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2018 年度 実施状況報告書

運動負荷/除負荷に適応した骨格筋ミトコンドリアの超解像度顕微鏡解析

研究課題

研究課題/領域番号 18K10809
研究機関筑波大学

研究代表者

武田 紘平  筑波大学, 体育系, 特任助教 (00807349)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード骨格筋 / ミトコンドリア
研究実績の概要

骨格筋ミトコンドリアは運動や除負荷等の刺激に応じて量的・構造的に変化する。しかしながら、生体に存在するミトコンドリア構造の適応については不明である。本課題ではまず骨格筋ミトコンドリア構造を超解像度の光学顕微鏡を用いて可視化することを目的とした。マウスの長趾伸筋から単一筋線維を採取し、Mito tracker Redを用いてミトコンドリアを染色した。その後、光学顕微鏡下で筋線維を撮影し、3次元構築を行った。その結果、骨格筋線維の長軸・短軸方向にミトコンドリアが局在していることが明らかとなった。また、短軸方向のミトコンドリアはZ膜近傍に局在していた。
骨格筋ミトコンドリア構造の適応を明らかとするため、坐骨神経を切除する除神経手術をマウスに行ない、筋萎縮を惹起した。除神経手術から4, 7, 14日後に単一筋線維を光学顕微鏡下で単離して撮影を行った。その結果、術後4日後に筋線維短軸方向のミトコンドリアシグナルが消失しており、このシグナル消失は除神経手術7, 14日後でも確認された。電気顕微鏡を用いてミトコンドリアを観察したところ、Z膜近傍のミトコンドリアは消失しており、光学顕微鏡でのデータと一致していた。
今後は、ウェスタンブロット法を用いて、除神経を行った骨格筋サンプルにおけるミトコンドリアダイナミクス関連タンパク質発現量について解析を進める。また、後肢懸垂によりマウスの下肢筋群の萎縮を惹起し、ミトコンドリア構造がどのような適応を示すか検討を行う予定である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度は当初の予定通り光学顕微鏡を用いて、骨格筋ミトコンドリア構造を3次元的に可視化することができた。そして、筋萎縮実験モデル実験として除神経手術を行ない、筋萎縮に伴う骨格筋ミトコンドリア構造の適応を明らかとすることができた。

今後の研究の推進方策

今後は、除神経とは異なる筋萎縮実験モデルとして後肢懸垂を用いた実験を行ない、骨格筋ミトコンドリア構造がどのように変化するか明らかとする。

次年度使用額が生じた理由

国際学会での発表に必要な旅費を公益財団法人から助成を受けたため、残額が生じた。翌年度の物品購入費用として使用する予定である。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Effects of eicosapentaenoic acid intake on denervation-induced mitochondrial adaptation in mouse skeletal muscle2018

    • 著者名/発表者名
      Kohei Takeda, Yu Kitaoka, Koichi Watanabe, Shumpei Miyakawa, Martin R. Lindley and Tohru Takemasa
    • 雑誌名

      J Phys Fitness Sports Med

      巻: 7 ページ: 261-267

    • DOI

      10.7600/jpfsm.7.261

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] High-intensity Intermittent Swimming Training Increases Mitochondrial Dynamics Proteins in Mouse Skeletal Muscle2018

    • 著者名/発表者名
      Kohei TAKEDA, Yu KITAOKA and Tohru TAKEMASA
    • 雑誌名

      Adv. Exerc. Sports Physiol

      巻: 24 ページ: 13-16

    • 査読あり
  • [学会発表] 除神経による筋線維ミトコンドリア構造適応の超解像顕微鏡解析2018

    • 著者名/発表者名
      武田紘平、石山静葉、加藤薫、武政徹
    • 学会等名
      第73回日本体力医学会大会

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公開日: 2019-12-27  

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