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2015 Fiscal Year Annual Research Report

なぜクマは冬眠中に骨格筋が萎縮しないのか?ー冬眠中の筋蛋白同化/異化様式の解明ー

Research Project

Project/Area Number 26850205
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

下鶴 倫人  北海道大学, (連合)獣医学研究科, 准教授 (50507168)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Keywords冬眠 / クマ / エネルギー代謝 / 骨格筋
Outline of Annual Research Achievements

クマ類は冬眠中、長期の絶食状態および不活動状態であるにもかかわらず、骨格筋の萎縮がほとんど生じないという驚くべき仕組みを有している。本研究ではなぜこのことが可能であるのかを知るため、冬眠中のツキノワグマにおける筋タンパク合成/分解メカニズムの変化を明らかにすることを目的としている。平成27年度は以下の研究を実施した。
メタボローム解析による冬眠中の骨格筋における代謝プロファイルの解明:クマを麻酔により不動化し、外側広筋より組織を採取した。得られた組織は急速冷凍し、―80℃にて保管した。サンプリングは成獣メスツキノワグマ5個体を対象とし、冬眠中盤時期である平成26年2月に実施した。比較対象として、クマの活動期に該当する平成27年6月に同一個体よりサンプリングを実施し、メタボローム解析による代謝プロファイルの比較を行った。この結果、冬眠期においては解糖系およびTCA回路における中間代謝物質の一部が有意に減少していた。また、骨格筋における冬眠中のアミノ酸濃度は総必須・総非必須アミノ酸共に増加しており、特にタンパク質合成を促進することが知られている必須アミノ酸である、分岐鎖アミノ酸(バリン・ロイシン・イソロイシン)はいずれも有意に増加していた。このため、分岐鎖アミノ酸の分解に関わる酵素群(分岐鎖アミノ酸転移酵素:BCAT2および分岐鎖α-ケト脱水素酵素複合体:BCKDH)のmRNA発現量をリアルタイムPCR法を用いて比較したところ、いずれも冬眠中に有意な減少を認めた。これらのことから、クマにおいて冬眠中、骨格筋の軽微な分解が生じ、組織中のアミノ酸濃度が上昇するものの、必須アミノ酸を初めとしたアミノ酸の異化経路が抑制されていることが、骨格筋の萎縮が生じない一因であることが明らかとなった。

  • Research Products

    (5 results)

All 2016 2015

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Journal Article] Seasonal changes in the expression of energy metabolism-related genes in white adipose tissue and skeletal muscle in female Japanese black bears.2016

    • Author(s)
      Shimozuru, M., Nagashima, A., Tanaka, J. & Tsubota, T.
    • Journal Title

      Comparative Biochemistry and Physiology, Part B

      Volume: 196-197 Pages: 38-47

    • DOI

      doi: 10.1016/j.cbpb.2016.02.001.

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Changes in energy metabolism in hibernating black bears: an analysis of gene expression and metabolites in liver and skeletal muscle2016

    • Author(s)
      Shimozuru, M. Miyazaki, M. and Tsubota, T.
    • Organizer
      24th International Conference on Bear Research and Management
    • Place of Presentation
      Anchorage, Alaska, USA
    • Year and Date
      2016-06-12 – 2016-06-16
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Regulation of protein metabolism and muscle mass in hibernating bears: an attractive model of muscle atrophy resistance.2016

    • Author(s)
      Miyazaki, M., Shimozuru, M. and Tsubota, T.
    • Organizer
      24th International Conference on Bear Research and Management
    • Place of Presentation
      Anchorage, Alaska, USA
    • Year and Date
      2016-06-12 – 2016-06-16
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Changes in body temperature and heart rate related with hibernation in captive Japanese black bears (Ursus thibetanus japonicus)2016

    • Author(s)
      Toshio Tsubota, Shingo Suzuki, Daisuke Miyagi, Koji Yamazaki, Mariko Sashika, and Michito Shimozuru
    • Organizer
      24th International Conference on Bear Research and Management
    • Place of Presentation
      Anchorage, Alaska, USA
    • Year and Date
      2016-06-12 – 2016-06-16
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Hibernating bear muscle shows slow-fiber shifting and mitochondrial biogenesis despite prolonged physical inactivity2015

    • Author(s)
      Miyazaki, M., Shimozuru, M. and Tsubota, T.
    • Organizer
      Cell Symposium Exercise Metabolism, 2015
    • Place of Presentation
      Amsterdam, the Netherlands
    • Year and Date
      2015-07-12 – 2015-07-14
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2017-01-06  

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