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
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18H03525
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
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| Research Institution | Chubu University |
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Principal Investigator |
片野坂 公明 中部大学, 生命健康科学部, 准教授 (50335006)
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| 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)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| 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)
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| 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 |
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| 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。
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| 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。
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| 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。
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Report
(3 results)
Research Products
(18 results)
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[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
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