機械的な伸縮運動に依存した骨格筋細胞の発達の分子機構

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04237209
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 大日方 昂 千葉大学, 理学部, 教授 (40012413)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松田 良一 東京大学, 教養学部, 助教授 (90165837)
• Keywords: 骨格筋細胞 / 機械的張力 / 筋肥大 / 収縮運動 / ストレッチング / 動負荷 / 電気刺激 / 細胞培養

Research Abstract

培養骨格筋細胞をモデルとして、電気刺激や機械的張力を加えて収縮運動を強制させたときの筋細胞の応答を構成蛋白質の変化と細胞の配列様式について解析し、また過重力場におかれた動物個体における筋の応答を調べた。
1)電気刺激を加えられた培養骨格筋細胞における筋蛋白質アイソフォームの発現 ニワトリ骨格筋初代培養細胞に、12Vの電気刺激を10Hzあるいは100Hzでおよそ1週間与え、発現されるC-蛋白質を調べた結果、10Hzでは遅筋型、100Hzでは速筋型のアイソフォームの発現となることがわかった。
2)機械的なストレッチングに対する培養骨格筋細胞の応答 Silpot 184W/C(ダウ・コーニング社)を加工されたガラス板上に薄くのばして、平行した微細な溝をもつシリコン膜を作成し、この上に骨格筋細胞を培養することにより、膜上に並列して接着した筋細胞集団を得た。これをシリコン膜伸展装置に接続し、10rpmの頻度で細胞を長軸方向に10%引き伸ばしつつ約1週間細胞を維持することに成功した。シリコン膜上の細胞の横断切片を作成、筋特異抗体による染色により筋細胞を識別しその横断像を解析した結果、ストレッチングを加えた筋細胞は加えなかった筋細胞に比して有意に直径の増加が認められた。このことにより、ストレッチングが骨格筋細胞の肥大化を促することが直接証明された。またストレッチングを受けた細胞ではアクチン結合蛋白質コフィリンの核内移行が顕著であった。
3)重力負荷の場におかれたマウス、ニワトリにおける筋の変化 最大2G(重力の2倍)までの重力負荷環境で約1ケ月飼育されたニワトリではALD筋(遅筋)に顕著な肥大化が起こることがわかった。また、筋ジストロフィー症マウスでは症状が悪化、筋変性が促された。

Research Products

• [Publications] Tsuchiya,T.: "Non-catch contraction in paramyosin-containing muscle in an echinothuiid sea urchin Asthenosoma Ijima." J.Exp.Biol.162. 361-365 (1992)
• [Publications] Ono,Shoichi: "Colocalization of ADF and cofilin in intranuclear actin rods of cultured muscle cells." J.Muscle Res.Cell Motility. (1993)
• [Publications] Nakae,Hiroki: "Ascidian entactin/nidogen:implication of evolution by shuffling two kinds of cysteinerepeats." Eur.J.Biochem.(1993)
• [Publications] Obinata,Takashi: "Contractile proteins and myofibrillogenesis." Int.Rev.Cytol.143. 153-189 (1993)
• [Publications] 藪崎 克己: "電気的刺激及び外的張力に対する培養筋細胞の応答" 運動生化学. 5. (1993)
• [Publications] 大日方 昂: "新筋肉病学:筋タンパク質の発現と筋原線維形成(杉田・小沢・埜中編)" 南江堂, (1993)
• [Publications] 大日方 昂: "タンパク質化学 6.細胞骨格と筋肉のタンパク質:トロポニン,Mタンパク質,Cタンパク質(矢原一郎編)" 広川書店, (1993)