2018 年度実施状況報告書

筋肥大時に骨格筋の成長ホルモンに対する反応性は低下するのか

研究課題

研究課題/領域番号	18K10814
研究機関	名古屋工業大学
研究代表者	花井淑晃名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50360730)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード	筋肥大 / GH / GH受容体 / IGF-1
研究実績の概要	本研究課題は、従来より多く検討されてきている、運動時の内分泌ホルモンによる運動適応の調節機構において、中枢性、あるいは抹消で生じるリガンドレベルの変化が運動適応に関与するメカニズムに対して、組織側の受容体の発現レベルが調節を受けて、リガンドに対する反応性の変化を介して運動適応に貢献する可能性をさぐるというものである。本研究で対象としてる成長ホルモンは、運動時に生じる急性分泌については骨格筋組織の同化作用への貢献は低いと考えられているが、骨格筋組織の同化因子であるIGF-1の発現調節能を持つことから、IGF-1の発現調節を介した作用に注目が集まっている。我々は以前の研究において、ラットの代償性肥大モデルで骨格筋において肥大初期（2〜4日）の時点でGH受容体の遺伝子発現が低下する減少を観察したが、GH受容体発現を低下させるメカニズムや、その生理的意義、筋肥大への貢献については未だ明らかとなっていない。本年度の研究では、GH受容体が筋肥大時に急性の調節を受ける因子として骨格筋の収縮活動を想定し、麻酔下での電気刺激による収縮活動後の骨格筋におけるGH受容体遺伝子発現の変化を課題としていた。しかしながら、本年度については収縮実験の準備が整わず、本実験を実施することができなかった。現状は予備的な分析として、同様の筋収縮モデルによって筋収縮を処置した後の骨格筋サンプルの提供を受け、その分析にとりかかっているところである。
現在までの達成度 (区分)	現在までの達成度 (区分) 4: 遅れている理由本研究課題の進捗状況については自己点検において「遅れている」との評価とした。2018年度内に実施予定であった急性の高強度筋収縮モデルを用いたGH受容体遺伝子発現の急性調節の可能性の検討については、実験自体を実施することができなかった。自身で実験動物を購入しての実験の実施ができなかった理由については、本実験を実施するための人員の配置の都合が様々な理由でつけることができなかったことが大きいが、今年度については、この点については全て解消済みである。ゆえに今年度の実験予定については、本来、今年度に検討する予定であった、下垂体摘除ラットに対する片脚の代償性筋肥大モデルを用いたGH投与に対する反応性の実験とともに、昨年度実施できなかった筋収縮モデルの実験についても実施する予定である。現在の実験のための準備状況としては、実験手法の確立、分析のための試薬、備品の準備や、遺伝子発現の解析方法についての準備状況については完了しており、必要な試薬等の購入も昨年度の予算で完了している。ただ、筋収縮実験においては、処置する収縮強度と、遺伝子発現が変化するタイムコースの２つの変数を確定する必要があること、また、代償性肥大モデルに対するGH投与実験においては、これまでの検討では少し肥大の程度が低かったことから、より確実な代償性肥大処置を行うための情報収集の必要があること、以上のことについては予備試験の必要がある可能性がある。
今後の研究の推進方策	今年度の実施計画については、昨年度、実施することができなかった急性の高強度の骨格筋収縮活動後の時間経過において、収縮筋におけるGH受容体遺伝子の発現レベルが調整されるか否かを確認する実験を実施する。実験は麻酔下で行い、片脚をコントロール脚として、反対側の脚の腓腹筋に電極を設置し、電気刺激装置を用いて腓腹筋に収縮活動を惹起する。刺激後、遺伝子発現の変化が生じる可能性のある経過時間ごとに筋をサンプリングし、GH受容体mRNAの発現レベルの変化を評価する。加えて、本年度に実施予定となっていた片脚の腓腹筋の腱切除による足底筋、ヒラメ筋に対する代償性肥大モデルを用いたGH投与時のIGF-1発現の変化モデルの実験を実施する。内因性のGHの作用や他の下垂体ホルモンの作用を排除するために下垂体を外科的に切除したラットを使用し、これまでの研究で明らかになっている外科手術処置後4日の時点でGHを投与し、その後の時間経過において筋サンプルの採取を行い、骨格筋でのIGF-1の遺伝子発現を評価し、筋肥大時のGH受容体発現レベルの低下が、骨格筋のGHに対する反応性に貢献している可能性について検討をおこなう。現状で課題となっているのは筋収縮実験においては、処置する収縮強度と、遺伝子発現が変化するタイムコースの２つの変数を確定する必要があることで、これらの点については予備試験が必要である。代償性肥大モデルに対するGH投与実験においては、これまでの検討では少し肥大の程度が低かったことから、より確実な代償性肥大処置を行うための情報収集の必要がある。
次年度使用額が生じた理由	昨年度に実施する予定であった実験を実施することができず、本年度に繰り越したため