| Project/Area Number |
23K19928
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0909:Sports sciences, physical education, health sciences, and related fields
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
高橋 あゆみ 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(保健学科), 助教 (60980985)
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| Project Period (FY) |
2023-08-31 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 筋萎縮 / ICU-AW / 骨格筋電気刺激 / 筋構成タンパク質分解 |
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| Outline of Research at the Start |
集中治療室（ICU）管理となる重症患者の生存率は著しく向上した一方で，ICU獲得性筋力低下（ICU-AW）の発生が高頻度に認められ，ICU-AWの予防戦略の開発はリハビリテーション医療の喫緊の課題となっている．なかでも骨格筋電気刺激療法（EMS）は期待されている戦略の一つであるが，その効果に関する生物学的メカニズムの全貌は明らかではなく，ICU-AWの病態によっては効果が認められないこともある．
本研究では，ICU-AWの主因とされる筋構成タンパク質の分解亢進に着目し，EMSの効果の生物学的メカニズムならびに，ICU-AWの病態の違いがEMSの効果にどのような影響をおよぼすのかを検討する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
筋萎縮の発生メカニズムは，筋構成タンパク質の合成低下と分解亢進が関与しているが，ICU管理となるような重症患者では，過大な侵襲や炎症による筋構成タンパク質の分解亢進が生じるとされている．一方，ICU-AWに対するリハ戦略の一つとしてEMSが注目されており，その有用性が明らかにされている．しかし，EMSでも効果が認められない症例も存在し，これにはICU-AWの病態の違いが影響をおよぼしている可能性がある．
そのため，本研究では筋構成タンパク質の分解亢進に着目し，EMSの効果の生物学的メカニズムを明らかにするとともに，ICU-AWの病態の違いがEMSの効果にどのような影響をおよぼすのかを検討し，EMSの適応と限界を明らかにすることを目的とした．
そこで，本研究の1年目は実験動物モデルの作製と筋線維萎縮に対する効果を明らかにすることを目標とした．実験動物にはWistar系雄性ラットを用いて，ICU-AWのなかでも発生率が高い critical illness myopathy（CIM）と critical illness neuromyopathy（CINM）の実験動物モデルを作製した．具体的には，CIMの実験モデルは2mg/kgの容量でステロイド剤を投与し，下肢骨格筋にステロイド筋症を発症させながら，安静臥床を模するため下肢骨格筋をギプスで2週間不動化することで作製した．一方， CINMの実験モデルは上記の実験操作に加え，ニューロパチーを発症させるため坐骨神経の挫滅損傷を施し，作製した．また，CIMの実験モデルでは小動物用のベルト電極式骨格筋電気刺激装置を用いた介入まで終了している．加えて，検索材料である腓腹筋をATPase染色に供し筋線維タイプ別にその横断面積を解析した結果，CIMに特徴的である速筋線維のタイプⅡ線維の選択的な萎縮が急速に進行していくことを確認した．
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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
1年目の目標であった実験動物モデルの作製では，CIMとCINMの実験動物モデルの作製ならびにCIMの実験モデルにおいては骨格筋電気刺激装置を用いた介入まで終了している．加えて，CIMの実験モデルでは，検索材料である腓腹筋をATPase染色に供し深層部をタイプⅡb線維，表層部をタイプⅠ線維，Ⅱa線維，Ⅱb線維に分別し筋線維タイプ別にその横断面積を解析し，CIMに特徴的である速筋線維のタイプⅡ線維の選択的な萎縮が急速に進行していくことを確認することができた．以上の点から本研究の進捗状況はおおむね順調に進展しているといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進方策として，実験期間終了後の腓腹筋を検索材料に供し，ATPase染色により深層部をタイプⅡb線維，表層部をタイプⅠ線維，Ⅱa線維，Ⅱb線維に分別し筋線維タイプ別にその横断面積を解析していく．また， Atrogin-1やMuRF-1，Foxo， PGC-1αなどの筋構成タンパク質の分解に関わる分子応答をWestern blotting法やReal time RT-PCR法で解析する．そして，以上の解析を通してCIMとCINMに対する骨格筋電気刺激の効果を生物学的メカニズムに掘り下げて明らかにしていく．加えて，本研究で得られた成果は国内外の学会や国際誌に報告する予定である．
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