| Project/Area Number |
23K21586
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| Project/Area Number (Other) |
21H03291 (2021-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
沖田 実 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(保健学科), 教授 (50244091)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
片岡 英樹 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(保健学科), 客員研究員 (50749489)
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)
本田 祐一郎 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(保健学科), 助教 (40736344)
坂本 淳哉 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(保健学科), 准教授 (20584080)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2021: ¥9,750,000 (Direct Cost: ¥7,500,000、Indirect Cost: ¥2,250,000)
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| Keywords | 運動器不活動症候群 / 骨格筋障害 / ミトコンドリア恒常性 / 筋核アポトーシス / 骨格筋電気刺激 / 疼痛 / 拘縮 / 筋萎縮 / 骨萎縮 / 筋収縮運動 / 発生メカニズム |
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| Outline of Research at the Start |
身体の不活動は，疼痛や拘縮，筋萎縮，骨萎縮といった運動器不活動症候群（ILSs）を惹起する．そして，骨格筋由来のILSsの発生メカニズムには，筋核のアポトーシスを発端とした炎症型マクロファージの集積が関与することが判明しているが，この事象の上流のメカニズムは不明である．そこで，本研究では仮説しているミトコンドリア恒常性の変化とアポトーシス関連分子の動態を解明する．加えて，この仮説に基づくと骨格筋の代謝促進効果が期待できる筋収縮運動が有効な介入戦略になると考えられ，ベルト電極式骨格筋電気刺激によるILSsの予防効果を生物学的機序も含めて検証し，臨床応用を想定した至適運動条件の策定なども試みる．
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度はベルト電極式骨格筋電気刺激法（B-SES）を活用した筋収縮運動による骨格筋由来の運動器不活動症候群（以下，ILSs）の発生予防効果をメカニズムも含めて検討することを目的に実験を進めた．B-SESの刺激条件として周波数を50Hz，刺激強度を4.7ｍA，刺激サイクルを2秒収縮，2秒休止の1:1サイクル，刺激時間を15分間とし，ラット後肢を2週間ギプスで固定する過程でB-SES介入を行い（介入頻度；6回/週），腓腹筋，ヒラメ筋ならびに大腿骨を検索材料とし，組織学・組織化学・免疫組織化学・生化学・分子生物学的検索を行った．
その結果，B-SES介入によって筋萎縮の進行抑制効果が認められ，そのメカニズムにはリン酸化AKTの発現を介したリン酸化FoxOの発現によるFoxOの核内発現の抑制ならびにPGC-1αの発現によるFoxOの転写活性の抑制が関与していることが明らかとなった．また，B-SES介入によって筋性拘縮や筋痛の進行抑制効果も認められ，そのメカニズムには筋核のアポトーシスやマクロファージの集積が抑止されることが関与していることが明らかとなった．加えて，B-SES介入によって骨萎縮の進行抑制効果も認められ，そのメカニズムには骨芽細胞の減少ならびに破骨細胞の増加を抑止することが関与していることが明らかとなった．
このように，ILSsの予防にB-SES介入が有用であり，そのメカニズムに関しても概ね明らかになってきた．今後は日内介入頻度の影響なども検討し，B-SESを活用した筋収縮運動の至適運動条件策定のための実験を進める予定である．
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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
今年度の成果として，B-SES介入によって筋萎縮や筋性拘縮，筋痛ならびに骨萎縮を効率的に予防できることが明らかとなり，それぞれの病態に対する介入効果のメカニズムの概要を示すことができた．つまり，現在までの進捗状況はおおむね順調といえ，数編の欧文論文も発表できたことから，十分な成果があがっていると考えている．
一方，上記の病態に対するB-SES介入の効果のメカニズムに関しては，まだ全貌解明には至っておらず，その課題解決のため引き続き検索を進める予定である．加えて，B-SESを活用した筋収縮運動の至適運動条件策定のためには日内介入頻度の影響なども検討する必要があり，今年度はこの点を条件に加えた実験も行う予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
B-SES介入の効果のメカニズムについて，全貌解明を目指し，これまで収集した検索材料の解析を引き続き進めていく．
あわせて，至適運動条件策定のためには，日内介入頻度の影響なども加味する必要があることから，この条件を加えた動物実験を行い，検索材料の解析を進める．そして，これまで収集したデータも含めて統合と解釈を行い，，B-SESを活用した筋収縮運動の至適運動条件に関して指針を提示する予定である．
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