Elucidation of the propagation mechanism of exercise effects focusing on intramyocellular mitochondria

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K19951
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 59020:Sports sciences-related
• Research Institution: Juntendo University
• Principal Investigator: Yamashita Yuri 順天堂大学, 大学院医学研究科, 特任助教 (50821675)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 細胞外マトリックス / パールカン / 骨格筋 / 運動 / ミトコンドリア

Outline of Final Research Achievements

This study investigated the molecular mechanisms of the effect of exercise associated with intramyocellular mitochondria, focusing on perlecan. Although tail suspension tended to decrease the protein expression level of PGC1αin skeletal muscle, the decreased ratio of PGC1α was suppressed in perlecan-deficient muscle. In addition, the mRNA expression level of PGC1α and mitochondrial dynamics-related factors tended to increase in perlecan-deficient muscle, on steady phase or mechanical overload. Therefore, perlecan might affect not only the quantity but also the quality of intramuscular mitochondria. On the other hand, although the mRNA expression level of perlecan in skeletal muscle did not change by exercise, the expression level of the heparan sulfate modification enzymes were changed. Therefore, it was suggested that perlecan might control the effect of exercise by structural change of heparan sulfate in skeletal muscle.

Free Research Field

運動生理学、細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年、運動による各種疾患や老化に対する抑制効果が示され、骨格筋機能維持の重要性が着目されてきた。本研究成果は、運動刺激増減時の骨格筋動的変化に細胞外マトリックス一分子が一役を担っている可能性を示すものである。現在、本研究で明らかとなったパールカン制御性のシグナル変化に加え、電気刺激やストレッチチャンバーを用いた細胞運動モデル、パールカン欠損筋衛星細胞の培養系を併用することで他臓器への影響をもたらす遠隔効果因子の解明に着手している。これにより、適切な運動強度の検証や運動模倣薬の開発といった運動効果の臨床応用に向け、新たな分子学的アプローチへ貢献することが期待される。