| Project/Area Number |
21KK0177
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 59:Sports sciences, physical education, health sciences, and related fields
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
藤田 聡 立命館大学, スポーツ健康科学部, 教授 (80451863)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
増山 律子 立命館大学, 食マネジメント学部, 教授 (60297596)
竹垣 淳也 神戸大学, 農学研究科, 助教 (10824055)
中野 大輝 立命館大学, スポーツ健康科学部, 授業担当講師 (80875980)
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| Project Period (FY) |
2021-10-07 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥18,070,000 (Direct Cost: ¥13,900,000、Indirect Cost: ¥4,170,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
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| Keywords | ビタミンD / タンパク質代謝 / 筋肥大 / サルコペニア / レジスタンス運動 / 骨格筋 / 安定同位体トレーサー / 筋萎縮 / 安定同位体トレーサー法 / 筋たんぱく質代謝 |
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| Outline of Research at the Start |
ビタミンDが筋タンパク質の合成や分解を調節することが骨格筋細胞を用いた研究で明らかとなっている。しかし、動物モデルや臨床試験においては、筋タンパク質の合成や分解の速度を同時に定量化することができなかった。この研究手技的な制限を取り払い、骨格筋量制御のメカニズム解明のためのブレイクスルーを得るため、英国・ノッティンガム大学と共同し、安定同位体トレーサー法を用いて筋タンパク質合成と分解を同時に測定する手段を開発する（研究課題①）。さらに、この新規の測定法を応用し、異なる実験モデル動物や介入モデルを用いて筋タンパク質代謝バランスの推移およびそのメカニズムを解明する（研究課題②）。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2023年度は、筋特異的ビタミンD受容体（VDR）欠損マウスを使用してレジスタンス運動による筋タンパク質合成の影響を調査した。ビタミンDとその受容体（VDR）は骨格筋のタンパク質合成において重要な役割を果たしており、VDRの欠損がこのプロセスにどのように影響するかを解明することを研究の目的とした。
実験では、表面電極による電気刺激を用いてマウスの筋収縮を引き起こし、筋タンパク質の合成動態を評価した。筋タンパク質合成の評価には、重水素結合アラニンを用いたトレーサー法を用いた。重水を動物に投与し、筋タンパク質内に取り込まれる重水素を含むアラニンの割合を評価した。重水は運動実施直前に経口摂取させ、その後、特定の時間点で筋組織を採取して重水素結合アラニンのエンリッチメントを質量分析計で分析することで、筋タンパク質の合成速度を計測する手法を用いた。
重水素マーカーは、筋タンパク質の合成速度を直接的に反映するため、VDRの遺伝的変異が筋肉の代謝に与える影響を詳細に評価するのに非常に有効である。特に、筋特異的VDR欠損が筋タンパク質合成の調節にどのような影響を与えるかを明らかにすることで、ビタミンDの筋肉に対する治療的利用の可能性を探るための貴重なデータが得られることが期待される。
さらに、上記の実験と併行して、新規トレーサーである[メチルD3]-13C-メチオニンを用いて、骨格筋たんぱく質合成と分解速度の評価を同時に行う手法の開発を検討しており、予備実験で回収した組織サンプルを質量分析計で評価している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
新規トレーサーである[メチルD3]-13C-メチオニンを用いて、骨格筋タンパク質合成と分解速度の評価を同時に行う手法の開発については、質量分析計での評価に時間を要している。しかし、筋特異的VDR欠損マウスを用いた実験は既に完了しており、組織の解析もほぼ終了したため、ほぼ計画どおりに研究が進んでいると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度は、前年度に引き続き、筋特異的VDR欠損マウスを使用してレジスタンス運動による筋タンパク質合成の影響を調査する。特にGC-MS/MSおよびLCMS/MSなど質量分析計を用いた分析の調整を行い、タンパク質合成と分解の方法論の確立と併行して、介入実験のデータを分析する。
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