2020 Fiscal Year Research-status Report

コエンザイムQ10投与による運動野の可塑性変化を介した老齢期の運動学習向上

Research Project

Project/Area Number	19K11407
Research Institution	Tokyo Metropolitan Geriatric Hospital and Institute of Gerontology
Principal Investigator	井上律子地方独立行政法人東京都健康長寿医療センター(東京都健康長寿医療センター研究所), 東京都健康長寿医療センター研究所, 研究員 (20583826)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	柳井修一地方独立行政法人東京都健康長寿医療センター(東京都健康長寿医療センター研究所), 東京都健康長寿医療センター研究所, 研究員 (60469070)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	運動野 / 加齢 / 神経可塑性 / コエンザイムQ10 / 運動機能
Outline of Annual Research Achievements	運動機能は加齢に伴って低下する。その原因のひとつは運動に関わる脳（皮質運動野）の加齢変化に伴う機能低下であり、高齢者のリハビリテーションを難しくしていると考えられる。本研究では、運動機能と運動野の神経可塑性における加齢変化に着目し、ミトコンドリア補酵素であるコエンザイムQ10 (CoQ10)投与により老齢期の運動機能や運動学習の低下を改善する方法を探索する。加齢に伴って低下する運動機能の神経基盤には、運動野の可塑性の性質変化が関与すると考えられる。老齢動物では運動機能の低下に加え、脳ミトコンドリア機能低下、運動野の組織学的変化と電気生理学的変化がみられる。これらの生理的な加齢変化は水溶化CoQ10投与により回復することが明らかとなってきた。2020年度は、前年度から継続した運動機能の行動実験とその後の脳ミトコンドリア機能測定、また運動野で誘導される長期増強（LTP）の解析を行った。行動実験ではCoQ10飲水投与した若齢マウス（6ヶ月齢）と老齢マウス（15-16ヶ月齢）を比較することで、老齢マウスの運動協調を評価する指標の改善が顕著であり、1ヶ月継続投与後もその効果が維持されることを明らかにした。行動実験後に解剖し、CoQ10飲水投与した老齢マウス群では脳ミトコンドリア機能が改善していることも確認した。電気生理学的解析では、2社の水溶化CoQ10を皮質スライス標本に急性投与し、いずれの製品でも同様の効果が観察できることを示した。LTPの解析では、運動野5層で誘導されるLTPが領域特異的かつ年齢依存的な性質を示すことを明らかにした。さらに、これまで見出したCoQ10急性投与によりM1領域特異的に増大するLTPへのNMDA受容体の関与を調べている。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 運動機能を評価する行動実験と電気生理実験を当初の研究計画から変更する必要性がありスケジュールが遅れていたが、全体としては概ね順調に進展している。2社の水溶化CoQ10で実験を行い、同様の結果が得られたことは、従来のCoQ10製品より生物学的利用能が高いCoQ10製品を用いた本研究のデータの信頼性を高めるために必要なステップであった。これまでの結果をまとめて投稿準備中である。
Strategy for Future Research Activity	これまで用いてきた15-17ヶ月齢マウスは老化初期の動物である。老化がより進行した高齢マウスの運動機能に対してもCoQ10投与の効果が十分にあるか、またCoQ10投与の最適化条件を調べる。CoQ10投与の効果はミトコンドリア機能により評価できるので、効果が持続する月齢の上限および最適投与期間等を探索するため、まず単離ミトコンドリアの呼吸速度を測定する。CoQ10飲水投与によりミトコンドリア機能改善がみられた月齢の老齢マウスにおいて、運動機能の改善および運動野のLTP増大等がみられるか検証する。運動機能の解析において、今後ヒトに応用しやすい知見を得られるような行動実験の追加を引き続き検討する。
Causes of Carryover	試薬・物品調達で新型コロナウイルス感染症の影響による変更があり、次年度使用額が生じた。翌年度分と合わせ、試薬等の消耗品、成果発表のための学会参加費、英文校閲費等に使用する。