Ｐｈｄ遺伝子欠損マウスを用いた低酸素・高所トレーニングの効果・リスクの検討

• Project/Area Number: 14J03209
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Sports science (B)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 布宮 亜樹 東北大学, 医工学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: Phd2 / 低酸素応答 / トレーニング

Outline of Annual Research Achievements

昨年度までの研究により、全身性Phd2欠損マウスに4週間の持久性トレーニングを行わせると、1.コントロールマウスと比較して高いトレーニング効果が得られること、2.トレーニング効果の向上にはPhd2欠損だけではなくトレーニングによる骨格筋適応が不可欠であること、の大きく二つが明らかになった。これを受け、本年度は低酸素トレーニングにおける骨格筋適応の重要性をより詳細に明らかにするために、骨格筋特異的Phd2欠損マウスの使用を検討した。
骨格筋特異的Phd2欠損マウスの作出には、Cre-loxPシステムを用いた。昨年度中に既に正常にマウスが誕生することを確認しており、骨格筋におけるPhd2遺伝子欠損率や骨格筋以外での欠損の有無を検証したところ、狙い通り骨格筋でのみPhd2を欠損し、全身性Phd2欠損マウスで観察された顕著な赤血球数増多は見られないことが明らかになった。一方、骨格筋における毛細血管数は増加傾向にあり、血管新生を誘導するVEGFタンパク質の発現も増加していた。より詳細な血管観察を行うために、小動物用CTを用いた血管の三次元解析を行ったところ、末端の毛細血管は造影されなかったものの、観察可能であった太い血管の形態は正常であることが示唆された。また、同マウスに小動物用トレッドミルを用いた持久性運動能力テストを実施したところ、トレーニングを行わない時点での運動能力はコントロールマウスと同程度であることが明らかになりつつあり、トレーナビリティを比較するための条件が揃ったといえる。
本年度の検証によって、ヘマトクリット値上昇の影響を排除した上で、低酸素応答やトレーニングにより引き起こされる骨格筋適応に焦点を当てた解析を行うことが可能になり、より効果的かつより安全なトレーニングプログラムの作成に貢献することが期待される。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Activation of the hypoxia-inducible factor pathway induced by prolyl hydroxylase domain 2 deficiency enhances the effect of running training in mice. (2016)
  • Author(s): Nunomiya A, Shin J, Kitajima Y et al.
  • Journal Title: Acta Physiol Volume: 220(1) Issue: 1 Pages: 99-112
  • DOI: 10.1111/apha.12751
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] HIF経路活性化とトレーニングによる骨格筋適応 (2016)
  • Author(s): 布宮亜樹
  • Organizer: 日本体力医学会
  • Place of Presentation: 岩手県盛岡市（盛岡市民文化ホール）
  • Year and Date: 2016-09-23
• [Presentation] Activation of the hypoxia-inducible factor pathway induced by PHD2 deficiency enhances the effect of running training in mice (2016)
  • Author(s): Aki Nunomiya
  • Organizer: Experimental biology
  • Place of Presentation: サンディエゴコンベンションセンター（サンディエゴ、アメリカ）
  • Year and Date: 2016-04-02
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Phd2遺伝子欠損が持久性トレーニング効果に与える影響 (2014)
  • Author(s): 布宮亜樹
  • Organizer: 日本体力医学会
  • Place of Presentation: 長崎大学（長崎県、長崎市）
  • Year and Date: 2014-09-19 – 2014-09-21
• [Presentation] Does Stabilized Hypoxic Response Favor The Effect Of Endurance Training? (2014)
  • Author(s): Aki Nunomiya
  • Organizer: The European College of Sport Science
  • Place of Presentation: アムステルダム（オランダ）
  • Year and Date: 2014-07-02 – 2014-07-05