inducing protein in muscle as an index. Here, “diagnosis of muscle atrophy” not only determines whether or not muscle atrophy has developed, but also determines whether or not there is a risk of developing muscle atrophy for the purpose of preventing muscle atrophy, This includes monitoring the improvement of atrophy and recurrence.
また、「酸化ストレス誘導性蛋白質」とは、酸化ストレスによって誘導される蛋白質をいう。ここで、酸化ストレスとは、細胞や組織内において活性酸素群(スーパーオキサイド、過酸化水素、ヒドロキシラジカル、一重項酸素、脂質ラジカルなど)や活性窒素群(一酸化窒素、ペルオキシナイトライトなど)が抗酸化能を超えて生じた結果、細胞や組織内が酸化側に傾いた状態をいう。 The “oxidative stress-inducible protein” refers to a protein induced by oxidative stress. Here, oxidative stress refers to active oxygen groups (superoxide, hydrogen peroxide, hydroxy radical, singlet oxygen, lipid radical, etc.) and active nitrogen groups (nitrogen monoxide, peroxynitrite, etc.) in cells and tissues. As a result of exceeding the antioxidant capacity, it means a state in which cells and tissues are inclined toward the oxidation side.
本発明の筋萎縮の診断方法の好ましい実施形態の一つは、酸化ストレス誘導性蛋白質がレドックス(redox)感受性蛋白質である実施形態である。レドックス感受性蛋白質は、酸化還元反応によりその機能が制御されている蛋白質の総称である。例えば、酸化ストレスによってレドックス感受性転写因子が活性化され、レドックス感受性蛋白質が誘導される。レドックス感受性蛋白質の好ましい例として、TNFα(Tumor necrosis factor alpha、腫瘍壊死因子α)、pIκB(Phospho Inhibitor of Nuclear Factor Kappa B)、IL−8(Interleukin−8)、MCP1(Monocyte chemoattractant protein−1)、ICAM1(Intracellular adhesion molecule 1)が挙げられる。 One of the preferred embodiments of the method for diagnosing muscle atrophy of the present invention is an embodiment in which the oxidative stress-inducible protein is a redox-sensitive protein. Redox sensitive protein is a generic term for proteins whose functions are controlled by redox reactions. For example, a redox sensitive transcription factor is activated by oxidative stress and a redox sensitive protein is induced. Preferred examples of redox sensitive proteins include TNFα (Tumor necrosis factor alpha, tumor necrosis factor α), pIκB (Phospho Inhibitor of Nuclear Factor Kappa B), IL-8 (Interleukin-1M MC, P-8). ICAM1 (Intracellular adhesion molecule 1) is mentioned.
TNFαは、炎症性サイトカインの一種であり、筋蛋白分解作用を有することが知られている。
pIκBは、リン酸化されたIκB(Inhibitor of Nuclear Factor Kappa B)である。炎症性サイトカイン、ケモカイン、及び接着分子等の遺伝子を発現している転写因子NF−κB(Nuclear Factor Kappa B)は、IκBと複合体を形成している状態では不活性であるが、酸化ストレス等でIκBがリン酸化されると、NF−κBはIκBから離れて核に移行する。この、リン酸化されたIκBがpIκBである。
IL−8は、好中球を特異的に引き付けるケモカインである。なお、ラット等の動物ではCINC1(cytokine−induced neutrophil chemoattractant−1)がIL−8に相当する。また、マウスでIL−8に相当する蛋白質はKCと呼ばれており、IL−8に相当する蛋白質は動物種によって名称が異なる。本明細書においてIL−8というときは、ヒトのIL−8の他に、CINC1やKC等の他の動物種のIL−8に相当する蛋白質も含むものとする。
MCP1は、単球(マクロファージ)を特異的に引き付けるケモカインである。
ICAM1は、炎症メディエーターの一種であり、筋組織や血管内皮に発現している。ICAM1は接着分子の一種でもあり、循環中の食細胞などと付着し、組織浸潤を促す作用を有する。
TNFα is a kind of inflammatory cytokine and is known to have a muscle protein degradation action.
pIκB is phosphorylated IκB (Inhibitor of Nuclear Factor Kappa B). The transcription factor NF-κB (Nuclear Factor Kappa B) expressing genes such as inflammatory cytokines, chemokines, and adhesion molecules is inactive in the state of forming a complex with IκB, but oxidative stress, etc. Thus, when IκB is phosphorylated, NF-κB moves away from IκB and moves to the nucleus. This phosphorylated IκB is pIκB.
IL-8 is a chemokine that specifically attracts neutrophils. In animals such as rats, CINC1 (cytokine-induced neutrophic chemotractant-1) corresponds to IL-8. In addition, the protein corresponding to IL-8 in mice is called KC, and the name of the protein corresponding to IL-8 varies depending on the animal species. In the present specification, IL-8 includes proteins corresponding to IL-8 of other animal species such as CINC1 and KC in addition to human IL-8.
MCP1 is a chemokine that specifically attracts monocytes (macrophages).
ICAM1 is a kind of inflammatory mediator and is expressed in muscle tissue and vascular endothelium. ICAM1 is also a kind of adhesion molecule, and adheres to circulating phagocytes and has an action of promoting tissue infiltration.
レドックス感受性蛋白質の他の例としては、IL−6(Interleukin−6)、IL−1β(Interleukin−1β)、IFN−γ(Interferon−γ)等が挙げられる。これらのレドックス感受性蛋白質も転写因子NF−κBによって転写制御されている。
以上のように、レドックス感受性蛋白質には、サイトカイン、ケモカイン、接着分子等の様々の活性を示す蛋白質が含まれている。
Other examples of redox sensitive proteins include IL-6 (Interleukin-6), IL-1β (Interleukin-1β), and IFN-γ (Interferon-γ). These redox sensitive proteins are also transcriptionally controlled by the transcription factor NF-κB.
As described above, redox-sensitive proteins include proteins exhibiting various activities such as cytokines, chemokines, and adhesion molecules.
また、本発明の筋萎縮の診断方法の好ましい他の実施形態は、酸化ストレス蛋白質が酸化修飾蛋白質である。ここで、「酸化修飾蛋白質」とは、活性酸素等と反応することにより一部のアミノ酸残基が修飾された蛋白質をいう。アミノ酸残基の修飾の例としては、4−ヒドロキシ−2−ノネナール(4−hydroxy−2−nonenal、4−HNE)の付加、アクレオレイン(Acreolein、ACR)の付加、ヘキサノイルリジン(Hexanoyl−lysine)、ニトロチロシン(Nitro−tyrosine)等が挙げられる。 In another preferred embodiment of the method for diagnosing muscle atrophy of the present invention, the oxidative stress protein is an oxidatively modified protein. Here, the “oxidation-modified protein” refers to a protein in which some amino acid residues are modified by reacting with active oxygen or the like. Examples of amino acid residue modifications include 4-hydroxy-2-nonenal (4-HNE), acreolein (ACR), hexanoyllysine (Hexanoyl-lysine). ), Nitrotyrosine (Nitro-tyrosine) and the like.
また、本発明の筋萎縮の診断方法のさらに好ましい他の実施形態は、酸化修飾蛋白質が4−HNE修飾蛋白質である。 In still another preferred embodiment of the method for diagnosing muscle atrophy of the present invention, the oxidation-modified protein is a 4-HNE-modified protein.
4−HNEは過酸化脂質の分解産物であるアルデヒドの一種であり、酸化ストレスの亢進により生成されることが知られている。その結果、4−HNEが付加されて修飾された蛋白質(4−HNE修飾蛋白質)が生成されることが知られている。 4-HNE is a kind of aldehyde that is a degradation product of lipid peroxide and is known to be generated by an increase in oxidative stress. As a result, it is known that 4-HNE is added and modified protein (4-HNE modified protein) is generated.
また、本発明の筋萎縮の診断方法の他の様相は、筋肉中のミオスタチン(Myostatin)又はカルシニューリン(Calcineurin)の発現量を指標として筋萎縮を診断するものである。ミオスタチンとカルシニューリンはいずれも筋肥大に関連するといわれている。すなわち、ミオスタチンは、筋成長を抑制する成長因子であることが知られており、GDF8(Growth and Defferentiation Factor 8)とも呼ばれるTGF-βスーパーファミリーの1つである。また、カルシニューリンは、プロテインホスファターゼ2Bとも呼ばれ、筋肉の肥大や分化を促進する作用を有することが知られている。 In another aspect of the method for diagnosing muscle atrophy of the present invention, muscle atrophy is diagnosed using the expression level of myostatin or calcineurin in muscle as an index. Both myostatin and calcineurin are said to be associated with muscle hypertrophy. That is, myostatin is known to be a growth factor that suppresses muscle growth, and is a member of the TGF-β superfamily that is also called GDF8 (Growth and Differentiation Factor 8). Calcineurin is also called protein phosphatase 2B, and is known to have an action of promoting muscle hypertrophy and differentiation.
上記したレドックス感受性蛋白質、4−HNE修飾蛋白質、ミオスタチン及びカルシニューリンは、いずれも公知物質であるが、筋肉中におけるそれらの発現量が筋萎縮の状態を反映することは、本発明者らが初めて明らかにした。 The above-described redox-sensitive protein, 4-HNE-modified protein, myostatin and calcineurin are all known substances, but the present inventors have revealed for the first time that their expression level in muscle reflects the state of muscle atrophy. I made it.
本発明の筋萎縮の診断方法に用いる検体としては、筋肉が好ましいが、他の組織や血液等であって筋肉中の酸化ストレス誘導性蛋白質の発現量を反映するものであれば、それらでもよい。検査材料としては、検体が筋肉や組織の場合はその抽出液を、検体が血液の場合は血漿又は血清を用いることができる。 The specimen used for the method for diagnosing muscle atrophy of the present invention is preferably muscle, but may be any other tissue or blood as long as it reflects the expression level of oxidative stress-inducing protein in the muscle. . As the test material, an extract can be used when the sample is muscle or tissue, and plasma or serum can be used when the sample is blood.
本発明の筋萎縮の診断方法においては、酸化ストレス誘導性蛋白質の発現量を測定する際の測定対象によって、少なくとも2つの実施形態がある。1つの実施形態は、測定対象が酸化ストレス誘導性蛋白質自身であるもので、酸化ストレス誘導性蛋白質の量をもって発現量とする実施形態である。本実施形態では、酸化ストレス誘導性蛋白質の量を直接測定するので、より正確に筋萎縮の診断を行なうことができる。また、酸化ストレス誘導性蛋白質が4−HNE修飾蛋白質のように翻訳後に修飾を受けた蛋白質の場合は、本実施形態によることが特に好ましい。なお、蛋白質量の測定方法は、目的の酸化ストレス誘導性蛋白質を特異的に測定できる方法であれば特に制限はなく、例えば、各種のイムノアッセイ、ウエスタンブロッティング、質量分析、クロマトグラフィー等を用いることができる。特に、目的の酸化ストレス誘導性蛋白質に対する抗体が取得されている場合は、イムノアッセイやウエスタンブロッティングが好適に用いられる。 In the method for diagnosing muscle atrophy of the present invention, there are at least two embodiments depending on the measurement target when measuring the expression level of the oxidative stress-inducible protein. One embodiment is an embodiment in which the measurement target is the oxidative stress-inducible protein itself, and the amount of the oxidative stress-inducible protein is used as the expression level. In the present embodiment, since the amount of oxidative stress-inducing protein is directly measured, muscle atrophy can be diagnosed more accurately. In addition, when the oxidative stress-inducible protein is a protein that has been modified after translation, such as a 4-HNE-modified protein, it is particularly preferable to use this embodiment. The method for measuring the protein mass is not particularly limited as long as it can specifically measure the target oxidative stress-inducing protein. For example, various immunoassays, Western blotting, mass spectrometry, chromatography, etc. can be used. it can. In particular, when an antibody against the target oxidative stress-inducing protein has been obtained, immunoassay or Western blotting is preferably used.
イムノアッセイによれば、夾雑物質の多い試料のままでも正確に酸化ストレス誘導性蛋白質の量を測定することが出来る。イムノアッセイの例としては、抗原抗体結合物を直接的又は間接的に測定する沈降反応、凝集反応、溶血反応などの古典的な方法や、標識法と組み合わせて検出感度を高めたエンザイムイムノアッセイ(EIA)、ラジオイムノアッセイ(RIA)、蛍光イムノアッセイ(FIA)等の方法が挙げられる。なお、酸化ストレス誘導性蛋白質に特異的な抗体は、モノクローナルでもよいし、ポリクローナルでもよい。 According to the immunoassay, the amount of oxidative stress-inducing protein can be accurately measured even in a sample containing a lot of contaminants. Examples of immunoassays include classical methods such as precipitation, agglutination, and hemolysis, which directly or indirectly measure antigen-antibody conjugates, and enzyme immunoassays (EIA) with increased detection sensitivity in combination with labeling methods. , Radioimmunoassay (RIA), fluorescent immunoassay (FIA) and the like. The antibody specific for the oxidative stress inducible protein may be monoclonal or polyclonal.
ウエスタンブロッティングにより酸化ストレス誘導性蛋白質の量を測定する場合は、例えば、検査材料をSDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS−PAGE)に供して目的の酸化ストレス誘導性蛋白質を分離する。そして、膜に全蛋白質を転写して、酸化ストレス誘導性蛋白質に対する抗体を用い、膜上の酸化ストレス誘導性蛋白質を検出する。SDS−PAGEだけでは酸化ストレス誘導性蛋白質の分離が不十分な場合は、等電点電気泳動(IEF)と組み合わせた2次元電気泳動を用いることもできる。なお、これらの酸化ストレス誘導性蛋白質に特異的な抗体は、モノクローナルでもよいし、ポリクローナルでもよい。 When measuring the amount of oxidative stress-inducing protein by Western blotting, for example, the test material is subjected to SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) to separate the target oxidative stress-inducing protein. Then, the whole protein is transferred to the membrane, and an antibody against the oxidative stress inducing protein is used to detect the oxidative stress inducing protein on the membrane. When separation of oxidative stress-inducing proteins is insufficient with SDS-PAGE alone, two-dimensional electrophoresis combined with isoelectric focusing (IEF) can also be used. The antibodies specific for these oxidative stress inducible proteins may be monoclonal or polyclonal.
質量分析によって酸化ストレス誘導性蛋白質の量を測定する場合、そのイオン化の方法としては、マトリクス支援レーザーイオン化(matrix−assisted laser desorption/ionization、MALDI)、エレクトロスプレーイオン化(electrospray ionization、ESI)のいずれも適用可能であるが、多価イオンの生成が少ないMALDIが好ましい。特に、飛行時間質量分析計(time−of−flight mass spectromer、TOF)と組み合わせたMALDI−TOF−MSによれば、より正確にマーカー物質の量を測定することができる。さらに、担体に酸化ストレス誘導性蛋白質を固定化して、質量分析に供することもできる。例えば、担体として基板を使用したプロテインチップを用い、表面エンハンス型レーザー脱離イオン化−飛行時間質量分析(surface−enhanced laser desorption/ionization time−of−flight mass spectrometry、SELDI−TOF−MS)を行えば、酸化ストレス誘導性蛋白質の量をより正確に測定することができる。 When the amount of oxidative stress-inducible protein is measured by mass spectrometry, any of matrix-assisted laser desorption / ionization (MALDI) and electrospray ionization (ESI) can be used as the ionization method. Although applicable, MALDI is preferred because it produces less multivalent ions. In particular, according to MALDI-TOF-MS combined with a time-of-flight mass spectrometer (TOF), the amount of the marker substance can be measured more accurately. Furthermore, an oxidative stress-inducing protein can be immobilized on a carrier and subjected to mass spectrometry. For example, using a protein chip that uses a substrate as a carrier, surface-enhanced laser desorption / ionization time-of-flight mass spectrometry (SELDI-TOF-MS) is performed. In addition, the amount of oxidative stress-inducible protein can be measured more accurately.
クロマトグラフィーによって酸化ストレス誘導性蛋白質の量を測定する場合は、例えば、液体高速クロマトグラフィー(HPLC)による方法を用いることができる。すなわち、試料をHPLCに供して目的の酸化ストレス誘導性蛋白質を分離し、そのクロマトグラムのピーク面積を測定することにより試料中の酸化ストレス誘導性蛋白質の量を測定することができる。 In the case of measuring the amount of oxidative stress-inducing protein by chromatography, for example, a method by liquid high performance chromatography (HPLC) can be used. That is, the amount of the oxidative stress-inducing protein in the sample can be measured by subjecting the sample to HPLC to separate the target oxidative stress-inducing protein and measuring the peak area of the chromatogram.
本発明の筋萎縮の診断方法における他の実施形態は、測定対象が酸化ストレス誘導性蛋白質のmRNAであるもので、遺伝子の転写レベルを測定する実施形態である。本実施形態では、酸化ストレス誘導性蛋白質遺伝子の転写段階を捉えることができ、高感度の診断が可能である。mRNA量の測定方法は、目的の酸化ストレス誘導性蛋白質のmRNAの量を特異的に測定できる方法であれば特に制限はなく、リアルタイムPCR(RT−PCR)、定量的PCR、ノーザンブロッティング等を用いることができる。特に、RT−PCRによれば、測定時間が短くかつ微量のmRNAであっても測定可能であるので好適である。また、これらの方法に使用するプローブやプライマーは、各酸化ストレス誘導性蛋白質の遺伝子の転写産物に特異的にハイブリダイズ又は当該遺伝子の転写産物を特異的に増幅できるものであれば何でもよい。適宜の方法で標識されたプローブ又はプライマーを用いることで、mRNA量を測定することができる。なお、本発明の筋萎縮の診断方法においては、蛋白質量とmRNA量のどちらか一方を測定すればよいが、より正確性を求める場合は両方を測定してもよい。また、発現量を測定する酸化ストレス誘導性蛋白質の数は、1個でもよいし複数でもよい。 Another embodiment of the method for diagnosing muscle atrophy of the present invention is an embodiment in which the measurement target is mRNA of an oxidative stress-inducible protein, and the transcription level of the gene is measured. In this embodiment, the transcription stage of the oxidative stress-inducible protein gene can be captured, and highly sensitive diagnosis is possible. The method for measuring the amount of mRNA is not particularly limited as long as it can specifically measure the amount of mRNA of the target oxidative stress-inducing protein, and real-time PCR (RT-PCR), quantitative PCR, Northern blotting, etc. are used. be able to. In particular, RT-PCR is preferable because the measurement time is short and even a very small amount of mRNA can be measured. In addition, any probe or primer may be used for these methods as long as it can specifically hybridize to a gene transcription product of each oxidative stress-inducing protein or amplify the gene transcription product. By using a probe or primer labeled by an appropriate method, the amount of mRNA can be measured. In the method for diagnosing muscle atrophy of the present invention, either the protein mass or the mRNA amount may be measured, but both may be measured when more accuracy is required. Further, the number of oxidative stress-inducing proteins whose expression level is measured may be one or plural.
なお、本発明は筋萎縮の診断方法に係るものであるが、同様の手段、すなわち、筋肉中における酸化ストレス誘導性蛋白質、ミオスタチン又はカルシニューリンの発現量を指標として筋肥大の状態を捉えることができる可能性もある。 Although the present invention relates to a method for diagnosing muscle atrophy, it can capture the state of muscle hypertrophy using the same means, that is, the expression level of oxidative stress-inducing protein, myostatin or calcineurin in muscle as an index. There is a possibility.
本発明の筋萎縮の診断方法は、医療用機器の開発や品質管理にも使用することができる。例えば、温熱、冷却、電気、物理的刺激等の刺激を負荷することによって筋萎縮の抑制や筋肥大の促進を行なうための医療用機器を開発する場合に、本発明の筋萎縮の診断方法によって当該医療用機器を使用することによる筋萎縮の抑制や筋肥大の促進効果を評価することができる。 The method for diagnosing muscle atrophy of the present invention can also be used for the development and quality control of medical devices. For example, when developing a medical device for suppressing muscle atrophy or promoting muscle hypertrophy by applying a stimulus such as heat, cooling, electricity, or physical stimulus, the muscle atrophy diagnosis method of the present invention The effect of suppressing muscle atrophy and promoting muscle hypertrophy by using the medical device can be evaluated.
本発明の抗筋萎縮作用の評価方法は、動物に被検物質を摂取させ、該動物の筋肉中における酸化ストレス誘導性蛋白質、ミオスタチン又はカルシニューリンの発現量を指標とするものである。ここで「抗筋萎縮作用」とは、筋萎縮を治療、改善、抑制、及び/又は予防する作用をいう。本発明の抗筋萎縮作用の評価方法で用いる動物としては特に制限はなく、例えばマウス、ラット、ウサギ等を用いることができる。本発明の抗筋萎縮作用の評価方法における被検物質としては、医薬原体や食品素材が挙げられるが食品素材が好適である。すなわち、本発明の抗筋萎縮作用の評価方法で食品素材を評価することにより、機能性食品の開発に役立てることができる。なお、本発明の抗筋萎縮作用の評価方法によって、抗筋萎縮作用だけでなく筋肥大を促進する作用を評価できる可能性もある。 The method for evaluating the antimuscular atrophy action of the present invention uses an animal to ingest a test substance and uses the expression level of an oxidative stress-inducing protein, myostatin or calcineurin in the muscle of the animal as an index. Here, the “antimuscular atrophy action” refers to an action for treating, improving, suppressing and / or preventing muscle atrophy. There is no restriction | limiting in particular as an animal used with the evaluation method of the antimuscular atrophy action of this invention, For example, a mouse | mouth, a rat, a rabbit etc. can be used. Examples of the test substance in the method for evaluating an antimuscular atrophy action of the present invention include a drug substance and a food material, but a food material is preferable. That is, by evaluating food materials by the method for evaluating antimuscular atrophy of the present invention, it can be used for the development of functional foods. In addition, there is a possibility that the effect of promoting muscle hypertrophy as well as the antimuscular atrophy action can be evaluated by the method for evaluating the antimuscular atrophy action of the present invention.
本発明の抗筋萎縮作用の評価方法は、例えば、以下のように実施することができる。まず、ラットを2群に分け、一方の群には普通食を、他方の群には被検物質を含む飼料を与えて飼育する。しばらく飼育した後に、各群のラットについて左肢座骨神経を切断して左下肢筋肉を不活動状態にし、左足に廃用性筋萎縮を起こさせる。次に、各群の左足のヒラメ筋を摘出し、ヒラメ筋中の酸化ストレス誘導性蛋白質の蛋白質量をイムノアッセイ等で測定する。そして、被検物質を含む試料を与えた群の方が酸化ストレス誘導性蛋白質の量が小さい場合は、当該被検物質が筋萎縮の抑制に効果があると評価する。この方法によれば、筋重量や筋蛋白質を指標としても筋萎縮を検出できない神経切断後の早い段階でヒラメ筋を摘出しても、筋萎縮を検出でき、被検物質の抗筋萎縮作用を評価することができる。 The method for evaluating the antimuscular atrophy action of the present invention can be carried out, for example, as follows. First, rats are divided into two groups, and one group is fed with a normal diet and the other group is fed with a feed containing a test substance. After rearing for a while, the left limb sciatic nerve is cut in each group of rats to inactivate the left lower limb muscle, causing disuse muscle atrophy in the left foot. Next, the soleus muscle of the left leg of each group is extracted, and the protein amount of the oxidative stress-inducing protein in the soleus muscle is measured by immunoassay or the like. When the group containing the test substance-containing sample has a smaller amount of oxidative stress-inducing protein, it is evaluated that the test substance is more effective in suppressing muscle atrophy. According to this method, muscle atrophy cannot be detected even if muscle weight or muscle protein is used as an index. Can be evaluated.
本発明は抗筋萎縮物質のスクリーニング方法は、動物に被検物質を摂取させ、該動物の筋肉中における酸化ストレス誘導性蛋白質、ミオスタチン又はカルシニューリンの発現量を指標として、被検物質の抗筋萎縮作用を評価するものである。ここで「抗筋萎縮物質」とは、筋萎縮を治療、改善、抑制、及び/又は予防する効果のある物質、すなわち、抗筋萎縮作用を有する物質をいう。本発明の抗筋萎縮物質のスクリーニング方法によれば、より効率的かつ正確に抗筋萎縮物質をスクリーニングすることができる。特に、被検物質が食品素材である場合は、スクリーニングされた食品素材を主原料とし、抗筋萎縮作用を有する機能性食品を作製することができる。そして、このような機能性食品を日常的に食することにより、筋萎縮の発症を抑制し、筋萎縮の予防につなげることができる。なお、本発明の抗筋萎縮物質のスクリーニング方法によって、抗筋萎縮物質だけでなく筋肥大を促進する物質をスクリーニングできる可能性もある。 The present invention relates to a method for screening an antimuscular atrophy substance, which allows an animal to ingest a test substance, and uses the expression level of an oxidative stress-inducing protein, myostatin or calcineurin in the muscle of the animal as an index. The action is evaluated. Here, the “antimuscular atrophy substance” refers to a substance having an effect of treating, improving, suppressing and / or preventing muscle atrophy, that is, a substance having an antimuscular atrophy action. According to the screening method for an antimuscular atrophy substance of the present invention, an antimuscular atrophy substance can be screened more efficiently and accurately. In particular, when the test substance is a food material, a functional food having an antimuscular atrophy action can be produced using the screened food material as a main raw material. And by eating such a functional food on a daily basis, it is possible to suppress the onset of muscle atrophy and prevent muscle atrophy. In addition, the screening method for an antimuscular atrophy substance of the present invention may be able to screen not only an antimuscular atrophy substance but also a substance that promotes muscle hypertrophy.
本発明の抗筋萎縮物質のスクリーニング方法は、例えば、以下のように実施することができる。まず、ラットを被検物質の数に相当する群に分け、各群のラットに各被検物質を含む飼料を与えて飼育する。しばらく飼育した後に、各群のラットについて左肢座骨神経を切断して左下肢筋肉を不活動状態にし、左足に廃用性筋萎縮を起こさせる。次に、各群の左足のヒラメ筋を摘出し、ヒラメ筋中の酸化ストレス誘導性蛋白質の蛋白質量をイムノアッセイ等で測定する。そして、より小さい値を示した群に与えた被検物質を、筋萎縮の抑制に効果がある物質として選抜する。この方法によれば、筋重量や筋蛋白質を指標としても筋萎縮を検出できない神経切断後の早い段階でヒラメ筋を摘出しても、筋萎縮を検出でき、被検物質の中から抗筋萎縮物質をスクリーニングすることができる。 The screening method for an antimuscular atrophy substance of the present invention can be performed, for example, as follows. First, rats are divided into groups corresponding to the number of test substances, and each group of rats is fed with a feed containing each test substance and reared. After rearing for a while, the left limb sciatic nerve is cut in each group of rats to inactivate the left lower limb muscle, causing disuse muscle atrophy in the left foot. Next, the soleus muscle of the left leg of each group is extracted, and the protein amount of the oxidative stress-inducing protein in the soleus muscle is measured by immunoassay or the like. And the test substance given to the group which showed a smaller value is selected as a substance effective in suppression of muscle atrophy. According to this method, muscle atrophy cannot be detected even if muscle weight or muscle protein is used as an index. Even if the soleus muscle is removed at an early stage after nerve cutting, muscle atrophy can be detected. Substances can be screened.
本発明の抗筋萎縮物質のスクリーニング方法は畜産分野にも有用であり、例えば、スクリーニングされた抗筋萎縮物質を含む飼料を家畜に与えて、筋萎縮を抑制したり筋肥大を促進することにより、1頭あたりの食肉の収量を増大させることができる。 The screening method for an antimuscular atrophy substance of the present invention is also useful in the field of livestock, for example, by feeding a livestock containing a screened antimuscular atrophy substance to livestock to suppress muscle atrophy or promote muscle hypertrophy. The meat yield per head can be increased.
以下に、実施例をもって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
1.廃用性筋萎縮の動物モデル構築
9週齢のWister系雄性ラットを6匹ずつ3群に分け、それぞれ普通食、ビタミンE(VE)添加食、及びコエンザイムQ(CoQ)添加食を自由摂取させて飼育した。なお、VE添加食には、普通食の25倍量のαトコフェロール(500IU/kg)を含有するものを使用した。また、CoQ添加食には、普通食1kgにつき100mgのCoQを添加したものを使用した。飼育1週間後に、各群のラットについて左肢座骨神経を切断して、左下肢筋肉を不活動状態にした。その後、さらに2週間飼育を行なった後、各群のラットを屠殺し、下肢筋の一つであるヒラメ筋を左足(除神経肢)と右足(対照肢)とから摘出した。
1. Construction of animal model of disuse muscle atrophy 9 weeks old male male Wistar rats were divided into 3 groups of 6 rats, each of which was allowed to freely eat normal diet, vitamin E (VE) supplemented diet, and coenzyme Q (CoQ) supplemented diet And raised. As the VE-added food, food containing 25 times the amount of α-tocopherol (500 IU / kg) as compared with the normal food was used. In addition, as the CoQ-added food, 100 mg of CoQ added per 1 kg of the normal food was used. One week after breeding, the left limb sciatic nerve was cut for each group of rats to make the left lower limb muscle inactive. Thereafter, after further breeding for 2 weeks, each group of rats was sacrificed, and the soleus, one of the lower limb muscles, was removed from the left foot (denervated limb) and the right foot (control limb).
まず、摘出したヒラメ筋の筋重量を微量天秤にて測定した。さらに、以下の手順で筋蛋白量を測定した。まず、摘出したヒラメ筋をホモジナイズし、50mg分をライシスバッファー(シグマ社)に懸濁した。1時間攪拌した後、遠心処理(14000rpm、10分、4℃)を行い、上清を回収して蛋白抽出液とした。得られた上清中の蛋白濃度をブラッドフォード(Bradford)法にて測定し、筋蛋白量とした。図1(a)に筋重量の測定結果を、図1(b)に筋蛋白量の測定結果を示す。すなわち、いずれの群も除神経した左足の方が、正常な右足に比べて筋重量、筋蛋白量とも有意に低かった(p<0.05)。これにより、除神経することにより廃用性筋萎縮が発症することが確認された。また、VE添加食又はCoQ添加食を与えた群は、普通食を与えた群に比べて左足の筋重量、筋蛋白量とも有意に高かった(p<0.05)。これにより、VE添加食又はCoQ添加食を与えることにより、廃用性筋萎縮を抑制又は改善できることが確認された。以上より、廃用性筋萎縮の発症と抑制・改善の動物モデルが構築された。 First, the muscle weight of the extracted soleus was measured with a microbalance. Furthermore, the amount of muscle protein was measured by the following procedure. First, the extracted soleus muscle was homogenized, and 50 mg was suspended in lysis buffer (Sigma). After stirring for 1 hour, centrifugation (14000 rpm, 10 minutes, 4 ° C.) was performed, and the supernatant was recovered to obtain a protein extract. The protein concentration in the obtained supernatant was measured by the Bradford method and used as the amount of muscle protein. FIG. 1 (a) shows the measurement result of muscle weight, and FIG. 1 (b) shows the measurement result of muscle protein amount. That is, the left foot denervated in any group was significantly lower in both muscle weight and muscle protein than the normal right foot (p <0.05). This confirmed that disuse muscular atrophy developed by denervation. In addition, the group fed the VE-added diet or CoQ-added diet had significantly higher muscle weight and muscle protein in the left foot than the group fed the normal diet (p <0.05). Thereby, it was confirmed that disuse muscle atrophy can be suppressed or improved by giving a VE-added meal or a CoQ-added meal. Based on the above, an animal model for the onset, suppression, and improvement of disuse muscle atrophy was constructed.
2.各酸化ストレス誘導性蛋白質の測定(1)
上記1で調製した蛋白抽出液を試料として、以下の手順によるウエスタンブロッティングによって、4−HNE修飾蛋白質、ICAM1、TNFα、及びpIκBの濃度を測定した。まず、蛋白抽出液20μgをSDS−PAGEに供し、メンブレンに全蛋白質を転写した。5%スキムミルクを含むPBST(PBS+0.05%TWEEN20)にメンブレンを1時間浸漬し、ブロッキングした。次に、1次抗体液(5%スキムミルクを含むPBSTに1次抗体を溶解したもの)にメンブレンを一夜浸漬した。次に、2次抗体液(5%スキムミルクを含むPBSTに2次抗体を溶解したもの)にメンブレンを60分間浸漬した。次に、メンブレンを化学発光させてフィルムに現像し、目的のバンドを検出した。バンドの発光強度をNIH imageにて測定し、各バンドの濃度とした。なお、1次抗体は、4−HNE修飾蛋白質に対してはALEXIS Biochemical社製(品番210−767−R100)、ICAM1に対してはSantaCluz社製(品番sc−8439)、TNFαに対してはSantaCluz社製(品番sc−1348)、pIκBに対してはSantaCluz社製(品番sc−8404)のものを用いた。また、2次抗体はいずれもペルオキシダーゼ標識抗ウサギIgG抗体(Anti−rabbit IgG horseradish peroxidase)を用い、pIκB、ICAM1、TNFαに対してはAmersham Bioscience社製の品番NA931Vを、4−HNE修飾蛋白質に対してはAmersham Bioscience社製の品番NA934Vを用いた。
2. Measurement of each oxidative stress-inducible protein (1)
Using the protein extract prepared in 1 above as a sample, the concentrations of 4-HNE modified protein, ICAM1, TNFα, and pIκB were measured by Western blotting according to the following procedure. First, 20 μg of the protein extract was subjected to SDS-PAGE, and the entire protein was transferred to the membrane. The membrane was immersed in PBST containing 5% skim milk (PBS + 0.05% TWEEN20) for 1 hour to block. Next, the membrane was immersed overnight in a primary antibody solution (primary antibody dissolved in PBST containing 5% skim milk). Next, the membrane was immersed for 60 minutes in a secondary antibody solution (secondary antibody dissolved in PBST containing 5% skim milk). Next, the membrane was chemiluminescentd and developed into a film, and the target band was detected. The emission intensity of the band was measured by NIH image and used as the concentration of each band. The primary antibodies were manufactured by ALEXIS Biochemical (Part No. 210-767-R100) for 4-HNE-modified protein, SantaCluz (Part No. sc-8439) for ICAM1, and SantaCluz for TNFα. A product manufactured by SantaCluz (product number sc-8404) was used for the product (product number sc-1348) and pIκB. In addition, as the secondary antibody, a peroxidase-labeled anti-rabbit IgG antibody (Anti-rabbit IgG horseradish peroxidase) was used. The product number NA934V manufactured by Amersham Bioscience was used.
図2(a)に4−HNE修飾蛋白質の測定結果を、図2(b)にICAM1の測定結果を、図2(c)にTNFαの測定結果を、図2(d)にpIκBの測定結果を示す。なお、各グラフとも縦軸は、検出されたバンドをバックグラウンド値で数値化したものを、対照に対する相対値で表した。すなわち、正常食、VE添加食、CoQ添加食のいずれを摂取した場合でも、廃用性筋萎縮を起こした筋肉(左足)と正常型の筋肉(右足)を比較した場合、廃用性筋萎縮を起こした筋肉(左足)の方が、4−HNE修飾蛋白質、ICAM1、TNFα、及びpIκBのいずれの酸化ストレス誘導性蛋白質の濃度も有意に高かった(p<0.05)。pIκBにおいては、正常型の筋肉(右足)では検出されなかった。また、普通食、VE添加食、又はCoQ添加食を摂取したときの廃用性筋萎縮を起こした筋肉(左足)同士を比較した場合、4−HNE修飾蛋白質、TNFα、及びpIκBの濃度は、VE添加食とCoQ添加食のいずれを摂取した場合も普通食を摂取した場合に比べて有意に低かった(p<0.05)。また、ICAM1の濃度は、CoQ添加食を摂取した場合は普通食を摂取した場合に比べて有意に低かった(p<0.05)。特に、pIκBの濃度は有意差が大きく、廃用性筋萎縮の程度を高感度に反映していた。
以上より、筋肉中の4−HNE修飾蛋白質、ICAM1、TNFα、及びpIκBの発現量を指標とすることにより、廃用性筋萎縮を検出することができ、さらに廃用性筋萎縮の抑制又は改善状態をモニターできる可能性が示唆された。
Fig. 2 (a) shows the measurement result of 4-HNE modified protein, Fig. 2 (b) shows the measurement result of ICAM1, Fig. 2 (c) shows the measurement result of TNFα, and Fig. 2 (d) shows the measurement result of pIκB. Indicates. In each graph, the vertical axis represents a value obtained by quantifying the detected band with the background value, and the relative value to the control. In other words, when a normal diet, a VE-added diet, or a CoQ-added diet is consumed, when the muscle (left foot) causing disuse muscle atrophy is compared with the normal muscle (right foot), disuse muscle atrophy The concentration of any oxidative stress-inducing protein of 4-HNE-modified protein, ICAM1, TNFα, and pIκB was significantly higher in the muscles (left foot) that had developed (p <0.05). pIκB was not detected in normal muscle (right foot). In addition, when comparing muscles (left foot) that caused disuse muscle atrophy when taking a normal diet, a VE-added diet, or a CoQ-added diet, the concentrations of 4-HNE-modified protein, TNFα, and pIκB are: It was significantly lower when both the VE-added diet and the CoQ-added diet were consumed than when the normal diet was consumed (p <0.05). Moreover, the concentration of ICAM1 was significantly lower when the CoQ-added diet was ingested than when the normal diet was ingested (p <0.05). In particular, the concentration of pIκB was significantly different, reflecting the degree of disuse muscle atrophy with high sensitivity.
As described above, by using the expression levels of 4-HNE-modified protein, ICAM1, TNFα, and pIκB in the muscle as an index, it is possible to detect disuse muscle atrophy, and to suppress or improve disuse muscle atrophy. The possibility of monitoring the condition was suggested.
3.各酸化ストレス誘導性蛋白質の定量(2)
上記1で調製した蛋白抽出液を試料として、ELISA法によってCINC1及びMCP1の濃度を測定した。CINC1の測定にはIBL社のキットを、MCP1の測定にはBIOSOURCE社のキットを用いた。図3(a)にCINC1の測定結果を、図3(b)にMCP1の測定結果を示す。なお、各グラフとも縦軸は、pg/mg蛋白質×10-2の単位で測定された値の対照に対する相対値で表した。すなわち、正常食、VE添加食、CoQ添加食のいずれを摂取した場合でも、廃用性筋萎縮を起こした筋肉(左足)と正常型の筋肉(右足)を比較した場合、廃用性筋萎縮を起こした筋肉(左足)の方が、CINC1及びMCP1のいずれの酸化ストレス誘導性蛋白質の濃度も有意に高かった(p<0.05)。また、普通食、VE添加食、又はCoQ添加食を摂取したときの廃用性筋萎縮を起こした筋肉(左足)同士を比較した場合、CINC1及びMCP1の濃度は、VE添加食とCoQ添加食のいずれを摂取した場合も普通食を摂取した場合に比べて有意に低かった(p<0.05)。
以上より、筋肉中のCINC1(IL−8)又はMCP1の発現量を指標とすることにより、廃用性筋萎縮を検出することができ、さらに廃用性筋萎縮の抑制又は改善状態をモニターできる可能性が示唆された。
3. Quantification of each oxidative stress-inducible protein (2)
Using the protein extract prepared in 1 above as a sample, the concentrations of CINC1 and MCP1 were measured by ELISA. A CIBL kit was used for CINC1 measurement, and a BIOSOURCE kit was used for MCP1 measurement. FIG. 3A shows the CINC1 measurement result, and FIG. 3B shows the MCP1 measurement result. In each graph, the vertical axis represents the value measured in units of pg / mg protein × 10 −2 relative to the control. In other words, when a normal diet, a VE-added diet, or a CoQ-added diet is consumed, when the muscle (left foot) causing disuse muscle atrophy is compared with the normal muscle (right foot), disuse muscle atrophy The concentration of the oxidative stress-inducing protein of CINC1 and MCP1 was significantly higher in the muscles (left foot) that had developed (p <0.05). In addition, when comparing muscles (left foot) that caused disuse muscle atrophy when a normal diet, a VE-added diet, or a CoQ-added diet were consumed, the concentrations of CINC1 and MCP1 were VE-added and CoQ-added diets. When either of these was ingested, it was significantly lower (p <0.05) than when ingested the normal diet.
From the above, by using the expression level of CINC1 (IL-8) or MCP1 in muscle as an index, it is possible to detect disuse muscle atrophy and to monitor the suppression or improvement of disuse muscle atrophy. The possibility was suggested.
4.ミオスタチンとカルシニューリンの定量
以下の手順にて、筋肉中のミオスタチンとカルシニューリンのmRNA量を測定した。まず、RNeasyキット(キアゲン社)を用いて、上記1でホモジナイズした筋肉からRNAを抽出した。次に、RT−PCRキット(タカラバイオ社)を用いて、抽出したRNAから逆転写反応によりcDNAを合成した。次に、得られたcDNAを鋳型としてPCRを行い、増幅DNA断片を得た。プライマーとしては、ミオスタチン用に配列番号1(センス)と配列番号2(アンチセンス)で表されるオリゴヌクレオチドを、カルシニューリン用に配列番号3(センス)と配列番号4(アンチセンス)で表されるオリゴヌクレオチドを使用した。得られた増幅DNA断片の量をGeneAmp5700(Applied Biosystem社)にて定量し、mRNA量に換算した。図4(a)にミオスタチンのmRNAの測定結果を、図4(b)にカルシニューリンのmRNAの測定結果を示す。なお、各グラフとも縦軸は対照に対する相対値である。すなわち、正常食、VE添加食、CoQ添加食のいずれを摂取した場合でも、ミオスタチンのmRNA量は、廃用性筋萎縮を起こした筋肉(左足)と正常型の筋肉(右足)を比較した場合、廃用性筋萎縮を起こした筋肉(左足)の方が有意に高かった(p<0.05)。一方、正常食、VE添加食、CoQ添加食のいずれを摂取した場合でも、カルシニューリンのmRNA量は、廃用性筋萎縮を起こした筋肉(左足)と正常型の筋肉(右足)を比較した場合、廃用性筋萎縮を起こした筋肉(左足)の方が有意に低かった(p<0.05)。また、普通食、VE添加食、又はCoQ添加食を摂取したときの廃用性筋萎縮を起こした筋肉(左足)同士を比較した場合、ミオスタチンのmRNA量は、CoQ添加食を摂取した場合に普通食を摂取した場合に比べて有意に低かった(p<0.05)。一方、普通食、VE添加食、又はCoQ添加食を摂取したときの廃用性筋萎縮を起こした筋肉(左足)同士を比較した場合、カルシニューリンのmRNA量は有意差がなかった。
以上より、筋肉中のミオスタチン又はカルシニューリンの発現量を指標とすることにより、廃用性筋萎縮を検出することができ、さらにミオスタチンについては廃用性筋萎縮の抑制又は改善状態をモニターできる可能性が示唆された。
4). Quantification of myostatin and calcineurin The amount of myostatin and calcineurin mRNA in muscle was measured by the following procedure. First, RNA was extracted from the muscle homogenized in the above 1 using an RNeasy kit (Qiagen). Next, cDNA was synthesized from the extracted RNA by reverse transcription using an RT-PCR kit (Takara Bio Inc.). Next, PCR was performed using the obtained cDNA as a template to obtain an amplified DNA fragment. As primers, oligonucleotides represented by SEQ ID NO: 1 (sense) and SEQ ID NO: 2 (antisense) are used for myostatin, and SEQ ID NO: 3 (sense) and SEQ ID NO: 4 (antisense) are used for calcineurin. Oligonucleotides were used. The amount of the obtained amplified DNA fragment was quantified with GeneAmp5700 (Applied Biosystem) and converted to the amount of mRNA. FIG. 4 (a) shows the measurement results of myostatin mRNA, and FIG. 4 (b) shows the measurement results of calcineurin mRNA. In each graph, the vertical axis is a relative value with respect to the control. In other words, the amount of myostatin mRNA compared to the muscles with disuse muscle atrophy (left foot) and normal muscles (right foot), regardless of whether the normal diet, VE supplemented diet, or CoQ supplemented diet was consumed. The muscle (left foot) that caused disuse muscular atrophy was significantly higher (p <0.05). On the other hand, the calcineurin mRNA level when comparing the normal diet, the VE-added diet, and the CoQ-added diet was compared with the muscle (left foot) that caused disuse muscle atrophy and the normal muscle (right foot). The muscle (left foot) that caused disuse muscular atrophy was significantly lower (p <0.05). In addition, when comparing muscles (left foot) that caused disuse muscle atrophy when taking a normal diet, a VE-added diet, or a CoQ-added diet, the amount of myostatin mRNA is It was significantly lower (p <0.05) than when the normal diet was ingested. On the other hand, when comparing muscles (left foot) that caused disuse muscle atrophy when a normal diet, a VE-added diet, or a CoQ-added diet was consumed, the amount of calcineurin mRNA was not significantly different.
Based on the above, disuse muscle atrophy can be detected by using the expression level of myostatin or calcineurin in the muscle as an index, and the suppression or improvement of disuse muscle atrophy can be monitored for myostatin Was suggested.
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WO2017003177A1 (en) * | 2015-06-29 | 2017-01-05 | 연세대학교 원주산학협력단 | Muscular-atrophy-inducing agent using hypometabolism-inducing substance t1am, and use thereof in treating muscular hypertrophy |
US10821086B2 (en) | 2015-06-29 | 2020-11-03 | University Industry Foundation, Yonsei University Wonju Campus | Muscular atrophy-inducing agent using hypometabolism-inducing substance T1AM, and use thereof in treating muscular hypertrophy |
US11974970B2 (en) | 2015-06-29 | 2024-05-07 | University Industry Foundation, Yonsei University Wonju Campus | Muscular atrophy-inducing agent using hypometabolism-inducing substance T1AM, and use thereof in treating muscular hypertrophy |
-
2004
- 2004-12-03 JP JP2004351670A patent/JP2006162346A/en active Pending
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