Hibernation-induced bioactive molecules that contribute resistance to skeletal muscle atrophy

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K21769
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 59:Sports sciences, physical education, health sciences, and related fields
• Research Institution: Hiroshima University (2021-2022); Health Sciences University of Hokkaido (2020)
• Principal Investigator: Miyazaki Mitsunori 広島大学, 医系科学研究科(保), 准教授 (20632467)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 坪田 敏男 北海道大学, 獣医学研究院, 教授 (10207441) ; 下鶴 倫人 北海道大学, 獣医学研究院, 准教授 (50507168)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2023-03-31
• Keywords: 冬眠 / 骨格筋 / タンパク質合成 / タンパク質分解 / サルコペニア / 筋萎縮

Outline of Final Research Achievements

We have reported in our research project on the hibernating black bear that disuse-induced loss of skeletal muscle mass in hibernating bears are very limited compared to other animal species, including human subjects (Miyazaki et al., PLOS ONE 2019). We have also reported that skeletal muscle of hibernating bears is under an "energy-saving mode" in which both the regulatory systems for protein synthesis and degradation that make up muscles are markedly suppressed (Miyazaki et al., Sci Rep 2022). Furthermore, using an in vitro analysis system in which experimentally collected bear serum was supplemented to cultured human skeletal muscle cells, we showed that skeletal muscle protein metabolism is positively regulated by hibernating bear serum (Miyazaki et al., PLOS ONE 2022).

Free Research Field

運動生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

冬眠動物は、生命維持のために一定程度のエネルギー代謝を維持しながら長期間の不活動・栄養不良を経験し、それでもなお筋肉がほとんど衰えないという、不思議な形質を備えている。本研究により、冬眠期のクマ骨格筋では筋肉を「省エネモード」に変化させることで筋タンパク質代謝を下げ、結果として筋肉量を維持させているということ、冬眠期のクマ血清には筋タンパク質代謝を正に制御する機能が存在することなどが明らかとなった。冬眠動物が有する「使わなくても衰えない筋肉」という未解明の仕組みを明らかにすることで、最終的にはヒトの寝たきり防止や効果的なリハビリテーション手法の開発などが期待される。