サルコペニア予防に向けた運動とは？：異なる運動様式の相互作用の分子機序解明

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25282200
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: 藤田 聡 立命館大学, スポーツ健康科学部, 教授 (80451863)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 浜岡 隆文 立命館大学, スポーツ健康科学部, 教授 (70266518) ; 家光 素行 立命館大学, スポーツ健康科学部, 准教授 (90375460)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 筋肥大 / レジスタンス運動 / 有酸素運動 / mTOR / 高齢者

Research Abstract

本研究の目的は高齢者を対象としたレジスタンス運動と有酸素性運動の組み合わせによる分子相互作用の機序解明と、その結果に基づいた適切なトレーニングプログラムの開発に繋げることである。
平成25年度はまずヒト実験を用いて、レジスタンス運動による筋内シグナル因子および筋タンパク質代謝に関わる性ホルモンの変化について検討を行った。加齢に伴い筋内の性ステロイドホルモンの濃度が男性で低下するが、12週間のレジスタンストレーニングを実施することによる筋肥大に伴い、高齢男性の筋内性ステロイド濃度も改善することが明らかとなった（Sato et al. FASEB J, 2015)。この研究から、レジスタンス運動による骨格筋細胞内での適応に性ステロイドホルモンが関与していることが示唆された。
また動物モデルを用いて、電気刺激による骨格筋のエキセントリック収縮時に増加する筋タンパク質合成に関わる筋内シグナル因子（mTORシグナル経路）の活性に関して調査を行った。その結果、レジスタンス運動の前に有酸素運動を行う群と比較して、レジスタンス運動後に有酸素運動を実施した群において有意なmTORシグナル因子の抑制が確認された。これは有酸素性運動に伴う筋細胞内のシグナル因子であるAMPKの活性が筋タンパク質合成に関わるmTORを抑制していたためと推測される（Ogasawara et al. AJP, 2015）。
以上のことから、レジスタンス運動と有酸素性運動を同じトレーニングセッションで実施するコンカレントトレーニングを行う際には、その実施順序がレジスタンス運動による筋肥大に影響する可能性が考えられた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本年度はレジスタンス運動に伴う骨格筋の合成シグナル因子の活性に対して有酸素運動が及ぼす影響を動物モデルを用いて検討した結果、有酸素性運動とレジスタンス運動の実施順序がレジスタンス運動後の筋タンパク質合成に影響を及ぼすことが明らかとなった。この実験結果より、平成26年度の実験プロトコルも確定できたため、現時点では研究はおおむね順調に伸展していると評価できる。

Strategy for Future Research Activity

平成26年度は健常な若年者を対象として、有酸素運動をレジスタンス運動の前に実施する群と、有酸素運動をレジスタンス運動後に実施する2群に分け、それぞれの群において骨格筋の肥大を検討することで、コンカレントトレーニングにおける運動の実施順が長期トレーニングに伴う筋肥大に及ぼす影響を検討する。また平成26年度の上半期から平成27年度にかけて、同様の実験を高齢者を対象として検討し、有酸素性運動によるインスリン感受性の改善だけでなく、筋肥大の観点から複合的な運動プログラムの検討と、その実施順が代謝応答・適応に及ぼす影響を検討する。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

年度末までに解析を予定していた骨格筋サンプル用の抗体が予備実験の段階でうまく測定・評価できなかったため、本実験用の解析が遅れ未使用分が発生した。別の業者が販売する抗体を用いた予備実験では評価が可能であることが確認できたが年度末までに本実験に進むことができなかった。
平成26年度の最初に未使用分の経費を執行して昨年度決定した目的とする抗体を購入し、未解析の骨格筋サンプルを解析する。

Research Products

• [Journal Article] Serum sex steroids and steroidogenesis-related enzymes in skeletal muscle during experimental weight gain in men. (2014)
  • Author(s): Sato, K., Samocha-Bonet, D., Handelsman, D.J., Fujita, S., Wittert, G.A., Heilbronn, L.K.
  • Journal Title: Diabetes & Metabolism Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1016/j.diabet.2014.03.006.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reduction of arterial stiffness by exercise training is associated with increasing plasma apelin level in middle-aged and older adults. (2014)
  • Author(s): Fujie, S., Sato, K., Miyamoto-Mikami, E., Hasegawa, N., Fujita, S., Sanada, K., Hamaoka, T., Iemitsu, M.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 9(4) Pages: e93545
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0093545. eCollection 2014.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The order of concurrent endurance and resistance exercise modifies mTOR signaling and protein synthesis in rat skeletal muscle. (2014)
  • Author(s): Ogasawara, R., Sato, K., Matsutani, K., Nakazato, K., Fujita, S.
  • Journal Title: Am J Physiol Endocrinol Metab Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Resistance training restores muscle sex steroid hormone steroidogenesis in older men. (2014)
  • Author(s): Sato, K., Iemitsu, M., Matsutani, K., Kurihara, T., Hamaoka, T., Fujita, S.
  • Journal Title: FASEB J. Volume: 28(4) Pages: 1891-1897
  • DOI: 10.1096/fj.13-245480.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Acute administration of diosgenin or dioscorea improves hyperglycemia with increases muscular steroidogenesis in STZ-induced type 1 diabetic rats. (2014)
  • Author(s): Sato, K., Fujita, S., Iemitsu M.
  • Journal Title: Steroid Biochem Mol Biol. Volume: 143 Pages: 152-159
  • DOI: 10.1016/j.jsbmb.2014.02.020.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ursolic acid stimulates mTORC1 signaling after resistance exercise in rat skeletal muscle. (2013)
  • Author(s): Ogasawara, R., Sato, K., Higashida, K., Nakazato, K., Fujita, S.
  • Journal Title: Am J Physiol Endocrinol Volume: 305(6) Pages: 760-765
  • DOI: 10.1152/ajpendo.00302.2013.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] mTOR signaling response to resistance exercise is altered by chronic resistance training and detraining in skeletal muscle. (2013)
  • Author(s): Ogasawara, R., Kobayashi, K., Tsutaki, A., Lee, K., Abe, T., Fujita, S., Nakazato, K., Ishii, N.
  • Journal Title: J Appl Physiol Volume: 114(7) Pages: 934-940
  • DOI: 10.1152/japplphysiol.01161.2012.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Effect of oligomerized polyphenol supplementation on lipid metabolism during exercise in healthy men.
  • Author(s): Miyake, T., Sato, K., Matsutani, K., Iemitsu, M., Nishizawa, T., Miura, T., Isaka, T., Fujita, S.
  • Organizer: Annual Meeting of Experimental Biology
  • Place of Presentation: Boston, U.S.A
• [Presentation] The cross-sectional study of the relationships among household physical activity, locomotive physical activity and metabolic syndrome risks factors.
  • Author(s): K. Okumatsu, M. Aoki, S. Watanabe, M. Iemitsu, K. Sato, T. Kurihara, M. Otsuka, M. Fujioka, S. Fujita, T. Hamaoka, K. Sanada.
  • Organizer: 18th Annual congress of the European College of Sport Science
  • Place of Presentation: Barcelona, Spain
• [Presentation] Effect of a Combined Supervised and Unsupervised Resistance Training Program on Muscle Mass and Function in Older Individuals.
  • Author(s): Fujita, S., Matsutani, M., Ozawa, M., Yamaura, K., Nagazumi, J., Ebi, K., Otomo, S.
  • Organizer: Annual Conference of International Conference on Education and Social Sciences
  • Place of Presentation: Singapore
• [Book] 体育･スポーツ系指導者・学生のためのスポーツ栄養学 (2014)
  • Author(s): 田口 素子、樋口 満（編）海老根直之、藤田 聡、木村 典代、小清水孝子、松本 恵、松本 範子、長島未央子、内藤 祐子、呉 泰雄、麻見 直美、杉浦 克己、髙田 和子、横田由香里
  • Total Pages: 216
  • Publisher: 市村出版