Effects of exercise and atrophy on skeletal muscle mitochondria

• Project/Area Number: 18K10809
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 59020:Sports sciences-related
• Research Institution: Meiji University (2020-2021); University of Tsukuba (2018-2019)
• Principal Investigator: Kohei Takeda 明治大学, 政治経済学部, 専任講師 (00807349)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 骨格筋 / ミトコンドリア / 運動 / 顕微鏡観察 / イメージング

Outline of Final Research Achievements

The aim of this study was to observe　the mitochondria structure in skeletal muscle using an optical microscope system. Muscle atrophy by sciatic denervation induced elimination of transverse mitochondria in muscle fiber. Similar results showed by hindlimb suspension induced muscle atrophy.Though the muscle weight recovery of atrophy by reloading, disorganized mitochondria structure was observed. These results indicate that　the change of mitochondria structure do not coincide with muscle weight recovery.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果として光学顕微鏡システムで骨格筋に存在するミトコンドリアを直接観察することが可能となった。また、筋萎縮時に起きるミトコンドリア構造の変化の一端について新たに示すことができた点に学術的意味がある。
今後はこの手法を用いることで糖尿病や加齢が骨格筋ミトコンドリア構造に及ぼす影響について明らかとすることを目指す。また、ミトコンドリア構造に限らず筋線維内の種々のタンパク質局在についても解析することができるため更なる研究の発展が期待できる。

Research Products

• [Journal Article] 代償性過負荷により肥大した骨格筋に対するカロリー制限の影響 (2021)
  • Author(s): 永瀨麻梨凜、白井隆長、北岡 祐、武田紘平、武政 徹
  • Journal Title: 日本運動生理学雑誌 Volume: 28 Pages: 1-8
  • NAID: 40022538581
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of eicosapentaenoic acid intake on denervation-induced mitochondrial adaptation in mouse skeletal muscle (2018)
  • Author(s): Kohei Takeda, Yu Kitaoka, Koichi Watanabe, Shumpei Miyakawa, Martin R. Lindley and Tohru Takemasa
  • Journal Title: The Journal of Physical Fitness and Sports Medicine Volume: 7 Issue: 5 Pages: 261-267
  • DOI: 10.7600/jpfsm.7.261
  • NAID: 130007489421
  • ISSN: 2186-8123, 2186-8131
  • Year and Date: 2018-09-25
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] High-intensity Intermittent Swimming Training Increases Mitochondrial Dynamics Proteins in Mouse Skeletal Muscle (2018)
  • Author(s): Kohei TAKEDA, Yu KITAOKA and Tohru TAKEMASA
  • Journal Title: Adv. Exerc. Sports Physiol Volume: 24 Pages: 13-16
  • NAID: 40021603877
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Effect of Sciatic Denervation on Mitochondrial Structure in Single Muscle Fiber (2019)
  • Author(s): Kohei Takeda, Kaoru Kato, Tohru Takemasa
  • Organizer: European College of Sports Science Congress Prague 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 後肢懸垂および再接地が骨格筋ミトコンドリアダイナミクスに及ぼす影響 (2019)
  • Author(s): 武田紘平、武政徹
  • Organizer: 第27回日本運動生理学会大会
• [Presentation] 後肢懸垂および再接地による骨格筋ミトコンドリア構造適応の3次元解析 (2019)
  • Author(s): 武田紘平、加藤薫、武政徹
  • Organizer: 第74回日本体力医学会大会
• [Presentation] 筋萎縮に伴う骨格筋ミトコンドリア構造の適応 (2019)
  • Author(s): 武田紘平
  • Organizer: 第11回分子骨格筋代謝研究会
  • Invited
• [Presentation] 除神経による筋線維ミトコンドリア構造適応の超解像顕微鏡解析 (2018)
  • Author(s): 武田紘平、石山静葉、加藤薫、武政徹
  • Organizer: 第73回日本体力医学会大会