著者の所属・活動拠点の国は、中国です。

掲載誌：Antioxidants

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

骨格筋がけがをすると、ふだんは休んでいる「筋衛星細胞」と呼ばれる前駆細胞が働き出し、筋肉の修復を担います。細胞の中では活性酸素（ROS）が生じます。少量であれば細胞の適応や筋の再生に役立ちますが、ストレスが続いて過剰にたまると、細胞の酸化と還元のバランスが崩れます。その結果、細胞の生存率が下がり、細胞死に至ることもあります。著者らは、こうした酸化ストレスによる筋系細胞の機能低下が、筋肉の修復を妨げる可能性があると述べています。

過剰なROSは、たんぱく質を作って折りたたむ小胞体や、ミトコンドリアの中で、たんぱく質の正常な形づくりを妨げます。正しく折りたたまれないたんぱく質がたまると、細胞は「アンフォールドプロテイン応答（UPR）」という仕組みを働かせて状態を立て直そうとします。この応答には、小胞体で起こるもの（ER-UPR）とミトコンドリアで起こるもの（MT-UPR）があります。

セレンは必須の微量元素で、主に「セレノプロテイン」と呼ばれるセレンを含むたんぱく質を通じて働きます。先行研究では、子豚の飼料に有機セレンの一種を加えると、酸化ストレスによる骨格筋の成長阻害が和らぎ、UPRに関わる経路も調節されたと報告されています。ただし、筋系の細胞の中で何が起きているのかは分かっていませんでした。そこで研究チームは、有機セレンであるセレノメチオニン（SeMet）が、酸化ストレスを受けた筋芽細胞を守るかどうかを調べました。あわせて、ER-UPRとMT-UPRに関わる反応がどう変わるかにも注目しました。

何を、どのように調べたか

実験には、マウス由来の筋芽細胞株「C2C12」を用いました。筋芽細胞は、筋線維になる前の段階の細胞です。過酸化水素を加えて酸化ストレスを与えるモデルを作り、細胞を4つのグループに分けて24時間培養しました。通常の培養、過酸化水素（1リットルあたり1000マイクロモル）のみ、そして過酸化水素にSeMetを1リットルあたり100ナノモルまたは200ナノモル加えた2群です。これらの濃度は、事前の試験で細胞の生存率を確かめて選ばれました。

細胞の生存は2つの方法で評価しました。1つは細胞の活性を色の変化で測る方法、もう1つは生きた細胞と死んだ細胞を別々の色で光らせる染色法です。あわせて、細胞の形も観察しました。さらに、遺伝子の働き具合（mRNA量）を定量PCRで、たんぱく質の量をウエスタンブロット法で測りました。調べた対象は次のとおりです。代表的なセレノプロテインであるSELENOFとSELENOP、小胞体ストレスの目印（ATF4、XBP1、PERK、GRP78）、ミトコンドリアの抗酸化やストレスに関わる目印（GPX4、TXNRD2、GDF15、FGF21、CLPP、JNK2）、細胞死に関わる目印（BAX、p53、BCL-2）です。実験はそれぞれ独立して3回行われました。

主な報告結果

過酸化水素は、濃度が高いほど細胞の生存率を下げました。過酸化水素だけを与えた細胞では、通常培養に比べて細胞の密度が減り、細胞が縮み、死んだ細胞が増えました。SeMetを加えると、細胞の形は部分的に回復し、生きている細胞の割合が増えました。

小胞体ストレスの目印であるAtf4、Xbp1、Perk、Grp78の遺伝子の働きは、過酸化水素によって大きく高まりました。SeMetはこれらを低下させました。たんぱく質で見ても、過酸化水素で増えたXBP1とGRP78が、SeMetの濃度が高いほど減りました。

ミトコンドリアについては、SeMetの濃度に応じて、抗酸化に関わるセレノプロテイン遺伝子Gpx4とTxnrd2の働きが高まりました。過酸化水素で上昇したストレスの目印（Gdf15、Fgf21の遺伝子、CLPPとJNK2のたんぱく質）は、SeMetによって低下しました。CLPPとJNK2の低下は、高濃度の群でより強く見られました。

セレノプロテインのうちSELENOFは、過酸化水素で遺伝子の働きが下がりました。SeMetは濃度に応じて遺伝子の働きを高め、たんぱく質の量も増やしました。一方、SELENOPは、SeMetを加えても遺伝子の働きが回復せず、たんぱく質の量もグループ間で大きな差はありませんでした。

細胞死に関わる目印では、過酸化水素がBaxとp53の遺伝子の働きを高め、SeMetはそれを低下させました。たんぱく質では、過酸化水素によってBAXと、細胞死を抑える側のBCL-2がともに増え、SeMetは過酸化水素のみの群に比べて両方を減らしました。

この報告が示すこと

研究チームは、SeMetが過酸化水素による筋芽細胞の酸化的な傷害を和らげたと結論づけています。この保護作用は、SELENOFの増加、ミトコンドリアの抗酸化に関わるセレノプロテイン遺伝子の働きの上昇、小胞体とミトコンドリアのストレス応答の抑制と関連していたとしています。過酸化水素でBCL-2が増えた点については、酸化ストレスに対して細胞死を抑えようとする代償的な反応かもしれないと解釈しています。著者らによると、SELENOFの反応は、豚の肝臓などを調べた先行研究とは異なる傾向でした。そのため、SELENOFの調節は、セレンの種類や組織、ストレスの与え方によって変わる可能性があると述べています。

なお、ここで示されたのは遺伝子やたんぱく質の変化との関連です。SeMetが細胞を守る仕組みの因果関係を直接確かめたものではありません。研究チームは限界も挙げています。実験は培養したマウス筋芽細胞に限られ、筋線維に分化した細胞や成熟した骨格筋では調べていません。また、培養液に含まれる牛胎児血清由来のセレン量も測っていません。

原著論文の著者・所属：Xin Xin（Department of Veterinary Medicine, College of Agriculture, Yanbian University, Yanji 133002, China）、Xiangzi Li（Engineering Research Center of North-East Cold Region Beef Cattle Science & Technology Innovation, Ministry of Education, College of Agriculture, Yanbian University, Yanji 133002, China）、Shiyu Jin（Department of Veterinary Medicine, College of Agriculture, Yanbian University, Yanji 133002, China）、Xiaoxu Huang（Department of Veterinary Medicine, College of Agriculture, Yanbian University, Yanji 133002, China）、Xu Gao（Department of Veterinary Medicine, College of Agriculture, Yanbian University, Yanji 133002, China）、Qiang Li（Department of Veterinary Medicine, College of Agriculture, Yanbian University, Yanji 133002, China; Engineering Research Center of North-East Cold Region Beef Cattle Science & Technology Innovation, Ministry of Education, College of Agriculture, Yanbian University, Yanji 133002, China）、Xin Jin（Laboratory Animal Center, College of Agriculture, Yanbian University, Yanji 133002, China）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Xin Xin, Xiangzi Li, Shiyu Jin, et al. Selenomethionine Attenuates Hydrogen Peroxide-Induced Oxidative Injury and Modulates Unfolded Protein Response-Related Markers in Murine C2C12 Myoblasts. Antioxidants（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-08-31. DOI: 10.3390/antiox15091099. 原著ライセンス：CC BY.