2021 Fiscal Year Annual Research Report
The mechanism by which immobilization decreases GLUT1-dependent glucose uptake in rat skeletal muscle
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19K20031
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| Research Institution | Nagaoka National College of Technology |
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Principal Investigator |
河本 絵美 長岡工業高等専門学校, 物質工学科, 准教授 (40634514)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | immobilization / GLUT1 / TXNIP |
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| Outline of Annual Research Achievements |
骨格筋細胞の膜表面には糖輸送タンパク質としてGLUT1が存在しており、インスリンとは無関係に、1日を通して常にGLUT1を介した血糖取り込みを行っている。不活動は、骨格筋におけるGLUT1依存的な血糖取り込みを低下させるものの、そのメカニズムは不明なままである。
昨年度までに、ギプス固定を用いた不活動動物モデルにおいて、ギプス固定開始から6時間後の骨格筋における細胞膜画分のGLUT1タンパク質量に変化がないこと、糖尿病やインスリン抵抗性への関与が指摘されているチオレドキシン結合タンパク質（TXNIP）がGLUT1近傍に存在し、発現量が増加することを免疫沈降により示した。
今年度は、Aktによってリン酸化を受けたTXNIPがGLUTの働きを阻害するとの報告をもとに、免疫沈降を用いた検討を行った。その結果、ギプス固定開始から6時間後の骨格筋においてTXNIPのリン酸化レベルの低下がみられた。また、骨格筋のもうひとつの糖輸送タンパク質であり、筋収縮由来に血糖を取り込む働きを有するGLUT4の発現量も測定した結果、対側筋（コントロール）とギプス固定筋で違いはみられなかった。これらの結果から、ギプス固定開始から6時間後の不動化した筋ではGLUT1およびGLUT4タンパク質量の低下ではなく、TXNIPとの相互作用を介したGLUTの機能低下が起きている可能性が示唆された。なお、昨年度に行ったメタボローム解析の結果については、116種類の代謝産物のうち、対側（コントロール）と比較して、13種が有意な増加、7種が有意な低下を示した。そのうち、分岐鎖アミノ酸やGluおよびカルニチンの増加、AspやSerおよびアセチルCoAの低下がギプス固定筋と対側との違いを決定づける因子である可能性が示唆された。
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