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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Investigation of muscle atrophy and sarcopenia in patients with cardiovascular diseases and new rehabilitation methods for its countermeasure

Research Project

Project/Area Number 16H03203
Research InstitutionDokkyo Medical University

Principal Investigator

中島 敏明  獨協医科大学, 医学部, 教授 (50227790)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 井上 晃男  獨協医科大学, 医学部, 教授 (20168454)
福田 宏嗣  獨協医科大学, 医学部, 教授 (70526269)
豊田 茂  獨協医科大学, 医学部, 准教授 (80332998)
柴崎 郁子  獨協医科大学, 医学部, 准教授 (80438689)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywordssarcopenia / skeletal muscle / cardiovascular disease / muscle atrophy / heat shock protein / waon therapy / kaatsu training / microRNA
Outline of Annual Research Achievements

①心大血管疾患患者の筋萎縮、サルコペニアに関する臨床的検討:心大血管疾患入院患者490名に対して、身体機能評価、筋形態学的評価などを実施し、筋萎縮、サルコペニアならびにサルコペニア肥満の頻度を検討した。 サルコペニアの頻度は、男性は27.8%、女性は41.8%であった。ロジスティック回帰分析により、SPPB全体のスコアを従属変数とすると、大腿前面筋厚などが独立変数として抽出された。サルコペニアの有無を従属変数とBNP・eGFR・Alb・Hbを独立変数とした回帰分析ではHbがサルコペニアに影響を与える因子として抽出された。
②心大血管疾患手術患者における筋萎縮、サルコペニア評価と生化学・分子生物学的検討:各種評価とともに、手術当日、血液と脂肪組織(心外膜脂肪及び皮下脂肪、一部の症例では左心耳、心室)を手術時にサンプリングし(現在、80例に及んでいる)、各種サイトカイン、マイオカイン、アデイポカインなどを測定し、筋萎縮、サルコペニアならびに心筋可塑性のバイオマーカーについて検討した。これまでの検討で、IGF-1、GDF-15、Leptin、TNFαが、筋力低下、サルコペニアと密接に関連していることが判明した。この保存中の血液からexosomes中のマイクロRNA(miR)を抽出してマイクロRNAの定量を実施している。
③熱刺激の骨格筋に及ぼす効果の分子生物学的機序の検討: 熱刺激はTRPV1、PKC、およびCREBシグナル伝達経路を介して骨格筋細胞におけるIL-6を増加させることを明らかにした。さらに、温熱刺激の小動物の装置を作成しin vivoの実験も進めている。
④血流制限下トレーニングの筋肥大効果の分子的機序の検討:血流制限下での低強度筋収縮は酸素分圧値を著しく低下させ、mTOR系のS6のリン酸化反応を誘発し筋肥大をもたらすことが示された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

臨床研究及び基礎研究ともほぼ順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

1)心大血管疾患患者(心大血管手術患者も含む)におけるサルコペニア評価と分泌型マイクロRNAの検討:昨年度の研究に引き続き、握力、歩行速度、SMIから判定した筋量から筋萎縮ならびサルコペニアを診断する。さらに、マイオカイン、アデイポカイン、さらに、分泌型マイクロRNAなどの血液マーカーから筋萎縮、サルコペニアに関する分子的機序の解明を試みる。2)サルコペニアを有する心大血管疾患患者における新規リハビリ様式の効果の検証:上述の総合的評価を実施し、サルコペニアと診断された患者に対して、以下の二つの新規リハビリを実施する。①和温療法 ②加圧トレーニングである。3)低酸素ならびに温熱刺激による筋肥大、筋萎縮と関連するシグナル伝達系に及ぼす影響についての基礎的研究:加圧トレーニングは、強い低酸素環境が引き起こされるが、低酸素状態では、多くのストレスに応答する遺伝子の転写と翻訳が増加することが知られている。また、温熱刺激においては、Heat shock蛋白をはじめ、多くの遺伝子の転写と翻訳が増加する。そこで、マウス骨格筋由来筋芽細胞(C2C12)を用いて、低酸素ならびに温熱刺激による筋肥大と関連するシグナル伝達系、マイクロRNA、分泌型マイクロRNAに及ぼす影響について検討する。4)ラットの後肢懸垂による不活動による筋萎縮ならびに糖尿病ラットの筋萎縮に対する温熱刺激及び血流制限下トレーニングの有用性に関するin vivo研究:動物実験としては、マウスの下肢を1-2週間固定する筋萎縮モデル、さらに、ストレプトゾトシン投与によるI型糖尿病モデルラットを作成する。各種病態での筋萎縮、とくに、マイクロRNAの役割につき検討するとともに、温熱刺激、血流制限下トレーニング(加圧トレーニング)の効果についても検討する。

  • Research Products

    (14 results)

All 2017 2016

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Heat induces interleukin-6 in skeletal muscle cells via TRPV1/PKC/CREB pathways.2017

    • Author(s)
      Obi S, Nakajima T, Hasegawa T, Kikuchi H, Oguri G, Takahashi M, Nakamura F, Yamasoba T, Sakuma M, Toyoda S, Tei C, Inoue T
    • Journal Title

      J Appl Physiol

      Volume: 122 Pages: 683-694

    • DOI

      doi: 10.1152/japplphysiol.00139.2016.

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Repetitive restriction of muscle blood flow enhances mTOR signaling pathways in a rat model.2016

    • Author(s)
      Nakajima T, Yasuda T, Koide S, Yamasoba T, Obi S, Toyoda S, Sato Y, Inoue T, Kano Y.
    • Journal Title

      Heart Vessels.

      Volume: 31 Pages: :1685-1695.

    • DOI

      doi: 10.1007/s00380-016-0801-6

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Thigh muscle size and vascular function after blood flow-restricted elastic band training in older women.2016

    • Author(s)
      Yasuda T, Fukumura K, Tomaru T, Nakajima T.
    • Journal Title

      Oncotarget.

      Volume: /oncotarget.9564.

    • DOI

      doi: 10.18632/oncotarget.9564.

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Effects of Body Weight Reduction on Serum Irisin and Metabolic Parameters in Obese Subjects.2016

    • Author(s)
      Fukushima Y, Kurose S, Shinno H, Thi Thu HC, Takao N, Tsutsumi H, Hasegawa T, Nakajima T, Kimura Y.
    • Journal Title

      Diabetes Metab J.

      Volume: 40 Pages: 386-395

    • DOI

      doi: 10.4093/dmj.2016.40.5.386

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Relationships between serum irisin levels and metabolic parameters in Japanese patients with obesity.2016

    • Author(s)
      Fukushima Y, Kurose S, Shinno H, Cao Thi Thu H, Tamanoi A, Tsutsumi H, Hasegawa T, Nakajima T, Kimura Y.
    • Journal Title

      Obes Sci Pract.

      Volume: 2 Pages: 203-209.

    • DOI

      doi: 10.1002/osp4.43

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effects of chronic isometric electrical stimulation under blood flow restriction on MCT1, GLUT4, and nNOS expression in rat skeletal muscle.2017

    • Author(s)
      Nakajima T, Toyoda S, Inoue T, Kano Y.
    • Organizer
      第81回日本循環器学会総会・学術集会
    • Place of Presentation
      石川県立音楽堂 (石川県、金沢市)
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-19
  • [Presentation] Relationships between serum soluble DPP4/NEP concentration and cardiac dysfunction in patients receiving open-heart surgery.2017

    • Author(s)
      Shibata I, Nakajima T, Kuwata S, Ogawa H, Takei Y, Kanazawa Y, Haruyama A, Kanno Y, Toyoda S, Inoue T, Fukuda H
    • Organizer
      第81回日本循環器学会総会・学術集会
    • Place of Presentation
      石川県立音楽堂 (石川県、金沢市)
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-19
  • [Presentation] Serum adiponectin and TNFα level and epicardial adipose tissue fatty acid profiles in patients receiving cardiovascular surgery.2017

    • Author(s)
      Sawaguchi T, Nakajima T, Shibasaki I, Kuwata DS, Haruyama A, Toyoda S, Abe S, Fukuda H, Inoue T.
    • Organizer
      第81回日本循環器学会総会・学術集会
    • Place of Presentation
      石川県立音楽堂 (石川県、金沢市)
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-19
  • [Presentation] Trpv1 Responses to Heat and Induces Il-6 Production in Skeletal Muscle Cells.2016

    • Author(s)
      Obi S, Nakajima T, Inoue T.
    • Organizer
      The American Heart Association
    • Place of Presentation
      New Orleans, Louisiana, USA
    • Year and Date
      2016-11-13 – 2016-11-16
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 温熱刺激はTRPV1/PKC/CREBシグナルを介して骨格筋からのIL-6を分泌させる。2016

    • Author(s)
      小尾正太郎、井上晃男、中島敏明。
    • Organizer
      第64回日本心臓病学会学術集会
    • Place of Presentation
      東京国際フォーラム(東京都千代田区)
    • Year and Date
      2016-09-23 – 2016-09-25
  • [Presentation] 高齢慢性心不全患者における和温療法の有用性及び安全性の検討。2016

    • Author(s)
      豊田茂、荻野幸伴、春山亜希子、伊波秀、天野裕久、有川拓男、中島敏明、鄭忠和、井上晃男。
    • Organizer
      第64回日本心臓病学会学術集会
    • Place of Presentation
      東京国際フォーラム(東京都千代田区)
    • Year and Date
      2016-09-23 – 2016-09-25
  • [Presentation] 心臓リハビリテーション患者における栄養状態と運動機能との関連2016

    • Author(s)
      水嶋優太、中島敏明、荒川智江、高橋玲子、野澤直広、古口紀子、安田智洋、山口すおみ、柴田郁子、豊田茂、井上晃男。
    • Organizer
      第22回日本心臓リハビリテーション学会学術集会
    • Place of Presentation
      東京国際フォーラム(東京都千代田区)
    • Year and Date
      2016-07-17 – 2016-07-18
  • [Presentation] 低強度電気刺激によるトレーニングのラット骨格筋各種蛋白質発現に及ぼす血流制限の影響について.2016

    • Author(s)
      中島敏明、安田智洋、小尾正太郎、豊田茂、井上晃男, 狩野豊
    • Organizer
      第22回日本心臓リハビリテーション学会学術集会
    • Place of Presentation
      東京国際フォーラム(東京都千代田区)
    • Year and Date
      2016-07-16 – 2016-07-17
  • [Presentation] 当院急性期心臓リハビリテーション参加患者におけるサルコペニアの現状について。2016

    • Author(s)
      野澤直広、中島敏明、荒川智江、高橋玲子、水嶋優太、古口紀子、安田智洋、山口すおみ、柴田郁子、豊田茂、井上晃男
    • Organizer
      第22回日本心臓リハビリテーション学会学術集会
    • Place of Presentation
      東京国際フォーラム(東京都千代田区)
    • Year and Date
      2016-07-16 – 2016-07-17

URL: 

Published: 2018-01-16  

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