骨格筋細胞のアポトーシス経路を指標としたトレーニング評価

• Project/Area Number: 16658123
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Clinical veterinary science
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 松木 直章 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助教授 (40251417)
• Project Period (FY): 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2004: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
• Keywords: 骨格筋 / 馬 / ラット / C2C12筋管細胞 / アポトーシス / フリーラジカル

Research Abstract

ウマでの検討:臨床的に健康なサラブレッド馬に規定量のトレッドミル運動(10%登り勾配、10m/秒、5分)を負荷した。運動直後、24時間後ならびに48時間後に中殿筋を採取してホルマリン標本を作製してTUNEL法でDNA断片化した核を染色した。運動負荷前の多核筋線維に含まれる核ではTUNEL陽性率は2〜5%であったが、24ならびに48時間後には約40〜60%の核がTUNEL陽性であった。同一の筋線維にはTUNEL陽性および陰性の核が混在しており、HE染色による病理組織学的検査では細胞障害は認められなかった。以上より、運動負荷した筋線維では一部の核にDNA断片化が生じ、これが何らかの形でトレーニング効果と関連する可能性が示唆された。
ラットでの検討:麻酔下のラット大腿動静脈を人工血液で灌流し、坐骨神経に電極を刺入して電気刺激し、2〜10分にわたりアイソメトリックな運動を負荷した。回収した人工血液を回収し、電子スピン共鳴法によりフリーラジカルを測定すると、ヒドロキシラジカルの僅かな増加が認められた。病理組織学的には電気刺激の有無にかかわらず骨格筋の広範な浮腫が認められ、この変化は人工血液の灌流によるものと考えられた。この変化のため、当初予定したDNAアレイによる遺伝子発現の観察は中止した。
試験管内モデルでも検討:マウスC2C12筋管細胞の培地からブドウ糖を取り除き、100%アルゴンガス大気下で30〜60分培養した後、培地にブドウ糖を加え、5%CO2/95%大気で24時間培養した。この低酸素処理を繰りかえすことにより骨格筋トレーニングを再現した。低酸素処理を繰り返すごとに細胞あたりのATP含量は増加した。またTUNEL染色により、生存細胞中にTUNEL陽性核を認めた。さらに、低酸素処理前後のアポトーシス関連遺伝子発現についてDNAアレイによる解析を実施した。