宇宙滞在の影響を受けにくい体質をつくるための新規エピジェネティクス理論確立

• Project Area: "LIVING IN SPACE" - Integral Understanding of life-regulation mechanism from "SPACE"
• Project/Area Number: 16H01648
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Matsumoto University
• Principal Investigator: 河野 史倫 松本大学, 大学院 健康科学研究科, 准教授 (90346156)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥9,750,000 (Direct Cost: ¥7,500,000、Indirect Cost: ¥2,250,000); Fiscal Year 2017: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2016: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
• Keywords: 超長期宇宙滞在 / 宇宙医学 / エピジェネティクス / 抗重力筋 / 個体差

Outline of Annual Research Achievements

骨格筋のエピゲノム変化に必要な運動条件の検討：運動による骨格筋のエピゲノム変化には運動量と運動継続期間のどちらが重要な刺激になるのか検討した。運動によって起こる主たるエピゲノム変化はヌクレオソーム形成の低下であり、1日あたりの運動量がエピゲノム変化を引き起こすための要因であることが分かった。
抗重力筋特異的な遺伝子転写機構の検討：高重力筋であるヒラメ筋では遺伝子転写と活性型ヒストン修飾の分布に関係が認められない。急性の走運動によってPGC-1α遺伝子発現を誘導した場合、足底筋では転写開始点付近においてRNAポリメラーゼIIの顕著な集積が認められた。ヒラメ筋では遺伝子座全体でアセチル化ヒストン分布が増加したが、RNAポリメラーゼIIの分布増加は見られなかった。抗重力筋はRNAポリメラーゼIIの可動効率の良いエピゲノムを保有していることが分かった。
運動がもたらす刺激要素としての加速度の影響：運動により発生する加速度の作用に注目し効果を検証した。成熟ラットに35Hzの全身振動を1日10分間、週5日、8週間与え、その後の不活動や急性走運動に対する応答を調べた。全身振動のみでは骨格筋の形態や代謝特性には変化は起こらず、後肢懸垂によって通常と同等の筋線維萎縮が誘発された。しかし、急性運動に対する遺伝子応答を調べた結果、運動によって一過性に発現増加することが知られている遺伝子群はヒラメ筋では通常と同等に発現増加したが、足底筋では増加量が有意に抑制された。このような遺伝子発現応答の減弱は、長期間の走運動を行ったラットの骨格筋が持つ遺伝子応答性低下と類似した。運動がもたらす刺激にはわずかながら加速度に由来するものが含まれており、加速度そのものがエピゲノム変化を引き起こす要因のひとつであることが推察された。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Prenatal myonuclei play a crucial role for skeletal muscle hypertrophy in rodents. (2017)
  • Author(s): Kawano F, Ono Y, Fujita R, Watanabe A, Masuzawa R, Shibata K, Hasegawa S, Nakata K, Nakai N
  • Journal Title: American Journal of Physiology Cell Physiology Volume: 312 Issue: 3 Pages: C233-C243
  • DOI: 10.1152/ajpcell.00151.2016
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Running training experience attenuates disuse atrophy in fast-twitch skeletal muscles of rats (2017)
  • Author(s): Nakamura Keisuke、Ohsawa Ikumi、Masuzawa Ryo、Konno Ryotaro、Watanabe Atsuya、Kawano Fuminori
  • Journal Title: Journal of Applied Physiology Volume: 123 Issue: 4 Pages: 902-913
  • DOI: 10.1152/japplphysiol.00289.2017
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 走運動歴のあるラットにおける筋萎縮応答性の変化とヒストン修飾の関与 (2017)
  • Author(s): 河野史倫
  • Organizer: 第5回骨格筋生物学研究会
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2017-03-03
• [Presentation] 筋タイプ特有のエピゲノムと遺伝子転写応答 (2017)
  • Author(s): 河野 史倫
  • Organizer: ConBio2017
  • Invited
• [Presentation] Effects of long term running training on the responsiveness of genes to unloading in hindlimb muscles of rats (2017)
  • Author(s): 河野 史倫
  • Organizer: Cell Symposia: Exercise Metabolism
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Response of Pol II distribution to acute running in fast- and slow-twitch muscles of adult rats (2017)
  • Author(s): 増澤 諒
  • Organizer: Cell Symposia: Exercise Metabolism
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 走運動歴を持つラットの後肢筋における廃用性萎縮応答の変化 (2017)
  • Author(s): 河野 史倫
  • Organizer: 第72回日本体力医学会
• [Presentation] PGC-1α遺伝子座における遅筋・速筋のエピゲノム相違と急性走運動に対する特異的転写制御 (2017)
  • Author(s): 増澤 諒
  • Organizer: 第72回日本体力医学会
• [Presentation] ラット足底筋のヒストン修飾を変化させる運動条件の検討 (2017)
  • Author(s): 大沢 育未
  • Organizer: 第72回日本体力医学会
• [Remarks] スポーツ健康学科卒業生、中村圭介さんの卒業研究がアメリカ生理学会誌に発表されました
  • URL: https://www.matsumoto-u.ac.jp/news2017/11/13752.php
• [Remarks] 本学大学院健康科学研究科の河野准教授と大学院生の論文が科学誌に掲載
  • URL: https://www.matsumoto-u.ac.jp/news/2017/03/13706.php