プレコンディショニング運動に栄養サポートを併用した廃用性筋萎縮の予防法の開発

研究課題番号:22300189

2010年度 研究実績報告書


代表者

    • 藤野 英己
    • 研究者番号:20278998
    • 神戸大学・保健学研究科・教授

研究課題基本情報

研究分担者

    • 石原 昭彦
    • 研究者番号:90184548
    • 京都大学・人間・環境学研究科・教授
    • 村上 慎一郎
    • 研究者番号:30454763
    • 姫路獨協大学・医療保健学部・講師
    • 近藤 浩代
    • 研究者番号:50333183
    • 名古屋女子大学・家政学部・講師

研究概要

廃用性萎縮筋では、骨格筋細胞への栄養や酸素供給などに関与する毛細血管ネットワークも減衰する。この現象を解明するためには、骨格筋細胞と毛細血管(特に吻合毛細血管)のクロストーク解析が必要であると考えられる。一方、プレコンディショニング運動は廃用性萎縮筋に対して、予防効果があるが、酸化ストレスも増加させる。活性酸素は、廃用性筋萎縮やサルコペニアを進行させることやユビキチン化を促進させ、タンパク質分解を進行させることが知られている。この結果は、運動による効果を一部制限しているのではないかと考えられる。また、活性酸素の発生やユビキチン化の抑制をすることが廃用性筋萎縮の予防に重要であるという結論を得た。そこで、抗酸化力の高い栄養素やユビキチン化の抑制作用を持つ栄養素を摂取することで、プレコンディショニング運動の効果を最大限に出す方法を検討する。本年度の研究では、強い抗酸化力を示すアスタキサンチンを栄養サポートとして用いることで,廃用性筋萎縮の毛細血管三次元構造の変化と関連因子について検証した。後肢非荷重期間中にアスタキサンチンを投与すると、酸化還元酵素であるSOD-1発現の増加が軽減され、さらにVEGF発現の低下も軽減され、ヒラメ筋毛細血管構造の退行性変化は予防された。これらの結果から、アスタキサンチンは不活動に伴う活性酸素種の過剰発現を軽減し、血管内皮細胞の機能の維持や毛細血管の退行性変化を予防できることが明らかとなった。しかし、筋線維の横断面積はアスタキサンチン投与有無にかかわらず,縮小し萎縮した。筋萎自体に対しては、効果が得られなかったために、今後、筋萎縮予防という観点からアスタキサンチン以外の栄養サポートを検討していく必要がある。

発表文献

雑誌論文

  • Nagatomo F, Fujino H, Kondo H, Gu N, Takeda I, Ishioka N, Tsuda K, Ishihara A: "PGC-1a mRNA Level and Oxidative Capacity of the Plantaris Muscle in Rats with Metabolic Syndrome, Hypertension, and Type 2 Diabetes" Acta Histochemica et Cytochemica (in press). (2011), 査読有

  • Nagatomo F, Fujino H, Takeda I, Ishihara A: "Effects of hyperbaric oxygenation on blood pressure levels of spontaneously hypertensive rats." Clin Exp Hypertens 32. 193-197 (2010), 査読有

学会発表

  • Fujino H, Kondo H, Murakami S, Nagatomo F, Takeda I, Ishihara A, Roy RR: "Fiber capillary regression and endothelial cell apoptosis in the soleus muscle of hindlimb unloaded rats : role of angiogenic regulators" Experimental biology 2010. (20100424-20100428). Anaheim

  • Kondo H, Fujino H, Murakami S, Takeda I, Ishihara A: "Interaction of the effects between estrogen receptor-alpha polymorphism and physical activity or nutrient on bone mass in Japanese young women" Experimental biology 2010. (20100424-20100428). Anaheim

  • Mumkami S, Fujino H, Kondo H, Takeda I, Momota R, Kumagishi K, Ohtsuka A: "Abnormality of capillarity and oxidative enzyme activity in slow muscle of type 2 diabetic rats" Experimental biology 2010. (20100424-20100428). Anaheim

  • 藤野英己, 村上慎一郎, 近藤浩代, 武田功: "II型糖尿病に対するプレコンディショニング運動が酸化ストレスに及ぼす予防効果" 第45回日本理学療法学術大会. (20100527-20100529). 岐阜

  • Fujino H, Kondo H, Murakami S, Nagatomo F, Takeda I, Ishihara A, Roy RR: "Capillary hemodynamics and expression of angiogenic regulators in metabolically different rat muscles" The 57th Annual meeting of American college of sports medicine. (20100602-20100605). Baltimore

  • Kondo H, Fujino H, Murakami S, Nagatomo F, Takeda I, Ishihara A: "Exercise preconditioning attenuates oxidative stress and hyperglycemia in spontaneously diabetic torii rat" The 57th Annual meeting of American college of sports medicine. (20100602-20100605). Baltimore

  • Fujino H, Murakami S, Kondo H, Fujita N, Nagatomo F, Ishihara A: "Effects of endurance exercise on muscle capillary network in non-insulin-dependent diabetic rats" 第18回日本運動生理学会大会. (20100731-20100801). 鹿児島

  • Kondo H, Fujino H, Murakami S, Nagatomo F, Ishihara A: "The influence of angiogenic and anti-angiogenic factors on the degradation of the capillary in Type II diabetic rat" 第18回日本運動生理学会大会. (20100731-20100801). 鹿児島

  • Fujita N, Morifuji T, Fujino H: "Optimal method for electrical stimulation on muscle atrophy in rat tibialis anterior muscle" 第18回日本運動生理学会大会. (20100731-20100801). 鹿児島

  • Fujino H, Kondo H, Murakami S, Fujita N, Nagatomo F, Takeda I, Ishihara A: "Endurance exercise attenuates microangiopathy of muscle capillary in non-insulin-dependent diabetic rat" ACSM conference on Integrative physiology of exercise 2010. (20100922-20100925). Miami

  • Kondo H, Fujino H, Murakami S, Nagatomo F, Ishihara A: "Capillarity and angiogenic factors in soleus muscle associated with type II diabetes mellitus" ACSM conference on Integrative physiology of exercise 2010. (20100922-20100925). Miami

  • Fujino H, Kondo H, Murakami S, Fujita N, Nagatomo F, Ishihara A: "Three-dimensional visualization of capillary and exercise-induced expression of angiogenic growth factors in skeletal muscle of non-insulin-dependent diabetes" The 50th annual meeting of American society for cell biology. (20101211-20101215). Philadelphia

  • Kondo H, Fujino H, Murakami S, Nagatomo F, Ishihara A: "Decreased capillary volume and angiogenic factors in type 2 diabetic skeletal muscle" The 50th annual meeting of American society for cell biology. (20101211-20101215). Philadelphia

図書

  • 宮村実晴編, 藤野英己, 他: "運動生理学のニューエビデンス" 真興交易(株)医書出版部. 464 (2010)

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