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筋構造ー収縮力相関における微小管の役割

研究課題

研究課題/領域番号 20K11368
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
研究機関順天堂大学

研究代表者

小林 琢也  順天堂大学, 医学部, 助教 (60468585)

研究分担者 茅 元司  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (00422098)
渡邊 大輝  広島大学, 人間社会科学研究科(総), 助教 (30823281)
呉林 なごみ  順天堂大学, 医学部, 客員准教授 (50133335)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード骨格筋 / 微小管 / 粘弾性 / 衝撃耐性 / イメージング / 筋収縮 / 筋挫傷
研究開始時の研究の概要

骨格筋はその特異な筋構造に由来する収縮力を発揮する事で、運動器としての役割を果たしている。さらに、体外からの外力に抗して身体を防御している。骨格筋は身体にとって力強い器官であるが、常に損傷の危険に晒されているため、筋構造の力学的安定性は筋機能に必須である。「筋構造―収縮力相関」の構成要素はかなりの範囲で分かってきているが、微小管の「筋構造―収縮力相関」への寄与はほとんどわかっていない。本研究では骨格筋に負荷を与えながら、そこに微小管作用薬を投与し、収縮力計測と筋構造イメージングを組み合わせることで「筋構造―収縮力相関」における微小管の寄与を定量的に解明することを目的とする。

研究成果の概要

本研究は骨格筋の収縮機能における微小管の役割を明らかにする目的で行われた。この目的のため、張力計測と筋イメージングを同時計測する装置の開発を行った。外力変形を行うステッピングモーターの組み込みと可動式顕微鏡の構築を行い、ノイズの少ない高精度な収縮力・変形応力計測を実現した。またイメージングにおける励起光波長と励起光照射方法の検討により、反復収縮や伸展変形時の光ダメージや背景光ノイズを大幅に低減し、筋繊維内部を可視化しながら張力計測を行う事に成功した。また本装置を用いて微小管が骨格筋の完全強縮の強度や変形応力緩和時間と関係する事が明らかになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果は張力計測とイメージングの同時計測法の確立および微小管の骨格筋粘弾性への寄与の解明という二つの点である。前者は異なる計測方法を同一時間軸で行うための技術開発である。近年の生命科学研究においては、生物システムの多要素的理解や分子・細胞・個体間の階層横断的理解が求められているが、生きた筋組織の多元的計測はその両者に貢献するものである。また、骨格筋粘弾性における微小管の寄与を示した事は骨格筋研究に新たな視点を提供することになった。これは筋の衝撃耐性や運動性能の理解に繋がるため、トレーニング法、マッサージ療法やスポーツウェア開発などの身体運動諸分野に波及するものである。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Novel Calmodulin Variant p.E46K Associated With Severe Catecholaminergic Polymorphic Ventricular Tachycardia Produces Robust Arrhythmogenicity in Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocytes.2023

    • 著者名/発表者名
      Gao J, Makiyama T, Yamamoto Y, Kobayashi T, Aoki H, Maurissen TL, Wuriyanghai Y, Kashiwa A, Imamura T, Aizawa T, Huang H, Kohjitani H, Nishikawa M, Chonabayashi K, Fukuyama M, Manabe H, Nakau K, Wada T, Kato K, Toyoda F, Yoshida Y, Makita N, Woltjen K, Ohno S, Kurebayashi N, Murayama T, Sakurai T, Horie M, Kimura T.
    • 雑誌名

      Circulation: Arrhythmia and Electrophysiology

      巻: 16 号: 3 ページ: 9999-9999

    • DOI

      10.1161/circep.122.011387

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 新規1型リアノジン受容体阻害薬の筋疾患に対する治療効果2022

    • 著者名/発表者名
      Yamazawa Toshiko、Kobayashi Takuya、Kurebayashi Nagomi、Murayama Takashi
    • 雑誌名

      日本薬理学雑誌

      巻: 157 号: 1 ページ: 15-22

    • DOI

      10.1254/fpj.21068

    • NAID

      130008138777

    • ISSN
      0015-5691, 1347-8397
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A novel RyR1-selective inhibitor prevents and rescues sudden death in mouse models of malignant hyperthermia and heat stroke2021

    • 著者名/発表者名
      Yamazawa Toshiko、Kobayashi Takuya、Kurebayashi Nagomi、Konishi Masato、Noguchi Satoru、Inoue Takayoshi、Inoue Yukiko U.、et al.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 号: 1 ページ: 4293-4293

    • DOI

      10.1038/s41467-021-24644-1

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The Ryanodine Receptor as a Sensor for Intracellular Environments in Muscles2021

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Takuya、Kurebayashi Nagomi、Murayama Takashi
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 22 号: 19 ページ: 10795-10795

    • DOI

      10.3390/ijms221910795

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] The effects of microtubule depolymerization on muscular viscoelastic properties.2023

    • 著者名/発表者名
      T Kobayashi, N Kurebayashi, Murayama, T Sakurai, M Kaya
    • 学会等名
      The 5th Rocky Mountain Muscle Symposium
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 骨格筋の粘弾性における微小管の役割2023

    • 著者名/発表者名
      小林 琢也, 茅 元司,呉林 なごみ, 村山 尚, 櫻井 隆
    • 学会等名
      第61回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 骨格筋のしなやかさ~粘弾性に寄与する微小管~2023

    • 著者名/発表者名
      小林 琢也
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 微小管脱重合薬により骨格筋の粘弾性は変化する2022

    • 著者名/発表者名
      小林 琢也, 村山 尚, 呉林 なごみ
    • 学会等名
      第60回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 発熱する骨格筋、イオンチャネルの暴走2022

    • 著者名/発表者名
      小林琢也
    • 学会等名
      第11回分子モーター討論会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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