プレコンディショニング運動に栄養サポートを併用した廃用性筋萎縮の予防法の開発

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22300189
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: リハビリテーション科学・福祉工学
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 藤野 英己 神戸大学, 大学院・保健学研究科, 教授 (20278998)
• 研究分担者: 石原 昭彦 京都大学, 大学院・人間環境学研究科, 教授 (90184548) ; 村上 慎一郎 姫路獨協大学, 医療保健学部, 准教授 (30454763) ; 近藤 浩代 名古屋女子大学, 家政学部, 講師 (50333183)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 筋萎縮 / 運動 / 栄養 / 抗酸化

研究概要

廃用性萎縮筋では筋細胞への栄養や酸素供給などに関与する毛細血管ネットワークも減衰する。一方、運動は廃用性萎縮筋に対して、予防効果があるが活性酸素等の酸化ストレスも増加させる。活性酸素は筋タンパク質のユビキチン化を促進させ、タンパク質分解を進行させる。この作用は運動による効果を制限しているのではないかと考えられ、活性酸素の発生やユビキチン化の抑制をすることが廃用性筋萎縮の予防に重要であると考えられる。そこで、抗酸化力の高い栄養素やユビキチン化の抑制作用を持つ栄養素を摂取することで、運動の効果を最大限に得られる方法について検証した。本研究では、抗酸化作用、細胞活性化作用等があると考えられる栄養素(アスタキサンチン,フラボノイド,ヌクレオプロテイン等)を運動や安静時に摂取することで廃用性萎縮筋(血管退行等を含む)を予防できるかどうかについて検証した。この結果、運動やタンパク質摂取は筋萎縮の量的な変化を効果的に予防し、抗酸化サプリメントは筋萎縮時の毛細血管後退、ミトコンドリア障害、筋の速筋化を抑制した。これらの結果はリハビリテーションを行う際に栄養サポートを行うことで、効果的な廃用性筋萎縮の予防を行うことが可能になることを示唆した。また、栄養素により作用が異なるために適切な摂取を要し、今後、より効果的な栄養サポートを行うための栄養素(サプリメント等)を探索して、筋萎縮予防のための包括的リハビリテーション確立を進めるためのエビデンスの構築が必要である。

研究成果

• [雑誌論文] Protective Effects of Astaxanthin on Capillary Regression in Atrophied Soleus Muscle of Rats (2013)
  • 著者名/発表者名: Kanazashi M, Okumura Y, Al-Nassan S, Murakami S, Kondo H, Nagatomo F, Fujita N, Ishihara A, Roy RR, Fujino H
  • 雑誌名: Acta Physiol 巻: 207 ページ: 405-415
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differential Effects of Astaxanthin on Oxidative Key Enzyme and Capillarization in the Deep and Superficial Layers of Unloading-induced Atrophied Muscle (2013)
  • 著者名/発表者名: N, Kondo H, Fujino H.
  • 雑誌名: J Phys Ther Sci 巻: 25 ページ: 349-353
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison of premodulated interferential and pulsed current electrical stimulation in prevention of deep muscle atrophy in rats. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tanaka M, Hirayama Y, Fujita N, Fujino H.
  • 雑誌名: J Mol Histol 巻: 44 ページ: 203-211
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of magnetic stimulation on muscle atrophy in the rat unloading hindlimb muscles (2012)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara Y, Arakawa T, Fujita N, Fujino H, Miki A.
  • 雑誌名: Bulletin Health Sciences Kobe 巻: 27 ページ: 19-26
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differences in capillary architecture, hemodynamics, and angiogenic factors in rat slow and fast plantarflexor muscle. (2012)
  • 著者名/発表者名: Fujino H, Kondo H, Murakami S, Nagatomo F, Fujita N, Takeda I, Ishihara A, Roy RR.
  • 雑誌名: Muscle Nerve 巻: 45 ページ: 242-249
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oxidative stress levels in rats depending on oxygen concentrations. (2012)
  • 著者名/発表者名: Nagatomo F, Fujino H, Kondo H, Ishihara A
  • 雑誌名: Oxid Med Cell Long 巻: 2012:381763 ページ: 5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chronic exercise training down-regulates TNF-αand atrogin-1/MAFbx in mouse gastrocnemius muscle atrophy induced by hindlimb unloading. (2012)
  • 著者名/発表者名: Saad Al-Nassan, Fujita N, Kondo H, Murakami S, Fujino H. Acta
  • 雑誌名: Histochem Cytochem 巻: 45 ページ: 343-349
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regressed three-dimensional capillary network and inhibited angiogenic factors in the soleus muscle of non-obese rats with type 2 diabetes. (2011)
  • 著者名/発表者名: Kondo H, Fujino H, Murakami S, Nagatomo F, Roy RR, Ishihara A.
  • 雑誌名: Nutrition & Metabolism 巻: 8 ページ: 77
  • 査読あり
• [雑誌論文] The combined effect of electrical stimulation and high-load isometric contraction on protein degradation pathways in muscle atrophy induced by hindlimb unloading. (2011)
  • 著者名/発表者名: Fujita N, Murakami S, Fujino H.
  • 雑誌名: J Biomed Biotechnol
  • DOI: DOI:10.1155/2011/401493
  • 査読あり
• [雑誌論文] PGC-1αand FOXO1 mRNA levels and fiber charactoristics of the soleus and plantaris muscles in rats after hindlimb unloading. (2011)
  • 著者名/発表者名: Nagatomo F, Fujino H, Kondo H, Suzuki H, Kouzaki M, Takeda I, Ishihara A.
  • 雑誌名: Histol Histopathol 巻: 26(12) ページ: 1545-1553
  • 査読あり
• [雑誌論文] The combined effect of electrical stimulation and resistance isometric contraction on muscle atrophy in rat tibialis anterior muscle. (2011)
  • 著者名/発表者名: Fujita N, Murakami S, Arakawa T, Miki A, Fujino H.
  • 雑誌名: Bosn J Basic Med Sci 巻: 11(2) ページ: 1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparision of capillary architecture between slow and fast muscles in rats using a cofocal laser scanning microscope. (2010)
  • 著者名/発表者名: Murakami S, Fujino H, Takeda I, Momota R, Kumagishi K, Ohtsuka A.
  • 雑誌名: Acta Medica Okayama 巻: 64(1) ページ: 11-18
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exercise exerts neuroprotective effects on Parkinson's disease model of rats (2010)
  • 著者名/発表者名: Tajiri N, Yasuhara T, Shingo T, Kondo A, Yuan W, Kadota T, Wang F, Baba T, Tayra JT, Morimoto T, Jing M, Kikuchi Y, Kuramoto S, Agari T, Miyoshi Y, Fujino H, Obata F, Takeda I, Furuta T, Date I.
  • 雑誌名: Brain Res 巻: 1310 ページ: 200-207
  • 査読あり
• [学会発表] Ameliorative effects of antioxidant astaxanthin on capillary regression in hindlimb unloading-induced atrophied muscle. (2012)
  • 著者名/発表者名: Fujino H, Kanazashi M, Kondo H,Murakami S, Nagatomo F, Fujita N, Ishihara A.
  • 学会等名: Integrative Biology of Exercise VI
  • 発表場所: Westminster, USA
  • 年月日: 2012-10-10
• [学会発表] Antioxidant Supplementation To Prevent The Progression Of Microangiopathy In Hindlimb Unloading-induced Atrophied Soleus Muscle In Rats. (2012)
  • 著者名/発表者名: Fujino H, Kanazashi M, Kondo H, Murakami S, Fujita N, Nagatomo F, Ishihara A.
  • 学会等名: 59th American College of Sports Medicine. Medicine & Science in Sports & Exercise. 43(5): S187
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2012-05-29
• [学会発表] Preventive effects of premodulated interferential and pulsed currents on muscle atrophy in deep layer of rat hindlimb muscle. (2012)
  • 著者名/発表者名: Tanaka M, Fujita N, Fujino H.
  • 学会等名: FASEB J March 29, 2012 26:1074.3. Experimental Biology 2012
  • 発表場所: FASEB J March 29, 2012 26:1074.3. Experimental Biology 2012
  • 年月日: 2012-04-24
• [学会発表] Three-dimensional visualization of capillary and prevention of capillary regression by antioxidant supplementation in disused skeletal muscle. (2011)
  • 著者名/発表者名: Fujino H, Kanazashi M, Kondo H, Murakami S, Nagatomo F, Fujita N, Ishihara A.
  • 学会等名: The 51th annual meeting of American society for cell biology
  • 発表場所: Denver, USA
  • 年月日: 2011-12-03
• [学会発表] Protective effects of isometric contraction using electrical stimulation on muscle atrophy. (2011)
  • 著者名/発表者名: Fujita N, Fujino H.
  • 学会等名: 16thThe World Confederation for Physical Therapy
  • 発表場所: Amsterdam, Netherlands
  • 年月日: 2011-06-20
• [学会発表] Benefical effect of nutritional support against regression of capillary network in atrophied slow muscle (2011)
  • 著者名/発表者名: Kanazashi M, Okumura Y, Fujita, Murakami S, Fujino H.
  • 学会等名: 16thThe World Confederation for Physical Therapy
  • 発表場所: Amsterdam, Netherlands
  • 年月日: 2011-06-20
• [学会発表] Capillary hemodynamics and expression of angiogenic regulators in metabolically different rat muscles. (2010)
  • 著者名/発表者名: Fujino H, Kondo H, Murakami S, Nagatomo F, Takeda I, Ishihara A, Roy RR
  • 学会等名: The 57th Annual meeting of American college of sports medicine
  • 発表場所: Boltimore, USA
  • 年月日: 2010-06-01
• [学会発表] Fiber capillary regression and endothelial cell apoptosis in the soleus muscle of hindlimb unloaded rats: role of angiogenic regulators. (2010)
  • 著者名/発表者名: Fujino H, Kondo H, Murakami S, Nagatomo F, Takeda I, Ishihara A, Roy RR
  • 学会等名: Experimental biology 2010
  • 発表場所: Anaheim, USA
  • 年月日: 2010-04-24
• [図書] 運動生理学のニューエビデンス(宮村実晴 編) (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤野英己・他 54 名
  • 総ページ数: 250-258
  • 出版者: 真興交易医書出版部(東京)
• [備考]
  • URL: http://www.research.kobe-u.ac.jp/fhs-fujino/