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医工学的解析に基づく神経筋クロストークを介した筋の運動適応機序の解明

Research Project

Project/Area Number 18H03525
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
Research InstitutionChubu University

Principal Investigator

片野坂 公明  中部大学, 生命健康科学部, 准教授 (50335006)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 金川 基  愛媛大学, 医学系研究科, 教授 (00448044)
永森 收志  東京慈恵会医科大学, 医学部, 准教授 (90467572)
片野坂 友紀  岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 助教 (60432639)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Keywords運動適応 / 骨格筋 / 感覚神経 / 筋痛 / メカノセンサー / 血管 / 膜修復 / 適応
Outline of Annual Research Achievements

運動後の筋で筋痛が生じにくいという筋の適応機序の解明は、筋痛の理解と予防につながる重要な課題である。本研究は、骨格筋の運動適応に関わる分子の同定とその役割の解明を通じて、骨格筋と神経機能(疼痛感覚)の関わり合いについての理解を深めることを目的として実施した。
昨年度までに、DNAマイクロアレイを用いたトランスクリプトーム解析を実施し、運動前後の筋の発現遺伝子の変動を調べた。その結果、転写レベルにおいては、運動2日目に最も大きな発現変動が生じており、適応に関わる候補因子となる分子群を見いだした。一方、適応が生じている運動5日目の遺伝子発現の変動幅は極めて小さかった。
運動後の筋の適応には細胞膜構造の維持にはたらく因子の関与が考えられたことから、筋細胞膜のタンパク質に着目し、今年度は、定量的質量分析による膜プロテオミクス解析を実施した。伸張性収縮運動の負荷により後肢伸筋群に遅発性筋痛を発症させた筋痛モデルラットから運動5日目の筋を単離し、運動負荷なしの対側後肢の筋と発現する膜タンパク質を比較した。その結果、特定の細胞機能に関わる分子群の発現に変動があることを見いだしている。現在、新しい比較対照群を設定して再解析を進めており、適応に関与する候補因子のさらなる絞り込みを進めていく。
昨年度トランスクリプトーム解析で変動の見られた複数の因子について、免疫組織化学的解析や生化学的解析による個別の解析を実施した。伸張性運動を5日間隔で2回繰り返しておこない、1回目と2回目の運動後の筋における、遺伝子発現の時空間的な発現変動の経過を調べた。いくつかの遺伝子については、1回目の運動後に発現増加が見られたものの、2回目の運動後の発現変動が小さい傾向がみられ、運動適応への関与が示唆された。これらの因子について、引き続き運動適応への関与を検証していく。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

転写産物レベルとタンパク質レベルで二種類の網羅的解析を実施し、運動前後の骨格筋で発現が変動する因子(群)を見いだした。そのうち幾つかのタンパク質について個別の検証実験が進められており、骨格筋の運動適応との関わりの解明に向けて、計画は概ね順調に進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

膜タンパク質のプロテオーム解析について、新しい比較対照群を設定して実験群との比較解析を進め、適応に関与する候補因子の絞り込みを進める。これまでに見いだした個別の因子については、進行中のものを含め、筋の運動適応への関与の妥当性の検証のため、繰り返し運動に伴う時空間的な発現変動の生化学的・組織学的解析を進める。また、阻害剤や遺伝子欠損等の利用可能なものについては、これらを利用して、各因子の寄与を明らかにする。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(18 results)

All 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Insulin potentiates the response to mechanical stimuli in small dorsal root ganglion neurons and thin fibre muscle afferents in vitro.2019

    • Author(s)
      Hotta N, Katanosaka K, Mizumura K, Iwamoto GA, Ishizawa R, Kim HK, Vongpatanasin W, Mitchell JH, Smith SA, Mizuno M.
    • Journal Title

      Journal of Physiology

      Volume: 597 Pages: 5049-5062

    • DOI

      10.1113/jp278527

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Corneal Sensory Experience via Transient Receptor Potential Vanilloid 1 Accelerates the Maturation of Neonatal Tearing2019

    • Author(s)
      Jin Kai、Imada Toshihiro、Nakamura Shigeru、Izuta Yusuke、Oonishi Erina、Shibuya Michiko、Sakaguchi Hisayo、Tanabe Hirotaka、Ito Masataka、Katanosaka Kimiaki、Tsubota Kazuo
    • Journal Title

      Am. J. Pathol.

      Volume: 189 Pages: 1699-1710

    • DOI

      10.1016/j.ajpath.2019.05.015

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] TRPV2 is required for mechanical nociception and the stretch-evoked response of primary sensory neurons.2018

    • Author(s)
      Kimiaki Katanosaka, Satomi Takatsu, Kazue Mizumura, Keiji Naruse, Yuki Katanosaka
    • Journal Title

      Scientific reports

      Volume: 8(1) Pages: 1-10

    • DOI

      10.1038/s41598-018-35049-4

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Decreased mechanical response of cutaneous nociceptors in TRPV2-deficient mice.2020

    • Author(s)
      田口徹, 片野坂友紀, 片野坂公明
    • Organizer
      第43回日本神経科学大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Insulin potentiates capsaicin sensitivity at axon terminals and dorsal root ganglion neurons of thin fiber muscle afferents2020

    • Author(s)
      堀天, 堀田典生, 片野坂公明, 水村和枝, 佐藤純, Masaki Mizuno
    • Organizer
      第75回日本体力医学会大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Insulin sensitizes the response to capsaicin in thin fiber muscle afferents and small dorsal root ganglion neurons in vitro.2020

    • Author(s)
      Amane Hori, Norio Hotta, Kimiaki Katanosaka, Kazue Mizumura, Jun Sato, Gary A. Iwamoto, Rie Ishizawa, Han-Kyul Kim, Wanpen Vongpatanasin, Jere H. Mitchell, Scott A. Smith, Masaki Mizuno
    • Organizer
      The American Physiological Society’s (APS) Integrative Physiology of Exercise (IPE) 2020 conference
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] マウス遅発性筋痛モデルにおける機械感受性TRPチャネルの関与2020

    • Author(s)
      太田大樹, 片野坂公明, 村瀬詩織, 加塩麻紀子, 富永真琴, 片野坂友紀, 田口徹, 水村和枝
    • Organizer
      第13回日本運動器疼痛学会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 遅発性筋痛の分子機構:TRPA1およびTRPV2ノックアウトマウスを用いた解析2020

    • Author(s)
      太田大樹, 片野坂公明, 村瀬詩織, 加塩麻紀子, 富永真琴, 片野坂友紀, 田口徹, 水村和枝
    • Organizer
      第42回日本疼痛学会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] マウス遅発性筋痛モデルにおけるTRPチャネルの関与2020

    • Author(s)
      太田大樹, 片野坂公明, 村瀬詩織, 加塩麻紀子, 富永真琴, 片野坂友紀, 田口徹, 水村和枝
    • Organizer
      第25回日本基礎理学療法学術大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Responses to Mechanical and Chemical Stimuli are Augmented by Insulin Administration in Neurons Innervating Skeletal Muscle.2019

    • Author(s)
      Hotta N, Katanosaka K, Mizumura K, Mitchell JH, Smith SA, Mizuno M.
    • Organizer
      EXPERIMENTAL BIOLOGY 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Exploration of the molecular mechanisms of muscular adaptive responses: in the case of the repeated bout effect on exercise-induced muscle pain.2019

    • Author(s)
      Katanosaka K, HibinoY, Katanosaka Y,
    • Organizer
      Gordon Research Conference, Muscle: Excitation-Contraction Coupling
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 遅発性筋痛におけるTRPA1チャネルの役割2019

    • Author(s)
      太田大樹、林功栄、加塩麻紀子、片野坂公明、村瀬詩織、富永真琴、田口徹、水村和枝、
    • Organizer
      日本筋学会第5回学術集会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ラットおよびマウス遅発性筋痛モデルの機械痛覚過敏におけるTRPA1の関与2019

    • Author(s)
      太田大樹,林功栄,片野坂公明,村瀬詩織,加塩麻紀子,富永真琴,田口徹,水村和枝
    • Organizer
      第24回日本基礎理学療法学会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] The expression and distribution of mitsugumin53 in skeletal muscle, after lengthening contraction.2019

    • Author(s)
      Hibino Y, Katanosaka Y, Katanosaka K
    • Organizer
      The 9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress (FAOPS2019) in conjunction with the 96th Annual Meeting of The Physiological Society of Japan
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高温感受性一次感覚ニューロンの同定に向けた免疫組織化学的解析2018

    • Author(s)
      片野坂公明
    • Organizer
      平成30年度温熱生理研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 骨格筋特異的TRPV2ノックアウトマウスを用いたメカニカルストレス応答の解析2018

    • Author(s)
      澁谷慎, 日比野雄平, 片野坂公明, 片野坂友紀
    • Organizer
      第6回若手による骨格筋細胞研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Analysis of molecular mechanisms involved in mechanical adaptation of muscle and muscular pain after exercise.2018

    • Author(s)
      Katanosaka K, HibinoY, Katanosaka Y
    • Organizer
      第40回日本比較生理生化学会大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Remarks] 中部大学,生命医科学科 研究成果と活動の紹介

    • URL

      https://www3.chubu.ac.jp/medicine/news/24916/

    • Related Report
      2018 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2021-12-27  

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