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大阪工業大学の研究成果

大阪工業大学の工学部、中村友浩教授、神戸学院大学の栄養学部、田村行識講師および大学院薬学研究科の水谷健一特命教授らの研究グループは、炎症が筋力低下を引き起こすメカニズムに関する重要な知見を発表しました。この研究は、三次元培養筋モデルを用いて行われ、結果は「Journal of Bioscience and Bioengineering」にオンラインで発表されています。

三次元培養筋の詳細

筋肉の構造は非常に複雑で、実際には三次元的に配置されています。従来の細胞培養法は平面的であり、筋肉の特性を再現するには限界があります。そこで本研究では、コラーゲン内で筋細胞を立体的に培養し、人工の腱で固定した「三次元培養筋」を利用しています。このモデルは、電気刺激により実際に筋肉が収縮する様子を観察できるため、生体に近い特徴を持っています。この特性により、筋肉の収縮力を数値として計測することが可能です。

炎症が筋肉に与える影響

研究チームが炎症性物質であるTNF-αを三次元培養筋に作用させた結果、様々な変化が確認されました。特に顕著だったのは、72時間の曝露によって筋肉の収縮力が約90%も低下したことです。また、速く収縮する筋線維が細くなり、さらにはその数も減少することが観察されています。さらに、筋肉を構成する微細構造（サルコメア）が乱れること、そして筋肉の剛性が低下することも判明しました。

これらの変化は、筋肉の内部構造を維持する因子や、収縮に関わるカルシウム調節遺伝子の発現が低下することによって引き起こされていると考えられています。特に、コラーゲン関連遺伝子の発現低下は筋肉の土台となる構造強度を弱め、結果的に筋力低下を引き起こす要因となっている可能性があります。

研究の社会的意義

慢性的な炎症は、加齢やがんによるサルコペニアと深く関連していることが知られていますが、これまでその詳細なメカニズムを解明するのは難しい課題でした。今回の研究は、炎症と筋力低下の具体的な分子メカニズムを示すことに成功し、同時に三次元培養筋モデルの有用性を証明しています。このモデルを用いることで、動物実験なしに筋肉の機能を詳細に評価できるため、倫理的な観点からも優れた研究手法とされています。

今後、この研究成果は筋力低下の原因解明や新たな治療法の開発、創薬評価に応用されることが期待されています。特に、炎症による筋力低下に対する理解が深まることで、介入の可能性が広がるでしょう。

論文情報

研究の詳細は、以下の論文として発表されています。

• - Tamura Y, et al. (2025). TNF-α-induced contractile dysfunction in three-dimensional engineered muscle. Journal of Bioscience and Bioengineering. DOI: 10.1016/j.jbiosc.2025.12.008.

# 研究機関

• - 大阪工業大学
• - 神戸学院大学

用語解説

• - 三次元培養筋：筋細胞を立体的に培養して、実際の筋肉に近い性能を持つ人工的な筋肉組織。
• - TNF-α：炎症が起こると分泌されるタンパク質で、筋肉の機能低下に関連。
• - サルコペニア：年齢と共に筋肉量や筋力が低下する状態で、健康リスクを高めることが知られている。

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