加齢に伴うレジスタンス運動抵抗性の分子基盤解明－筋原線維に着目した検討－

• Project/Area Number: 20J01393
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 59020:Sports sciences-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (2022); Nagoya Institute of Technology (2020-2021)
• Principal Investigator: 阿藤 聡 国立研究開発法人産業技術総合研究所, その他部局等, 特別研究員(PD) (20825731)
• Project Period (FY): 2020-04-24 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 筋肥大 / 筋収縮 / N-WASP / サルコペニア / 運動抵抗性 / 老化 / タンパク質代謝 / 筋原線維 / 加齢 / 骨格筋 / タンパク質合成

Outline of Research at the Start

本研究は, 加齢に伴いレジスタンス運動による適応応答の低下（運動抵抗性）を引き起こす分子基盤の解明を目的とする。このため、加齢がレジスタンス運動によって合成されるタンパク質組成に及ぼす影響の検討、また、加齢に伴う筋原線維形成分子の減少と運動抵抗性の因果関係の検討を申請者の研究室にて確立されている実験動物の運動モデルを用いて実施する。本研究によって運動抵抗性に繋がるがる生理状態や分子機構が明らかになることで、加齢に伴う運動抵抗性の克服を可能とする創薬や機能性食品開発のシーズへ発展することが期待される。

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題は、加齢によるレジスタンス運動による筋肥大適応応答の低下機序を明らかにすることを目指し、筋タンパク質合成と筋原線維形成機構に着目して検討を行ってきた。
前年度まで、骨格筋のN-WASPが安静時の骨格筋量調節において果たす役割の検討を進めてきたが、本年度は老化に伴う運動抵抗性にN-WASP発現の減少が関連しているか否かを明らかにすることを目的に、N-WASPの発現低下が収縮による筋肥大に及ぼす影響を観察する為の実験を行った。実験はマウスを対象とし、骨格筋へのshRNA発現遺伝子導入によるN-WASP遺伝子のノックダウンが過負荷による筋肥大に影響を与えるか否かを検討した。具体的には、若齢C57BL/6J雄性マウスの両脚の下腿三頭筋にN-WASP遺伝子ノックダウンAAVベクター（対照群にはscramble shRNA発現ベクター）を筋肉注射にて投与し、投与から2週間後にマウスの片側の下腿三頭筋の腓腹筋とヒラメ筋の腱を外科的に切除し（対側脚には偽手術を施した）、その後、2週間通常飼育することで保存した足底筋へ慢性的な過負荷を行った。
その結果、過負荷によって対照群とNWASP-ノックダウン群のマウスの足底筋の湿重量は有意に増加（対照群：42%, N-WASPノックダウン群：49%）したが、筋肥大の程度にN-WASPノックダウンの影響は認められなかった。したがって、N-WASPは収縮による筋肥大に必須の因子ではない可能性が示された。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Aging Is Associated With Impaired Postprandial Response of Skeletal Muscle Protein Synthesis to High-Intensity Muscle Contraction in Mice (2023)
  • Author(s): Ato Satoru、Matsunami Hiroshi、Ogasawara Riki
  • Journal Title: The Journal of Gerontology: Series A Volume: 78 Issue: 4 Pages: 587-595
  • DOI: 10.1093/gerona/glad014
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Implication of satellite cell behaviors in capillary growth via VEGF expression-independent mechanism in response to mechanical loading in HeyL-null mice (2022)
  • Author(s): Ato Satoru、Fukada So-ichiro、Kokubo Hiroki、Ogasawara Riki
  • Journal Title: American Journal of Physiology-Cell Physiology Volume: 322 Issue: 2 Pages: C275-C282
  • DOI: 10.1152/ajpcell.00343.2021
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of 2-deoxyglucose-mediated inhibition of glycolysis on the regulation of mTOR signaling and protein synthesis before and after high-intensity muscle contraction (2021)
  • Author(s): Suginohara Takeshi、Wakabayashi Koki、Ato Satoru、Ogasawara Riki
  • Journal Title: Metabolism Volume: 114 Pages: 154419-154419
  • DOI: 10.1016/j.metabol.2020.154419
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rapamycin and mTORC2 inhibition synergistically reduce contraction‐stimulated muscle protein synthesis (2020)
  • Author(s): Ogasawara Riki、Knudsen Jonas R.、Li Jingwen、Ato Satoru、Jensen Thomas E.
  • Journal Title: The Journal of Physiology Volume: 598 Issue: 23 Pages: 5453-5466
  • DOI: 10.1113/jp280528
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Effect of resistance training on rat skeletal muscle during severe food restriction (2020)
  • Author(s): Sase Kohei、Kido Kohei、Ato Satoru、Fujita Satoshi
  • Journal Title: Translational Sports Medicine Volume: - Issue: 5 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1002/tsm2.162
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 筋収縮により新規に合成されるタンパク質の組成にmTORC1が与える影響 (2020)
  • Author(s): 藤田悠暉, 阿藤聡, 小笠原理紀
  • Organizer: 第75回日本体力医学会大会