Molecular mechanisms for heat stress-associated skeletal muscle hypertrophy -a possible application of heat stress to sports sciences-

2010 Fiscal Year Self-evaluation Report

• Project/Area Number: 20300218
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Sports science
• Research Institution: Toyohashi Sozo University
• Principal Investigator: GOTO Katsumasa (山下 勝正) Toyohashi Sozo University, 保健医療学部, 教授 (70239961)
• Project Period (FY): 2008 – 2011
• Keywords: 骨格筋 / 骨格筋可塑性 / 温熱刺激 / ストレス応答 / スポーツ科学

Research Abstract

積極的な健康増進、生活習慣病の予防と改善、そして介護予防の観点から、身体運動により筋機能(筋力)を維持増強することは重要である。筋力低下による身体活動量の低下は、骨萎縮やインスリン感受性低下などを引き起こすなど、様々な生活習慣病にもつながる。筋力の維持増強は国民医療費の抑制の上で重要な課題である。さらに、骨格筋肥大は毛細血管床の増大をもたらすことから、循環器リハビリテーションの観点からも重要性が指摘されている。その一方、一般に筋力トレーニングは努責を伴うため、事故などのリスクを伴う。そのため、安全かつ効率的な筋力トレーニング法の開発は早急に解決が望まれる課題である。最近、温熱刺激により骨格筋が肥大すること、運動やストレッチなどの骨格筋に肥大をもたらす機械的刺激に温熱刺激を組み合わせることで骨格筋の肥大量は増大することが示唆されている。身体を部分的に温めることで筋力強化が可能ならば、誰でも容易かつ安全に筋力を増強することができるようになる。しかし、温熱刺激による骨格筋肥大の分子機構は明らかでない。そこで本研究では、温熱刺激により惹起される「ストレス応答」に着目し、温熱刺激により骨格筋細胞内で発現が誘導されるタンパク質をプロテオーム解析により明らかにすると共に、ストレス応答を修飾したマウスを用いて、温熱刺激による骨格筋肥大の分子機構の全貌解明を目指す。

Research Products

• [Journal Article] Responses of muscle mass, strength and gene transcripts to long-term heat stress in healthy human subjects. (2011)
  • Author(s): Goto, K., Oda, H., Kondo, H., Igaki, M., Suzuki, A., Tsuchiya, S., Murase, T., Hase, T., Fujiya, H., Matsumoto, I., Naito, H., Sugiura, T., Ohira, Y., Yoshioka, T.
  • Journal Title: Eur.J.Appl.Physiol. 111 Pages: 17-27
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Role(s) of gravitational loading during developing period on the growth of rat soleus muscle fibers. (2010)
  • Author(s): Kawano, F., Goto, K., Wang, X.D., Terada, M., Ohira, T., Nakai, N., Yoshioka, T., Ohira, Y.
  • Journal Title: J.Appl.Physiol. 108 Pages: 676-685
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A possible role of NF-κB and HSP72 in skeletal muscle hypertrophy induced by heat stress in rats. (2010)
  • Author(s): Ohno, Y., Yamada, S., Sugiura, T., Ohira, Y., Yoshioka, T., Goto, K.
  • Journal Title: Gen.Physiol. Biophys. 29 Pages: 234-242
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Administration of granulocyte colony-stimulating factor facilitates the regenerative process of injured mice skeletal muscle via the activation of Akt/GSK3αβ signals. (2009)
  • Author(s): Naito, T., Goto, K., Morioka, S., Matsuba, Y., Akema, T., Sugiura, T., Ohira, Y., Beppu, M., Yoshioka, T.
  • Journal Title: Eur.J.Appl.Physiol. 105 Pages: 643-651
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Gravitational unloading inhibits the regenerative potential of atrophied soleus muscle in mice. (2009)
  • Author(s): Matsuba, Y., Goto, K., Morioka, S., Naito, T., Akema, T., Hashimoto, N., Sugiura, T., Ohira, Y., Beppu, M., Yoshioka, T.
  • Journal Title: Acta Physiol. 196 Pages: 329-339
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Some aspects of HSF1-related stress response in the plasticity of mammalian skeletal muscle. (2010)
  • Author(s): Goto, K., et al.
  • Organizer: FASEB Summer Research Conferences 2010 "Skeletal Muscle Satellite & Stem Cells"
  • Year and Date: 20100718-20100723
• [Presentation] A physiological role of heat shock factor-related stress response in the regrowth of atrophied soleus muscle in mice. (2010)
  • Author(s): Goto, K., et al.
  • Organizer: Experimental Biology 2010
  • Year and Date: 20100424-20100428
• [Presentation] 温熱刺激による筋萎縮防止または萎縮からの回復に及ぼす影響とヒト骨格筋の特性に与える効果 (2009)
  • Author(s): 後藤勝正, 他
  • Organizer: 第55回日本宇宙航空環境医学会大会,シンポジウム「筋委縮防止策としての温熱刺激」
  • Place of Presentation: 岐阜県県民文化ホール未来館,岐阜県岐阜市
  • Year and Date: 20091112-14
• [Presentation] Effects of active heat shock factor 1 on skeletal muscle hypertrophy in mice. (2009)
  • Author(s): Goto, K., et al.
  • Organizer: 23^<rd> Annual Meeting of American Society for Gravitational and Space Biology
  • Year and Date: 20091105-20091108
• [Presentation] Possible role of heat shock factor 1 in loading-associated muscle hypertrophy of mice. (2009)
  • Author(s): Goto, K., et al.
  • Organizer: 36^<th> International Congress of Physiological Sciences (IUPS2009)
  • Year and Date: 20090727-20090801
• [Book] 成長因子と筋肥大(身体トレーニング-運動生理学からみた身体機能の維持・向上-)(宮村実晴(編)) (2009)
  • Author(s): 後藤勝正
  • Total Pages: 154-161
  • Publisher: 真興交易(株)医書出版部
• [Book] Muscle Cell Physiology(Heat stress : A hypertrophic stimulus for skeletal muscles.)(Ohira, Y.(ed)) (2009)
  • Author(s): Goto, K., Ohira, Y., Yoshioka, T.
  • Total Pages: 41-50
  • Publisher: Osaka University Press