2020 年度研究助成報告書

がん性悪液質発症に伴う骨格筋弱化誘導因子の解明と運動療法介入効果

1ナノ製作所，回転式運動量測定器 SN450）を採用し，
CD2F1 系マウスへの C26 細胞移植直後から 4 週間の介入を行った。またレジスタンス運動を模した介入として共働筋切除による足底筋への代償性過負荷モデルを移植

宮﨑充功（PT，PhD）1）2）

2 週目に施行し，手術後 2 週目（がん移植 4 週目に相当）に骨格筋をサンプリングして生化学的解析を行った。

1）

北海道医療大学リハビリテーション科学部理学療法学科（2021 年 3 月まで）
2）

3．統計処理広島大学大学院医系科学研究科生理機能情報科学（2021 年 4 月より）得られた測定値は平均値±標準誤差で表記した｡ 2 群間の比較には Student の t 検定を採用し，また多群間の比較には二元配置分散分析を用い，交互作用および主効

キーワード：がん悪液質，骨格筋萎縮，運動療法

果検定の後に Tukey-Kramer の多重比較検定を行った｡
有意水準は 5% とした｡

はじめに悪液質とは，がんをはじめとする慢性消耗性疾患における，脂肪および骨格筋量の二次的低下を主徴とした全結果

1．がん悪液質の遺伝子工学モデル

1）
身性代謝障害症候群である 。原発病巣以外の末梢組織

8 週齢の雄性モデルマウスにタモキシフェンを投与

である脂肪や骨格筋が強く影響を受けることから，がんし，6 週間の飼育後に骨格筋サンプルを採取し，組織重性悪液質の発症・進行には全身性因子の関与が疑われて量を測定した。その結果，採取したいずれの筋（腓腹筋，いるが，悪液質の発症機序を含めその詳細は不明な点がヒラメ筋，足底筋，前脛骨筋）においても，溶媒投与の多い。またがん悪液質に対する治療戦略には，一次疾患対照群に比較して有意な変化は認められなかった。

由来の慢性炎症の管理に加え，栄養および運動療法を含めた包括的介入が必要とされるが，効果的な運動療法プ

2．レジスタンス運動に対するタンパク質合成不全

ロトコルおよびその介入効果についても不明な点が多2）3）

C26 細胞移植によりがん悪液質を誘発した動物実験モ。本研究では，「がん悪液質誘導因子の探索」おデルでは，代償性過負荷に伴う骨格筋肥大適応（骨格筋よび「がん悪液質発症予防へ向けた理学療法プログラ重量／タンパク質合成効率の増加，タンパク質合成系をム」の開発を念頭に，悪液質の発症・進行防止策として促進するシグナル経路の活性化）が，対照群に比較しての身体運動介入効果について検討を行った。特にがん悪顕著に抑制された（図 1）。

い液質の動物実験モデルとして遺伝子工学的手法およびがん細胞移植法の 2 種類の方法を採用し，悪液質発症機構

3．悪液質による骨格筋酸化ストレスは有酸素運動介入および運動介入効果について検討を行った。

により改善される
C26 細胞移植モデルの骨格筋において酸化ストレスの対象および方法増加およびミトコンドリア形態異常が惹起されるが，有1．実験動物

酸素運動を模した自発走運動介入による軽減効果が認め

1）Cre-loxP システムを用いたがん悪液質モデル
がん原遺伝子 Kras の恒常活性変異型 Kras

G12Dられた（図 2）。
蛋白の発現，およびがん抑制遺伝子 p53 の欠損をタモキシフェン依存性・すい臓特異的に誘導可能な遺伝子工学モ

察
本研究の主目的のひとつである遺伝子工学的手法を用

G12D

いたがん悪液質モデルの作成については，タモキシフェ2）Colon-26 細胞の皮下移植モデル

ン投与後 6 週目というタイムポイントにおいては，筋力デル（Pdx1-CreER/LSL-Kras/p53ﬂox）を採用した。

考マ ウ ス 大 腸 ガ ン 由 来 細 胞 株（C26: Colon-26, Riken

および骨格筋重量の有意な変化は認められなかった。類4）と比較した場合，DNABRC Cell No. RCB2657）を培養し，7 週齢の CD2F1 系
6雄性マウスの腹壁部へ皮下移植（1 個体当たり 1*10 個）組み換え誘導のタイミングや手法などに差異が認められすることでがん悪液質を誘導した。本研究は，北海道医るため，サンプリングの時系列を含め，実験条件の詳細

療大学動物実験規程の定めに基づいて計画・承認されたを検討し，現在も解析を継続中である。

（北海道医療大学動物実験委員会承認番号第 20-005 および 20-006）。

似した手法を用いた先行研究

また従来から用いられてきた C26 皮下移植法を用いた検討においては，がん悪液質に伴い筋タンパク質合成抵抗性が惹起され，レジスタンス運動に対する骨格筋肥2．運動介入
有酸素運動を模した運動形式として自発走運動（シ大適応を阻害する因子となりうることが明らかとなった。一方で有酸素運動を行った場合，がん悪液質に伴う

22020 年度研究助成報告書

図1
がん悪液質の発症（C26）に伴い，代償性過負荷（OV）に伴う骨格筋肥大適応は，顕著に抑制される．A）骨格筋重量．B）ウェ
スタンブロッティングの典型像．C）たんぱく質合成を正に制御する mTOR（mechanistic target of rapamycin）系シグナル経路の活性化状態（mTOR の下流因子であるリボソームタンパク質 S6 キナーゼベータ 1：S6K1 および S6 リボゾームタンパク質：rpS6 のリン酸化量を定量化）．

文献1）Fearon K, Strasser F, et al.: Deﬁnition and classiﬁcationof cancer cachexia: an international consensus. LancetOncol. 2011; 12(5): 489‒495.
2）Maddocks M, Hopkinson J, et al.: Practical multimodal
care for cancer cachexia. Curr Opin Support Palliat Care.
2016; 10(4): 298‒305.
3）Crawford J: Clinical results in cachexia therapeutics. CurrOpin Clin Nutr Metab Care. 2016; 19(3): 199‒204.
4）Danai LV, Babic A, et al.: Altered exocrine function candrive adipose wasting in early pancreatic cancer. Nature.
2018; 558(7711): 600‒604.
図2
骨格筋ミトコンドリア分画における 4- ヒドロキシノネナー
ル（4-HNE，酸化ストレスマーカー）の増加はがん悪液質の発症に伴って誘導され，自発走運動介入により抑制される．

骨格筋酸化ストレスが是正され，骨格筋量維持に貢献する可能性が示唆された。以上の結果は，がん悪液質に対する運動療法処方において，比較的低強度の運動介入の有効性を示している。
利益相反
開示すべき利益相反はない。

発表実績【学会発表】
1）宮﨑充功：がん悪液質に対する運動療法介入効果と骨格筋タンパク質代謝制御．第 39 回日本臨床運動療法学会，シンポジウム 5「病態を癒す」運動のサイエンス〜基礎研究
から臨床研究まで〜．2020 年 9 月，札幌（オンライン開催）
2）宮﨑充功：Molecular mechanisms underlying anabolic resistance to muscle protein synthesis in cancer cachexia．第 8回骨格筋生物学研究会．2021 年 3 月，熊本（オンライン開催）
3）宮﨑充功：がん悪液質に伴う筋タンパク質合成抵抗性の分子機構．第 86 回日本体力医学会 中国・四国地方会．
2021 年 6 月，倉敷（オンライン開催）
4）Kitaoka Y, Miyazaki M, et al.: Voluntary exercise prevents abnormal muscle mitochondrial morphology incancer cachexia mice. Physiol Rep. 2021; 9(16): e15016.