骨格筋のミトコンドリア制御に関する研究

• 研究課題/領域番号: 19K11433
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分59020:スポーツ科学関連
• 研究機関: 福島大学
• 研究代表者: 安田 俊広 福島大学, 人間発達文化学類, 教授 (50323184)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 骨格筋 / ミトコンドリア / PGC-1α / 筋収縮 / 体液性因子 / 褐色脂肪細胞 / エピネフリン / CREB

研究開始時の研究の概要

骨格筋のミトコンドリアの増加は，持久的能力を向上させるだけでなく，脂質代謝の亢進など代謝疾患の予防にも関与している．しかし，ミトコンドリアの増加を引き起こすメカニズムについては不明な点が多い．ミトコンドリアの増減には骨格筋の収縮活動という局所因子と交感神経活動の亢進といった体液性因子の２つが関与すると考えられている．これまでの先行研究の結果から考えると，これら２つの因子が相互に関係しあってミトコンドリアの増減を引き起こしている可能性があるが，その関与の仕方については不明な点が多い．そこで本研究は，様々な条件下での２つの因子を検討することで，骨格筋のミトコンドリア制御のメカニズムの解明を目指す

研究成果の概要

骨格筋のミトコンドリアの増加を引き起こすメカニズムについて明らかにするため，筋の収縮活動という局所因子と交感神経活動の亢進といった体液性因子の2つの影響について検討した.まずラットにノルエピネフリンを注射し，交感神経活動とミトコンドリア関連タンパク質を測定した.その結果，骨格筋では交感神経活動の亢進は，ミトコンドリアの増加への影響がないか極めて弱いことが分かった. 次に運動によるミトコンドリアの増加に対して，プロプラノロールはその増加を抑制しないことも明らかとなった．これら結果から骨格筋のミトコンドリアの増加には骨格筋の収縮活動が重要であり，体液性因子の関与は少ないものと考えられる.

研究成果の学術的意義や社会的意義

骨格筋のミトコンドリアの増加は持久性能力の向上や脂質代謝亢進を引き起こすため，骨格筋のミトコンドリアの増減メカニズムを明らかにすることは持久性競技種目におけるパフォーマンスの向上や代謝疾患の予防のために極めて重要である．先行研究では交感神経活動がミトコンドリアバイオジェネシスに重要な働きをしているという論文が発表されているが，本研究の成果はその成果と異なるものであった．本研究の結果は筋力の適応はトレーニングをした部位にのみ現れるというトレーニングの特異性の原理を裏付けるものであり，ミトコンドリアを増加させるためのトレーニング方法を考える上で重要な情報を提供している．