骨格筋機能を維持・向上させる骨格筋再構築ネットワークの解明とスポーツ科学への応用

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22240071
• Research Institution: Hirosaki Gakuin University
• Principal Investigator: 吉岡 利忠 弘前学院大学, 社会福祉学部, 学長 (50056933)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 後藤 勝正 (山下 勝正) 豊橋創造大学, 保健医療学部, 教授 (70239961) ; 片桐 展子 弘前学院大学, 看護学部, 講師 (30075428)
• Project Period (FY): 2010-04-01 – 2014-03-31
• Keywords: 骨格筋 / マイクロRNA / follistatin / 細胞間コミュニケーション / 骨格筋再構築ネットワーク / シグナル伝達

Research Abstract

老化ならびに発育障害やスポーツ活動中の不慮の事故等による骨格筋線維の萎縮や機能低下は、Quality of Lifeの著しい低下を招く。さらに骨格筋の機能低下は活動量を抑制し、骨塩量の低下や動脈硬化性疾病など個人の健康維持に問題であるばかりでなく、国民総医療費の増大につながる。したがって、予防介護の観点からも、骨格筋線維の萎縮や機能低下を抑制することは重要なテーマであるとともに、健康・スポーツ領域においても、骨格筋量や機能の維持・向上は重要な課題である。本研究では、骨格筋量および機能の維持・向上における組織幹細胞を中心とした骨格筋再構築ネットワークの解明を目的とする。本研究は4年計画で実施され、本年度はその4年目の最終年度に当たる。本年度は、血管系と筋衛星細胞の細胞間コミュニケーション分子としての機能が示唆されるangiopoietin 1（Ang1）とその受容体であるTie-2が骨格筋の量的変化に伴う挙動を検討した。その結果、マウス後肢への荷重を除去することで、足底筋・ヒラメ筋の筋湿重量は減少し、その後の際荷重により再成長が観察された。荷重除去による筋萎縮に伴い、骨格筋組織内のAng1およびTie-2の発現量も低した。また、荷重再開による骨格筋の再成長によりAng1とTie-2の発現量は共に増加した。一方で、毛細血管/筋線維割合はヒラメ筋では萎縮に伴い減少したが、足底筋では萎縮とその後の再成長に伴う変化は認められなかった。したがって、筋の種類によってAng1/Tie-2の機能が異なることが示唆された。骨格筋におけるアディポネクチンおよびその受容体発現量は骨格筋量の増減に比例して変動することが確認された。骨格筋量および機能の維持・向上における組織幹細胞を中心とした骨格筋再構築ネットワーク分子の挙動が明らかとなった。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] AICAR-induced activation of AMPK negatively regulates myotube hypertrophy through HSP72-mediated pathway in C2C12 skeletal muscle cells (2014)
  • Author(s): Egawa, T., Ohno, Y., Goto, A., Ikuta, A., Suzuki, M., Ohira, T., Yokoyama, S., Sugiura, T., Ohira, Y., Yoshioka, T., Goto, K
  • Journal Title: Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab Volume: Vol.306, No.3 Pages: E344-E354
  • DOI: 10.1152/ajpendo.00495.2013
• [Journal Article] Effects of gravitational loading levels on protein expression related to metabolic and/or morphologic properties of mouse neck muscles (2014)
  • Author(s): Ohira Tom, Ohira, Tak., Kawano, F., Shibaguchi, T., Okabe, H., Goto, K., Ogita, F., Sudoh, M., Roy, R.R., Edgerton, V.R., Cancedda, R., Ohira, Y
  • Journal Title: Physiol. Rep Volume: Vol.2, No.1 Pages: e00183
  • DOI: 10.1002/phy2.183
• [Journal Article] Up-regulation of adiponectin expression in antigravitational soleus muscle in response to unloading followed by reloading, and functional overloading in mice (2013)
  • Author(s): Goto, A., Ohno, Y., Ikuita, A., Suzuki, M., Ohira, T., Egawa, T., Nakai, A., Sugiura, T., Yoshioka, T., Ohira, Y., Goto, K
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: Vol.8, No.12 Pages: e81929
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0081929
• [Journal Article] Heat shock transcription factor 1-deficiency attenuates overloading-associated hypertrophy of mouse soleus muscle (2013)
  • Author(s): Koya, T., Nishizawa, S., Ohno, Y., Goto, A., Ikuita, A., Suzuki, M., Ohira, T., Egawa, T., Nakai, A., Sugiura, T., Ohira, Y., Yoshioka, T., Beppu, M., Goto, K
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: Vol.8, No.10 Pages: e77788
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0077788
• [Journal Article] Regeneration of injured skeletal muscle in heat shock transcription factor 1-null mice (2013)
  • Author(s): Nishizawa, S., Koya, T., Ohno, Y., Goto, A., Ikuita, A., Suzuki, M., Ohira, T., Egawa, T., Nakai, A., Sugiura, T., Ohira, Y., Yoshioka, T., Beppu, M., Goto, K
  • Journal Title: Physiol. Rep Volume: Vol.1, No.3 Pages: e00071
  • DOI: 10.1003/phy2.71
• [Journal Article] Microcurrent electrical nerve stimulation facilitates regrowth of mouse soleus muscle (2013)
  • Author(s): Ohno, Y., Fujiya, H., Goto, A., Nakamura, A., Nishiura, Y., Sugiura, T., Ohira, Y., Yoshioka, T., Goto, K
  • Journal Title: Intl. J. Med. Sci Volume: Vol.10, No.10 Pages: 1286-1294
  • DOI: 10.7150/ijms.5985
• [Journal Article] 骨格筋可塑性発現に伴う血漿中マイクロRNAの網羅的解析 (2013)
  • Author(s): 後藤勝正, 鈴木美穂, 吉岡利忠
  • Journal Title: 青森県スポーツ医学研究会誌 Volume: 22 Pages: 1-5
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Deficiency of heat shock transcription factor 1 up-regulates interleukins in regenerating skeletal muscle in mice (2014)
  • Author(s): Goto, K., Nishizawa, S., Koya, T., Nakai, A., Sugiura, T., Ohira, Y., Yoshioka, T.
  • Organizer: 第91回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学郡元キャンパス（鹿児島県鹿児島市）
  • Year and Date: 20140316-20140318
• [Presentation] 廃用性萎縮に伴う速筋化における熱ショック転写因子－NFAT系の関与 (2014)
  • Author(s): 後藤勝正
  • Organizer: 第2回骨格筋生物学研究会
  • Place of Presentation: 北海道医療大学・札幌サテライトキャンパス（北海道札幌市）
  • Year and Date: 20140308-20140309
• [Presentation] 疑似無重量環境曝露による骨格筋の速筋化は熱ショック転写因子１欠損により抑制される (2013)
  • Author(s): 後藤勝正, 大野善隆, 杉浦崇夫, 大平充宣, 吉岡利忠
  • Organizer: 第59回日本宇宙航空環境医学会大会
  • Place of Presentation: 川崎医療福祉大学（岡山県倉敷市）
  • Year and Date: 20131122-20131124
• [Presentation] 荷重除去により萎縮したマウス足底筋におけるangiopoietin 1とTie-2発現応答 (2013)
  • Author(s): 生田旭洋, 江川達郎, 鈴木美穂, 大野善隆, 杉浦崇夫, 大平充宣, 吉岡利忠, 後藤勝正
  • Organizer: 第59回日本宇宙航空環境医学会大会
  • Place of Presentation: 川崎医療福祉大学（岡山県倉敷市）
  • Year and Date: 20131122-20131124
• [Presentation] Effects of hindlimb unloading on the expressions of angiopoietin1 and tie-2 in mouse skeletal muscles (2013)
  • Author(s): Ikuta, A., Goto, A., Suzuki, M., Ohira, T., Egawa, T., Ohno, Y., Sugiura, T., Ohira,Y., Yoshioka, T., Goto, K.
  • Organizer: Joint Meeting 29th Annual meeting of the American Society for Gravitational and Space Research and 5th International Symposium for Physical Sciences in Space
  • Place of Presentation: Hilton Orland, Lake Buena Vista (Lake Buena Vista, Florida, USA)
  • Year and Date: 20131103-20131108
• [Presentation] Responses of circulating microRNAs to hindlimb unloading and reloading in mice (2013)
  • Author(s): Suzuki, M., Ohno, Y., Ikuta, A., Egawa, T., Yokoyama, S., Goto, A., Ohira, T., Sugiura, T., Ohira, Y., Yoshioka, T., Goto, K.
  • Organizer: Joint Meeting 29th Annual meeting of the American Society for Gravitational and Space Research and 5th International Symposium for Physical Sciences in Space
  • Place of Presentation: Hilton Orland, Lake Buena Vista (Lake Buena Vista, Florida, USA)
  • Year and Date: 20131103-20131108
• [Presentation] Effects of unloading-associated skeletal muscle atrophy on radial and longitudinal stiffness of muscle fibers in rats (2013)
  • Author(s): Goto, K., Sugiura, T., Ohira, Y, Yoshioka, T.
  • Organizer: EMBL Conference “Myofibrillar Z-disk Structure and Dynamics”
  • Place of Presentation: EMBL Hamburg（Hamburg, Germany）
  • Year and Date: 20131014-20131017
• [Presentation] Heat shock protein 72発現抑制を介したAMPKによるmyogenesis阻害作用 (2013)
  • Author(s): 江川達郎，大野善隆，後藤亜由美，大平充宣，杉浦崇夫，吉岡利忠，後藤勝正
  • Organizer: 第68回日本体力医学会大会
  • Place of Presentation: 学術総合センター・共立講堂（東京都千代田区）
  • Year and Date: 20130921-20130923
• [Presentation] 骨格筋に発現するangiopoietin 1およびTie-2と骨格筋量の変化 (2013)
  • Author(s): 生田旭洋，江川達郎，大野善隆，後藤勝正
  • Organizer: 第68回日本体力医学会大会
  • Place of Presentation: 学術総合センター・共立講堂（東京都千代田区）
  • Year and Date: 20130921-20130923
• [Presentation] 時計遺伝子clockの発現低下による骨格筋細胞の分化抑制 (2013)
  • Author(s): 後藤勝正, 大野善隆, 杉浦崇夫, 大平充宣, 吉岡利忠
  • Organizer: 第68回日本体力医学会大会
  • Place of Presentation: 学術総合センター・共立講堂（東京都千代田区）
  • Year and Date: 20130921-20130923
• [Presentation] 筋衛星細胞の活性化からみた骨格筋の増殖と運動 (2013)
  • Author(s): 後藤勝正
  • Organizer: 第68回日本体力医学会大会 シンポジウム「脳は筋肉と同様に変わるか？ ～認知機能を高める運動プログラムの在り方を探る～」
  • Place of Presentation: 学術総合センター・共立講堂（東京都千代田区）
  • Year and Date: 20130921-20130923
  • Invited
• [Presentation] Effects of pleiotrophin over-expression on hindlimb slow- and fast-twitch mouse skeletal muscles in long-term spaceflight mission (2013)
  • Author(s): Desaphy, J.-F., Danieli-Betto, D., Camerino, G., Germinario, E., Sandona, D., Salanova, M., Tavella, S., Blottner, D., Musaro, A., Goto, K., Ohira, Y., Cancedda, R., Betto, R., Conte, D.
  • Organizer: Symposium “Neuromuscular Responses to Gravity Level” The 34th Annual Meeting of International Society for Gravitational Physiology (ISGP)
  • Place of Presentation: 穂の国とよはし劇術劇場PLAT（愛知県豊橋市）
  • Year and Date: 20130623-20130628
  • Invited
• [Presentation] AMPK inhibits myogenesis through a HSP72-dependent mechanism in C2C12 myotubes (2013)
  • Author(s): Egawa, T., Ohno, Y., Goto, A. Ikuta, A., Suzuki, M., Koya, T., Nishizawa, S., Ohira, T., Sugiura, T., Ohira, Y., Yoshioka, T, Goto, K.
  • Organizer: The 34th Annual Meeting of International Society for Gravitational Physiology (ISGP)
  • Place of Presentation: 穂の国とよはし劇術劇場PLAT（愛知県豊橋市）
  • Year and Date: 20130623-20130628
• [Presentation] Loading-associated changes in the expression level of clock in mouse skeletal muscle (2013)
  • Author(s): Goto, A., Ohno, Y., Egawa, T., Ikuta, A., Ohira, T., Suzuki, M., Sugiura, T., Ohira, Y., Yoshioka, T., Goto, K.
  • Organizer: The 34th Annual Meeting of International Society for Gravitational Physiology (ISGP)
  • Place of Presentation: 穂の国とよはし劇術劇場PLAT（愛知県豊橋市）
  • Year and Date: 20130623-20130628
• [Presentation] Mechanical loading-associated changes of membrane protein expression in mouse skeletal muscle (2013)
  • Author(s): Ohno, Y., Egawa, T., Ikuta, A., Goto, A., Sugiura, T., Ohira, Y., Yoshioka, T., Goto, K.
  • Organizer: The 34th Annual Meeting of International Society for Gravitational Physiology (ISGP)
  • Place of Presentation: 穂の国とよはし劇術劇場PLAT（愛知県豊橋市）
  • Year and Date: 20130623-20130628
• [Presentation] Regeneration of injured soleus muscle in heat shock transcription factor 1-null mice (2013)
  • Author(s): Goto, K., Nishizawa, S., Koya, T., Nakai, A., Sugiura, T., Ohira, Y., Yoshioka, T.
  • Organizer: Experimental Biology 2013
  • Place of Presentation: Boston Convenstion & Exhibition Center (Boston, MA, USA)
  • Year and Date: 20130420-20130424
• [Presentation] 骨格筋の可塑性発現とストレス応答のリハビリテーション医学的意義
  • Author(s): 後藤勝正
  • Organizer: 第19回上飯田リハビリテーションセミナー
  • Place of Presentation: 電気文化会館イベントホール（愛知県名古屋市）
  • Invited
• [Presentation] 加齢性筋肉減弱症のバイオマーカーとしてのマイクロRNAの有用性－骨格筋可塑性発現に伴いう血漿中miRNAの網羅的解析－
  • Author(s): 後藤勝正, 鈴木美穂, 吉岡利忠
  • Organizer: 第41回青森県スポーツ医学研究会
  • Place of Presentation: アップルハウス青森（青森県青森市）
• [Presentation] 筋萎縮に対するAstaxanthin摂取の効果
  • Author(s): 杉浦崇夫，芝口翼，宮司進之，吉原利典，内藤久士，大森大二郎，後藤勝正，吉岡利忠
  • Organizer: 第9回アスタキサンチン研究会 シンポジウム「アスタキサンチンと運動機能」
  • Place of Presentation: アルカディア市ヶ谷（私学会館）（東京都千代田区）
  • Invited
• [Presentation] サルコペニア発症の分子機序とその対策としての効果的な運動
  • Author(s): 後藤勝正
  • Organizer: 第3回日本臨床スポーツ栄養学 シンポジウム「サルコペニアに対する運動と栄養の効果」
  • Place of Presentation: 実践女子大学香雪記念館（東京都日野市）
  • Invited
• [Presentation] 熱ショック転写因子１欠損による骨格筋NFAT発現とミオシン重鎖発現パターン
  • Author(s): 後藤勝正, 横山真吾, 唐柳林, 吉岡利忠
  • Organizer: 平成25年度筋生理の集い
  • Place of Presentation: 東京慈恵会医科大学（東京都港区）