2020 Fiscal Year Annual Research Report

Bioimaging of metabolite transported between muscle cells by contraction.

Research Project

Project/Area Number	17K13184
Research Institution	The University of Electro-Communications
Principal Investigator	田中嘉法電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 研究員 (40791249)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2021-03-31
Keywords	骨格筋 / 乳酸 / 細胞内pH / in vivoイメージング / 筋疲労
Outline of Annual Research Achievements	近年では，代謝産物の一つである「乳酸」は筋疲労時に疲労を助長するのではなく，疲労の軽減に寄与していると考えられるようになってきた．そこで，本研究では，「乳酸」及び乳酸に伴い細胞内外へ輸送されるH+に焦点を当て研究を実施している．前年度において，乳酸が細胞内に取り込まれることでエネルギー物質として寄与しているのかを検証するために，乳酸の光学異性体であるD-乳酸塩を用いて乳酸が筋発揮張力に寄与する機構を検証した．その結果，細胞内に取り込まれづらいとされているD-乳酸塩を添加した場合，細胞内の乳酸濃度が上昇しなくとも，筋発揮張力が有意に維持されることが示された．Nielsen et al., (2001) は，乳酸塩が細胞膜の膜電位に作用し，膜電位の興奮性を維持することを示している．このことから，乳酸負荷実験では，乳酸塩が細胞内に入らなくても，細胞膜に作用し，筋発揮張力を維持させると考えた．そこで，本年度では，乳酸が膜電位の興奮性維持に寄与しているのかを検証するために，乳酸を負荷し，持久性収縮を施した際の筋電図動態を測定した．その結果，20 mMのL-乳酸塩を負荷した際，膜興奮性の指標として測定した筋電図の振幅の低下が遅延することが示された．以上のことから，細胞外の高濃度乳酸は，筋線維の膜電位の興奮性の維持に寄与することで，持続的な張力発揮の維持に貢献する可能性を示した．この実験結果は，2020年9月に行われた日本体力医学会で発表を行った．