筋固有受容器感覚の遮断は骨格筋の可塑性を抑制するか？

• 研究課題/領域番号: 22K19722
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分59:スポーツ科学、体育、健康科学およびその関連分野
• 研究機関: 豊橋創造大学
• 研究代表者: 後藤 勝正 (山下勝正) 豊橋創造大学, 保健医療学部, 教授 (70239961)
• 研究分担者: 江川 達郎 京都大学, 人間・環境学研究科, 准教授 (00722331) ; 小林 憲太 生理学研究所, 行動・代謝分子解析センター, 准教授 (70315662)
• 研究期間 (年度): 2022-06-30 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2024年度)
• 配分額: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2024年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2023年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: muscle spindle / Golgi tendon organ / proprioceptive sense / skeletal muscle / plasticity / skeletal mucsle

研究開始時の研究の概要

本研究では、選択的に神経回路を遮断することができる革新的新技術である「逆行性遺伝子導入ベクターを利用した二重ベクターシステム」を骨格筋可塑性研究に初めて導入して、骨格筋活動に伴う筋固有受容器に由来する感覚情報が骨格筋可塑性制御における未知の生理機能を明らかにする。本研究成果は、骨格筋機能の維持・向上における運動刺激についてパラダイムシフトをもたらすと共に、骨格筋への機械的刺激であるストレッチやマッサージなどの生理学的意義の再評価に繋がると考える。

研究成果の概要

選択的に神経回路を遮断することができる革新的新技術である「逆行性遺伝子導入ベクターを利用した二重ベクターシステム」を骨格筋可塑性研究に初めて導入して、骨格筋活動に伴う筋固有受容器に由来する感覚情報が骨格筋可塑性制御における未知の生理機能を明らかにすることを目的とした。本研究により、「逆行性遺伝子導入ベクターを利用した二重ベクターシステム」における2つの基礎技術、逆行性ならびに順行性ウイルスベクターを利用した二重ベクターシステムによる骨格筋由来感覚神経の選択的遮断技術が確立できた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

健康寿命の延伸には適度な運動が有効であることから、運動刺激の重要性が再認識されている。しかし、骨格筋機能の維持向上のメカニズムには不明な点が多い。骨格筋は筋紡錘および腱器官の2つの固有受容器を持つが、長期的な骨格筋機能の適応制御における役割は不明である。骨格筋の適応変化における固有受容器由来の感覚の役割を解明するためには、本研究で確立した二重ベクターシステムによる骨格筋由来感覚神経の選択的遮断技術は不可欠なものであり、本研究の成果は今後の骨格筋研究において重要な技術であると考えている。

研究成果

• [国際共同研究] University of Minnesota Medical School(米国)
• [国際共同研究] University of Minnesota Medical School(米国)
• [雑誌論文] Effect of Oral Lactate Administration on Skeletal Muscle Mass in Mice Under Different Loading Conditions (2024)
  • 著者名/発表者名: OHNO YOSHITAKA、NAKATANI MASASHI、MATSUI YUKI、SUDA YOHEI、ITO TAKAFUMI、ANDO KOKI、YOKOYAMA SHINGO、GOTO KATSUMASA
  • 雑誌名: In Vivo 巻: 39 号: 1 ページ: 218-227
  • DOI: 10.21873/invivo.13820
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Glycative stress inhibits hypertrophy and impairs cell membrane integrity in overloaded mouse skeletal muscle (2024)
  • 著者名/発表者名: Egawa Tatsuro、Ogawa Takeshi、Yokokawa Takumi、Kido Kohei、Iyama Ryota、Zhao Haiyu、Kurogi Eriko、Goto Katsumasa、Hayashi Tatsuya
  • 雑誌名: Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle 巻: - 号: 3 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1002/jcsm.13444
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 骨格筋の可塑性制御における温熱刺激の新しい生理機能 (2024)
  • 著者名/発表者名: 後藤勝正
  • 雑誌名: 細胞 巻: 56 ページ: 554-557
• [雑誌論文] Impacts of myosin heavy chain phenotypes on recovery of leg extension force after ACL-reconstructed knee (2023)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi T、Ogura Y、Kishiro S、Kurosaka M、Yoshihara T、Kakigi R、Minakawa N、Uehara K、Suzuki T、Goto K、Niki H
  • 雑誌名: The Journal of Physical Fitness and Sports Medicine 巻: 12 号: 3 ページ: 77-85
  • DOI: 10.7600/jpfsm.12.77
  • ISSN: 2186-8123, 2186-8131
  • 年月日: 2023-05-25
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Activation of Lactate Receptor Positively Regulates Skeletal Muscle Mass in Mice (2023)
  • 著者名/発表者名: Ohno Y、Nakatani M、Ito T、Matsui Y、Ando K、Suda Y、Ohashi K、Yokoyama S、Goto K
  • 雑誌名: Physiological Research 巻: 72 ページ: 465-473
  • DOI: 10.33549/physiolres.935004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Skeletal Muscle Denervation: Sciatic and Tibial Nerve Transection Technique (2023)
  • 著者名/発表者名: Goto Katsumasa、Ohashi Kazuya
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 2460 ページ: 217-225
  • DOI: 10.1007/978-1-0716-3036-5_16
  • ISBN: 9781071630358, 9781071630365
  • 査読あり
• [雑誌論文] Responses of neuromuscular properties to unloading and potential countermeasures during space exploration missions (2022)
  • 著者名/発表者名: Ohira, T., F. Kawano, K. Goto, and Y. Ohira
  • 雑誌名: Neuroscience and Biobehavioral Reviews 巻: 136 ページ: 104617-104617
  • DOI: 10.1016/j.neubiorev.2022.104617
  • 査読あり
• [学会発表] Morphological changes in C2C12 myotubes following knockdown of mechanoreceptor Piezo1 (2025)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, M., Yogi, U., Akiyama, K., Kageyama, S., Yamada, M., Goto, A., Ohashi, K., Ito, R., Egawa, T., Kobayashi, K., Asakura, A., Goto, K.
  • 学会等名: 第130回日本解剖学会、第102回日本生理学会、第98回日本薬理学会合同大会（APPW2025）
• [学会発表] Mild hyperbaric oxygen treatment promotes skeletal muscle regeneration through AMPK (2025)
  • 著者名/発表者名: Fukunaga, T., Takemura, A., Suzuki, S., Iyama, R., Zhao, H., Fujino, R., Oba, M., Miura, S., Goto, K., Hayashi, T., Egawa, T.
  • 学会等名: 第130回日本解剖学会、第102回日本生理学会、第98回日本薬理学会合同大会（APPW2025）
• [学会発表] Prevention of skeletal muscle dysfunction via activation of primary cilia by exercise-mimetic drugs (2025)
  • 著者名/発表者名: Oba, M., Suzuki, S., Goto, K., Hayashi, T., Egawa, T.
  • 学会等名: 第130回日本解剖学会、第102回日本生理学会、第98回日本薬理学会合同大会（APPW2025）
• [学会発表] A possible physiological role of sclerostin in aging-associated skeletal muscle atrophy (2024)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, T., Yokoyama, S., Asakura, A., Goto, K.
  • 学会等名: American Physiology Summit 2024
  • 国際学会
• [学会発表] リアノジン受容体3機能抑制によるfusogenic regulatorsの発現増加と巨大筋管細胞の形成 (2024)
  • 著者名/発表者名: 伊藤理香、江川達郎、朝倉淳、後藤勝正
  • 学会等名: 第78回日本体力医学会大会
• [学会発表] 柱状散乱体の設置による音響環境が運動負荷後の交感神経活動の低下を促進する (2024)
  • 著者名/発表者名: 後藤勝正、大山宏、山下晃一、内藤久士
  • 学会等名: 第78回日本体力医学会大会
• [学会発表] スクレロスチンはサルコペニア治療の標的因子になる (2024)
  • 著者名/発表者名: 小林哲士、横山真吾、後藤勝正、仁木久照
  • 学会等名: 第39回日本整形外科学会基礎学術集会
• [学会発表] 骨格筋の概要と筋トレーニングのパラダイムシフト (2024)
  • 著者名/発表者名: 後藤勝正
  • 学会等名: 第15回日本健康運動看護学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] Ryanodine receptor 3 impacts on the expression of aminopeptidase in mammalian skeletal muscle cells during myogenic differentiation (2023)
  • 著者名/発表者名: Ito R, Yokoyama S, Ohashi K, Hagiwara A, Takeo Y, Egawa T, Asakura A, Goto K
  • 学会等名: American Physiology Summit 2023
  • 国際学会
• [学会発表] 拡散型圧力波は不動化に伴う関節可動域制限ならびに筋萎縮からの回復を促進する (2023)
  • 著者名/発表者名: 横山真吾，塚田晋太朗，水谷仁一，後藤勝正
  • 学会等名: SHOCK WAVE JAPAN 2023
• [学会発表] スクレロスチンが骨格筋に及ぼす影響 (2023)
  • 著者名/発表者名: 小林哲士，横山真吾，後藤勝正，仁木久照
  • 学会等名: 第38回日本整形外科学会基礎学術集会
• [学会発表] 間欠的な高二酸化炭素分圧環境への曝露が骨格筋細胞の成長に及ぼす影響 (2023)
  • 著者名/発表者名: 横田裕平，小寺紫雲，櫻井隆太郎，鈴木星矢，山下創大，山本竜矢，大橋和也，萩原ありさ，後藤勝正
  • 学会等名: 第69回日本宇宙航空環境医学会大会
• [学会発表] 終末糖化産物AGEsによるマウス骨格筋細胞膜脆弱化の誘導 (2023)
  • 著者名/発表者名: 江川達郎，小川岳史，木戸康平，横川拓海，後藤勝正，林達也
  • 学会等名: 第69回日本宇宙航空環境医学会大会
• [学会発表] 新規運動抵抗性因子としてのメチルグリオキサールの可能性 (2023)
  • 著者名/発表者名: Egawa, T., Ogawa, T., Kido, K., Yokokawa, T., Goto, K., Hayashi, T.
  • 学会等名: 日本生理学会 第100回記念大会
• [学会発表] Abnormal differentiation of C2C12 myoblasts due to low expression level of ryanodine receptor 3 (2023)
  • 著者名/発表者名: Ito, R., Yokoyama, S., Ohashi, K., Hagiwara, A., Takeo, Y., Egawa, T., Asakura, A., Goto, K.
  • 学会等名: 日本生理学会 第100回記念大会
• [学会発表] 胃－骨格筋間コミュニケーションの可能性－胃抑制性ペプチドによるC2C12筋管細胞の自動拍動－ (2022)
  • 著者名/発表者名: 後藤勝正，横山真吾，大橋和也，萩原ありさ，青島惠，伊藤理香，江川達郎，朝倉淳
  • 学会等名: 第77回日本体力医学会大会
• [学会発表] 抑制性ペプチドはマウスヒラメ筋の廃用性筋萎縮ならびに速筋化を軽減する― 蛍光免疫染色を用いた検討 ― (2022)
  • 著者名/発表者名: 横山真吾，大橋和也，萩原ありさ，伊藤理香，後藤勝正
  • 学会等名: 第77回日本体力医学会大会
• [学会発表] 糖化ストレスは物理的負荷に伴う筋細胞膜損傷を増幅させる (2022)
  • 著者名/発表者名: 江川達郎，小川岳史，木戸康平，横川拓海，後藤勝正，林達也
  • 学会等名: 第77回日本体力医学会大会
• [備考] 豊橋創造大学大学院健康科学研究科生体機能学分野
  • URL: https://sozo-ac.com/professor/goto_katsumasa/index.html