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1.低栄養状態におけるロイシンの作用
ラットに無タンパク質食を1週間自由摂取させると後肢筋重量は減少したが、それに1.5%のロイシンを添加した食餌を与えると骨格筋量の減少は抑制された。このときの筋原線維タンパク質の分解速度を3-メチルヒスチジン放出速度を新たに開発した動静脈濃度差法で測定したところ、ロイシンの投与で有意に減少した。骨格筋タンパク質の合成速度は両者で変化は認められなかった。ユビキチン-プロテアソーム系の活性やユビキチンリガーゼの発現の減少はなく、オートファジーの律速となるオートファゴソーム形成の調節タンパク質であるLC3-IからLC3-IIへの変換が抑制されたことを見いだした。これは、分解の抑制がオートファージー-リソソーム系で行われていることを示唆している。
2.6時間ごとのロイシンの摂取が合成と分解に及ぼす影響
20%カゼイン食で飼育しているラットを18時間絶食させ、ロイシンを6時間ごとに2回67.5mg/100g体重ずつ経口投与した。3-メチルヒスチジンの放出速度から測定した分解速度は、投与1時間後から減少し6時間後まで減少が続き、2回目の投与でさらに減少した。合成の指標となるS6K1のリン酸化は投与1時間後だけ促進された。以上の結果から、低栄養というストレス時において骨格筋タンパク質の増減は、合成よりむしろ分解で調節され、それを制御することで骨格筋の萎縮抑制できることが明らかになった。
3.廃用性筋萎モデルにおけるロイシンの効果
10%カゼインあるいはそれにロイシンを1%添加した食餌を摂取させたラットの後肢をギプスで固定し、分解を評価した結果、固定により増加した分解をロイシンは抑制し、ユビキチンリガーゼ遺伝子発現にも影響を与えることを明らかにした。
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