リボソームへのアプローチに基づく、新規のレジスタンストレーニング効率化手段の開発

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20J01233
• Research Institution: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: 竹垣 淳也 立命館大学, 総合科学技術研究機構, 特別研究員(PD) (10824055)
• Project Period (FY): 2020-04-24 – 2023-03-31
• Keywords: レジスタンス運動 / リボソーム / 筋タンパク質合成 / 骨格筋

Outline of Annual Research Achievements

骨格筋はヒトの動作能力と密接に関連し、その量的減少は動作能力の著しい低下を導く。筋量の増加手段としてレジスタンス（筋力）トレーニングが広く用いられている。トレーニングによる筋量増加は、運動によるリボソーム活性化を通じた筋細胞の活発なタンパク質合成の累積によって生じる。そこで、予めリボソーム量を増加させておくことで、トレーニングによる筋量増大効果が飛躍的に向上する可能性が考えられる。本研究では、実験動物を対象にリボソーム量の増大手段の確立及びトレーニングにおける有効性の検証を行い、さらにヒト生体を対象とした効果検証を実施することで、新規のトレーニング効率化手段の開発・応用を目指す。
本年度は、リボソーム量を増加させる手段の構築に取り組んだ。リボソーム生合成は、時間あたりの機械的刺激の量が多い程に活性化することが知られていることから、高頻度のレジスタンストレーニングを実施することにより、リボソーム量を飛躍的に増加させられると考えられる。そこで、ラットを対象にレジスタンス運動を72時間毎，24時間毎または8時間毎に行ったところ、いずれもリボソーム量の増加が認められ、さらにその程度は実施頻度の向上に伴い増強した。一方で8時間毎に行う群では中心核を有する筋線維や膜の透過性が亢進している筋線維の存在などが認められた。これらのことから、高頻度トレーニングでは高度なリボソーム量の増加が得られるものの、筋損傷を発生させるため、その運用には注意が必要であることが示唆された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度は、高頻度トレーニングに対するリボソーム生合成の応答変化に着目し、リボソーム量を増加させる手段を開発した。その結果、筋損傷を生じるものの、高頻度のトレーニングによって実際に短期間でリボソーム量を増加させることができたことから、本年度の目標は達成できたと考えられる。よって、おおむね順調に進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

本年度の検討により、短期間でリボソーム量を高度に増加させる手段が構築された。次年度からは、リボソーム量を増加させた状態でレジスタンス運動・トレーニングを行った場合に、その応答が向上するか否かを検討していく。同時に、高頻度トレーニングはリボソーム量を高度に増加させるが、一方で筋損傷を惹起することから、筋損傷の発生を回避するような補助介入についても検討していく。

Research Products

• [Journal Article] The distribution of eukaryotic initiation factor 4E after bouts of resistance exercise is altered by shortening of recovery periods (2020)
  • Author(s): Takegaki Junya, Ogasawara Riki, Kouzaki Karina, Fujita Satoshi, Nakazato Koichi, Ishii Naokata
  • Journal Title: The Journal of Physiological Sciences Volume: 70 Pages: 54-54
  • DOI: 10.1186/s12576-020-00781-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The Effect of Leucine-Enriched Essential Amino Acid Supplementation on Anabolic and Catabolic Signaling in Human Skeletal Muscle after Acute Resistance Exercise: A Randomized, Double-Blind, Placebo-Controlled, Parallel-Group Comparison Trial (2020)
  • Author(s): Takegaki Junya, Sase Kohei, Yasuda Jun, Shindo Daichi, Kato Hiroyuki, Toyoda Sakiko, Yamada Toshiyuki, Shinohara Yasushi, Fujita Satoshi
  • Journal Title: Nutrients Volume: 12 Pages: 2421-2421
  • DOI: 10.3390/nu12082421
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Effect of acute bout of resistance exercise in combination with leucine-enriched essential amino acids intake on the protein expression of vitamin D receptor in human skeletal muscle. (2020)
  • Author(s): Risako Mori, Junya Takegaki, Kohei Sase, Jun Yasuda, Yasushi Shinohara, Satoshi Fujita.
  • Organizer: Integrative Physiology of Exercise 2020 Conference
  • Int'l Joint Research