寒さに耐える冬眠動物の筋幹細胞~再生能力を意図的に抑える「省エネ戦略」~

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2025-12-22 広島大学

広島大学を中心とする研究グループは、冬眠動物が低体温と長期不活動にもかかわらず筋肉の衰えを防ぐ背景に、「幹細胞を生かしたまま再生を意図的に抑える」省エネ戦略があることを示した。シリアンハムスター、シマリス、ツキノワグマなど冬眠動物の骨格筋サテライト細胞は、4℃の低温に24~48時間さらしてもほぼ死なず、フェロトーシス(鉄依存性細胞死)を抑える抗酸化システムが低温耐性の鍵と判明した。一方で、生存した細胞はMyoDやMyogeninなど筋形成に必須の活性化・分化プログラムを抑制し、増殖能が大きく低下する。実際、冬眠期ハムスターの筋損傷モデルでは再生マーカーeMyHCの発現や免疫細胞浸潤が弱く、筋再生が著しく遅延した。冬眠動物は「細胞死は防ぐが、炎症・再生という高コスト反応は抑える」冬眠モードを幹細胞レベルで備えることが示され、低温保存や筋萎縮予防など医療応用への展開が期待される。

寒さに耐える冬眠動物の筋幹細胞~再生能力を意図的に抑える「省エネ戦略」~

<関連情報>

寒冷誘導性骨格筋幹細胞の筋形成抑制は冬眠中の筋再生の遅延に寄与する Cold-Induced Suppression of Myogenesis in Skeletal Muscle Stem Cells Contributes to Delayed Muscle Regeneration During Hibernation

Tatsuya Miyaji, Ryuichi Kasuya, Mayuko Monden, Yutaka Tamura, Michito Shimozuru, Toshio Tsubota, Daisuke Tsukamoto, Guangyuan Li, Shota Kawano, Yuri Watanabe …
The FASEB Journal  Published: 01 December 2025
DOI:https://doi.org/10.1096/fj.202502651R

ABSTRACT

Mammalian hibernators experience profound cold stress and prolonged physical inactivity during torpor periods; however, it is unclear how skeletal muscle stem cells (satellite cells; SCs) respond to these challenges. In this study, we demonstrated that SCs from a mammalian hibernator, the Syrian hamster, exhibit remarkable resistance to cold-induced cell death, which is associated with intrinsically higher expression of the antioxidant enzyme GPX4, likely contributing to ferroptosis suppression. RNA-seq analysis revealed widespread downregulation of myogenesis-related genes following cold exposure, suggesting suppression of the myogenic program. Consistently, SCs exposed to cold stress exhibited reduced activation and differentiation capacity upon subsequent rewarming, with an increased number of quiescent Pax7-positive/MyoD-negative cells. Muscle regeneration was markedly delayed during hibernation, accompanied by decreased SC activation and macrophage infiltration, suggesting that cold-induced suppression of SC function underlies the limited regenerative capacity in hibernating hamsters. Our results provide insights into the unique physiology of mammalian hibernators: SC viability is preserved, whereas regenerative activity is selectively suppressed during hibernation.

医療・健康
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