腱や靭帯組織の維持機構におけるPIEZO1の役割とは

東京医科歯科大学は6月2日、機械刺激応答性カルシウムチャネルであるPIEZO1を腱細胞のみで恒常活性させることで、個体のジャンプ力・走行速度といった運動能力が向上することを見出したと発表した。この研究は、同大大学院医歯学総合研究科システム発生・再生医学分野の淺原弘嗣教授、中道亮非常勤講師、スクリプス研究所、順天堂大学大学院スポーツ健康科学研究科の福典之先任准教授、北海道大学大学院先端生命科学研究院の野々山貴行准教授、広島大学、英ブライトン大学、ジャマイカのNational Commission on Science and Technology、岡山大学の共同研究グループによるもの。研究成果は、「Science Translational Medicine」にオンライン掲載されている。

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骨格筋と密接する腱、骨と骨とを接合する靭帯は全身のさまざまな部位に存在し、それぞれに周囲の構造から受ける力のトランスミッターとしての機能を有することから、これら組織を保つことは個体の運動能力の維持にもつながる。しかし、腱や靭帯は一旦損傷するとその自己治癒能力の低さ故に、完全には元の状態に戻らないという限界がある。そのため、これら組織の恒常性の維持機構を解明することは、健康寿命の観点からも重要であると考えられていた。

これまでに研究グループでは、転写因子MKXが腱・靭帯組織の正常な機能発揮において重要であること、また、腱組織における機械刺激応答性の同化作用にはMKXが重要な働きを持つことを明らかにしてきた。しかし、この機械刺激を細胞がどのように感知しているのかは不明だった。そこで研究グループは今回、既知の機械刺激応答性チャネルの中でもPIEZO1が腱細胞において高発現していることに注目し、PIEZO1の恒常活性マウスを作成することにより、腱におけるPIEZO1の役割の解明を試みた。

腱細胞におけるPIEZO1恒常活性によりマウス個体の運動能力が向上

研究グループは、全身性、筋特異的、腱特異的Piezo1恒常活性変異マウスを作成し、個体の運動能力を調査した。その結果、全身性及び腱特異的Piezo1恒常活性変異マウスにおいてジャンプ能力、走行速度が向上することが明らかになった。

また、全身性および腱特異的Piezo1恒常活性変異マウスの腱組織では、転写因子Mkxを含む腱関連遺伝子の発現が上昇し、腱組織が肥大化することに加え、腱特異的Piezo1恒常活性変異マウスの腱組織の特性が、より伸びやすい腱に変化していることがわかった。

腱傷害の治療や健康寿命増進の応用へ期待

さらに、ヒトのPIEZO1恒常活性変異である西アフリカ系に特異的なE756delの発現頻度をジャマイカ人のスプリンターと一般人で調査し、スプリンターでこの変異の頻度が有意に高いことについても明らかにした。

今回の研究では、腱細胞におけるPIEZO1恒常活性が腱の同化作用を促進し個体の運動能力を向上させることを明らかにされた。「本研究成果は、腱傷害への治療応用や運動機能向上を介した健康寿命増進への応用などの発展研究へと寄与することが期待される」と、研究グループは述べている。（QLifePro編集部）