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温熱刺激は、身体不活動による骨格筋ミトコンドリアの減少を抑制するか?

Research Project

Project/Area Number 14J09688
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Applied health science (B)
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

田村 優樹  東京大学, 総合文化研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywords温熱刺激 / ミトコンドリア / 骨格筋 / オートファジー
Outline of Annual Research Achievements

ミトコンドリアの減少は、骨格筋萎縮などの骨格筋の機能不全の原因となることが近年明らかにされつつある。実験的な脱神経支配に伴う骨格筋ミトコンドリアの減少や骨格筋萎縮を温熱刺激が抑制すること、そしてその分子メカニズムを明らかにした。以下に具体的に得られた知見を記す。
マウスの坐骨神経を10日間に渡って外科的に切除することで、骨格筋ミトコンドリア量の減少(OXPHOSタンパク質量の減少、CS最大活性の低下)が誘導された。しかし、脱神経支配の期間中に温熱刺激の介入(40℃の暑熱環境へ1日30分間曝露)を行うことで、ミトコンドリアの減少や骨格筋萎縮が部分的に抑制された。本研究では、そのメカニズムとして、脱神経支配によるミトコンドリアの分解機構であるミトコンドリア選択的オートファジーの活性化(mtLC3-IIの増加)が温熱刺激によって抑制されることが明らかとなった。さらに、その上流制御因子として、分解すべきミトコンドリアに目印をつける酵素の活性化(mtParkinの増加)および、ミトコンドリアを実際に分解する場であるオートファゴソームの伸長に貢献するタンパク質の増加(ATG5とATG16Lの増加)が温熱刺激によって抑制されることも明らかとなった。
本研究の知見は、脱神経支配に対するリハビリテーション方法として温熱刺激が有力な候補となる可能性を示唆するものである。なお、骨格筋の脱神経支配は、外傷性の神経損傷のみならず加齢、ALS、骨格筋損傷によっても引き起こされると考えられている。よって、今後は臨床への橋渡しを目指した研究としての発展が期待される。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2015 2014

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Daily heat stress treatment rescues denervation-activated mitochondrial clearance and atrophy in skeletal muscle2015

    • Author(s)
      Yuki Tamura, Yu Kitaoka, Yutaka Matsunaga, Daisuke Hoshino, Hideo Hatta
    • Journal Title

      J Physiol

      Volume: 593 Issue: 12 Pages: 2707-2720

    • DOI

      10.1113/jp270093

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Daily Heat stress treatment normalizes denervation-activated autophagy but not endoplasmic reticulum stress in mouse skeletal muscle2015

    • Author(s)
      uki Tamura, Yu Kitaoka, Yutaka Matsunaga, and Hideo Hatta
    • Organizer
      Cell Symposia - Exercise Metabolism
    • Place of Presentation
      Amsterdam, Netherland
    • Year and Date
      2015-07-12
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Daily Heat stress treatment normalizes denervation-activated autophagy and mitophagy in mouse skeletal muscle2015

    • Author(s)
      Yuki Tamura, Yu Kitaoka, Yutaka Matsunaga, Daisuke Hoshino, and Hideo Hatta
    • Organizer
      Experimental Biology 2015
    • Place of Presentation
      Boston, MA, USA
    • Year and Date
      2015-04-01
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Daily Heat Stress Treatment Normalizes Denervation-Activated Autophagy and Mitophagy in Mouse Skeletal Muscle2015

    • Author(s)
      Yuki Tamura, Yu Kitaoka, Yutaka Matsunaga, Daisuke Hoshino, Hideo Hatta
    • Organizer
      Experimental Biology 2015
    • Place of Presentation
      Boston Convention Center, Boston, MA, USA
    • Year and Date
      2015-03-30
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 温熱刺激は、坐骨神経切除による骨格筋ミトコンドリアの減少を抑制する2015

    • Author(s)
      田村優樹
    • Organizer
      第3回 骨格筋分子生物学研究会
    • Place of Presentation
      宮城県・東北大学医学部
    • Year and Date
      2015-03-06
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Heat Stress Treatment Rescues Denervation-induced Loss of Mitochondrial Enzymes, But Not Substrate Transporters in Gastrocnemius Muscle2014

    • Author(s)
      Yuki Tamura, Yutaka Matsunaga, Yu Kitaoka, Daisuke Hoshino, Hideo Hatta
    • Organizer
      ACSM Conference on Integrative Physiology of Exercise
    • Place of Presentation
      Eden Roc Miami Beach Hotel, Miami Beach, FL, USA
    • Year and Date
      2014-09-20
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Heat stress treatment completely rescues denervation-induced reduction of mitochondrial enzyme activity in skeletal muscle2014

    • Author(s)
      Yuki Tamura, Yutaka Matsunaga, Yu Kitaoka, Daisuke Hoshino, Hideo Hatta
    • Organizer
      Experimental Biology 2014
    • Place of Presentation
      San Diego Convention Center, San Diego, CA, USA
    • Year and Date
      2014-04-30
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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