代謝伝達物質としての乳酸から見えてきた、活動筋－交感神経フィードバック神経回路

2024 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21K11461
• Research Institution: Niigata University of Health and Welfare
• Principal Investigator: 増田 紘之 新潟医療福祉大学, 健康科学部, 助教 (10738561)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 八坂 敏一 新潟医療福祉大学, 健康科学部, 教授 (20568365)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 運動 / 骨格筋 / 乳酸 / 交感神経活動

Outline of Annual Research Achievements

運動時に骨格筋で産生される乳酸は、これまで単なる疲労物質と考えられてきた。しかし、近年運動中に活動筋が盛んに産生する乳酸には様々な生理活性があることが分かりつつある。その一つとして、筋膜における乳酸受容器（代謝受容器）の研究が報告されており、この受容器で乳酸が検知されると、交感神経を介してフィードバックされ、筋へのエネルギー供給を高める。しかし、どのようなフィードバック回路が関与しているのかについては全く不明である。そこで、骨格筋代謝受容器からの求心性神経回路が活動筋のエネルギー供給に重要な役割を果たすとの可能性を考え、「乳酸投与による骨格筋代謝受容器からの求心性情報がどのような神経回路を介して筋交感神経活動を促進するか」を同定し、さらに「運動時の乳酸産生が実際にこの神経回路を介して筋交感神経活動を促進することを確認する」ことを目的とした。
骨格筋からの求心性線維の脊髄内ターゲットと脊髄内神経回路を明らかにするために、まず、骨格筋代謝受容器の脊髄内のどこに投射しているかを検討した。実験動物の骨格筋にトレーサーを注入し、脊髄内の投射を調べるために、12週齢のWistar系雄性ラットの腓腹筋にWGA（小麦胚芽凝集素）トレーサーを注入し、3日の生存期間の後に還流固定を行い、対応する脊髄領域を採取した。切片を作成し、WGAとCGRPに対する抗体で免疫組織化学染色を行い、二重に染まった終末の分布を観察した。次に、得られた結果が代謝受容器からの入力として機能的かどうか確認するため、脊髄後角内への乳酸投与がインターニューロンを活性化するか、in vivoパッチクランプによる検討を行った。ラットにウレタン麻酔を行い、脊髄を露出させ、in vivo標本とし、上記で得られた部位を標的に腓腹筋に乳酸を投与しながらパッチクランプ記録を行おうとしたが、パッチクランプの技術が習得できず未実施で終えた。