筋収縮時のミトコンドリア活性化に対する酸素輸送担体の分子相互作用の解明

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23300237
• 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: スポーツ科学
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 増田 和実 金沢大学, 人間科学系, 教授 (50323283)
• 連携研究者: 高倉 久志 同志社大学, スポーツ健康科学部, 助教 (20631914) ; 岩中 伸壮 立命館大学, グローバル イノベーション研究機構, 研究員(博士研究員) (80584002) ; 橋本 健志 立命館大学, スポーツ健康科学部, 准教授 (70511608) ; 早野 俊哉 立命館大学, 生命科学部, 教授 (90332303) ; 花井 淑晃 名古屋工業大学, 工学研究科, 准教授 (50360730) ; 加藤 将夫 金沢大学, 薬学系, 教授 (30251440)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 筋細胞 / 運動 / 代謝 / ミトコンドリア / ミオグロビン / 相互作用

研究概要

本研究では骨格筋内の酸素貯蔵体として知られているミオグロビン（Ｍｂ）とミトコンドリアとの直接的相互作用について、個体・細胞レベルの生理学・細胞生物学的解析によってその機序を明らかにしようとした。実験の結果、Ｍｂがミトコンドリア近傍、およびミトコンドリア内にも存在していた。さらに、ミトコンドリア内のＭｂが呼吸鎖複合体に相互作用している可能性や、Ｍｂの多寡がミトコンドリアの酸素消費率が上昇する可能性を示唆した。本研究の結果は筋細胞内のＭｂがミトコンドリアの呼吸機能に直接的に影響することを示唆すると共に、Ｍｂの生理機能についての新たな展開を生む契機となった。

研究成果

• [雑誌論文] 膜透過処理による骨格筋ミトコンドリア呼吸活性の定量化と異なる筋線維タイプにおける酸素消費速度の比較 (2014)
  • 著者名/発表者名: 澤本加那子, 山田達也, 蔭地野稔, 石澤里枝, Hamidie DR Ronald, 新田咲, 増田和実
  • 雑誌名: 北陸体育学会紀要 巻: 50 ページ: 7-18
• [雑誌論文] Reply to Pancheva, Panchev, and Pancheva [Letter to the editor] (2013)
  • 著者名/発表者名: Masuda K, Yamada T and Jue T
  • 雑誌名: J Appl Physiol 巻: 115 ページ: 151
• [雑誌論文] Role of myoglobin in regulating respiration during muscle contraction (2013)
  • 著者名/発表者名: Masuda K, Yamada T, Ishizawa R and Takakura H
  • 雑誌名: J Physical Fitness Sports Med 巻: 2(Review) ページ: 9-16
• [雑誌論文] Interaction between myoglobin and mitochondria in rat skeletal muscle (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamada T, Furuichi Y, Takakura H, Hashimoto T, Hanai Y, Jue T and Masuda K
  • 雑誌名: J Appl Physiol 巻: 114 ページ: 490-497
• [雑誌論文] 末梢循環と筋細胞 (2012)
  • 著者名/発表者名: 増田和実
  • 雑誌名: 体育の科学 巻: 62(Review) ページ: 273-278
• [雑誌論文] Effects of muscle temperature on muscle oxygenation kinetics during contraction (in English) (2011)
  • 著者名/発表者名: Takakura H, Yamada T, Furuichi Y, Iwanaka N and Masuda K
  • 雑誌名: 北陸体育学会紀要 巻: 47 ページ: 11-19
• [学会発表] 持久性トレーニング期間中のミトコンドリアの融合/分裂関連タンパク質の量的変化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 番場瞳, 山田達也, 石澤里枝, Hamidie DR Ronald, 増田和実
  • 学会等名: 平成25年度北陸体育学会大会
  • 発表場所: 石川県政記念しいのき迎賓館, 石川
  • 年月日: 2014-03-23
• [学会発表] 中鎖脂肪酸によるミトコンドリア生合成の分子機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石澤里枝, 山田達也, Hamidie DR Ronald, 新田咲, 増田和実
  • 学会等名: 第68回日本体力医学会大会
  • 発表場所: 日本教育会館, 東京
  • 年月日: 2013-09-21
• [学会発表] 持久的トレーニングが筋細胞内酸素運搬タンパクを増加させる分子機序の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高倉久志, 増田慎也, 加藤久詞, 田中剛貴, 岩中伸壮, 井澤鉄也, 増田和実
  • 学会等名: 第68回日本体力医学会大会
  • 発表場所: 日本教育会館, 東京
  • 年月日: 2013-09-21
• [学会発表] 骨格筋ミトコンドリアへの酸素供給に対するミオグロビンの貢献の可能性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 増田和実
  • 学会等名: 第21回日本運動生理学会大会
  • 発表場所: 東京国際大学, 埼玉
  • 年月日: 2013-07-27
• [学会発表] Effects of medium-chain fatty acids on PGC-1α and PPARδ protein in L6 muscle cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Ishizawa R, Yamada T, Nitta S, Masuda K
  • 学会等名: American College of Sports Medicine 60th Annual Meeting
  • 発表場所: Indianapolis, IN, USA
  • 年月日: 2013-05-30
• [学会発表] Interaction of mitochondrial proteins with myoglobin in C2C12, mouse skeletal muscle cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamada T, Iwanaka N, Hashimoto T, Jue T, Masuda K
  • 学会等名: American College of Sports Medicine 60th Annual Meeting
  • 発表場所: Indianapolis, IN, USA
  • 年月日: 2013-05-30
• [学会発表] 発育期における骨格筋ミオグロビンの生合成とミトコンドリアへの相互作用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 蔭地野稔, 山田達也, 石澤里枝, 新田咲, 増田和実
  • 学会等名: 平成24年度北陸体育学会大会
  • 発表場所: 石川県政記念しいのき迎賓館, 石川
  • 年月日: 2013-03-24
• [学会発表] 骨格筋におけるミオグロビンがミトコンドリア呼吸活性に及ぼす影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 澤本加那子, 蔭地野稔, 新田咲, 石澤里枝, 山田達也, 増田和実
  • 学会等名: 平成24年度北陸体育学会大会
  • 発表場所: 石川県政記念しいのき迎賓館, 石川
  • 年月日: 2013-03-24
• [学会発表] 骨格筋ミトコンドリア呼吸能力に対するミオグロビンの空間的・生理学的な関連性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高倉久志, 蔭地野稔, 山田達也, 増田和実
  • 学会等名: 第67回日本体力医学会大会
  • 発表場所: 長良川国際会議場, 岐阜
  • 年月日: 2012-09-14
• [学会発表] 筋細胞内におけるミトコンドリアと酸素結合タンパクの共局在 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山田達也, 岩中伸壮, 橋本健志, 早野俊哉, 増田和実
  • 学会等名: 第67回日本体力医学会大会
  • 発表場所: 長良川国際会議場, 岐阜
  • 年月日: 2012-09-14
• [学会発表] Effects of endurance training and immobilization on the localization of myoglobin in skeletal muscle (2012)
  • 著者名/発表者名: Takakura H, Yamada T, Furuichi Y, Ojino M, Iwanaka N, Jue T, Masuda K
  • 学会等名: American College of Sports Medicine 59th Annual Meeting
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 2012-05-29
• [学会発表] Interaction of mitochondria and oxygen binding protein in L6, rat skeletal muscle cell line (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamada T, Iwanaka N, Furuichi Y, Kato Y, Hashimoto T, Jue T, Masuda K
  • 学会等名: American College of Sports Medicine 59th Annual Meeting
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 2012-05-29
• [学会発表] 骨格筋細胞の有酸素性代謝関連タンパク質発現に対する脂肪酸添加の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 奥星也, 古市泰郎, 蔭地野稔, 石澤里枝, 岩中伸壮, 増田和実
  • 学会等名: 平成23年度北陸体育学会大会
  • 発表場所: 石川県政記念しいのき迎賓館, 石川
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] 骨格筋ミトコンドリアと筋特異的タンパク質の相互作用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山田達也, 岩中伸壮, 古市泰郎, 高倉久志, 蔭地野稔, 石澤里枝, 増田和実
  • 学会等名: 平成23年度北陸体育学会大会
  • 発表場所: 石川県政記念しいのき迎賓館, 石川
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] 低酸素時における筋酸素摂取量と細胞内外酸素濃度較差との関連性について (2011)
  • 著者名/発表者名: 蔭地野稔, 高倉久志, 山田達也, 岩中伸壮, 岩瀬敏, 増田和実
  • 学会等名: 第18回医用近赤外線分光法研究会
  • 発表場所: 長良川国際会議場, 岐阜
  • 年月日: 2011-10-22
• [学会発表] NIRS を用いた筋細胞内酸素ダイナミクスの評価. (Workshop : 体力医学分野での近赤外分光装置の応用, オーガナイザー : 三浦哉, 増田和実) (2011)
  • 著者名/発表者名: 増田和実
  • 学会等名: 第66回日本体力医学会大会
  • 発表場所: 海峡メッセ下関, 山口
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] 身体活動水準の変化がミオグロビンとミトコンドリアの共局在性に及ぼす影響について (2011)
  • 著者名/発表者名: 高倉久志, 古市泰郎, 山田達也, 蔭地野稔, 岩中伸壮, 岩瀬敏, 増田和実
  • 学会等名: 第66回日本体力医学会大会
  • 発表場所: 海峡メッセ下関, 山口
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] 低酸素環境下の筋酸素摂取応答に対するミオグロビン結合酸素の貢献 (2011)
  • 著者名/発表者名: 蔭地野稔, 高倉久志, 増田和実
  • 学会等名: 第19回日本運動生理学会大会
  • 発表場所: 徳島大学, 徳島
  • 年月日: 2011-08-25
• [学会発表] Mb機能阻害がミトコンドリアとの相互作用に及ぼす影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山田達也, 古市泰郎, 高倉久志, 蔭地野稔, 増田和実
  • 学会等名: 第19回日本運動生理学会大会
  • 発表場所: 徳島大学, 徳島
  • 年月日: 2011-08-25
• [学会発表] Interaction of myoglobin with mitochondria in skeletal muscles (2011)
  • 著者名/発表者名: Masuda K, Yamada T, Furuichi Y, Takakura H, Hashimoto T, Hanai Y, Jue T
  • 学会等名: European College of Sport Science 16th Annual Congress
  • 発表場所: Liverpool, UK
  • 年月日: 2011-07-06
• [学会発表] Effects of endurance training and immobilization on intracellular oxygen dynamics during muscle contraction (2011)
  • 著者名/発表者名: Takakura H, Yamada T, Furuichi Y, Ojino M, Iwase S, Jue T, Masuda K
  • 学会等名: European College of Sport Science 16th Annual Congress
  • 発表場所: Liverpool, UK
  • 年月日: 2011-07-06
• [学会発表] Muscle oxygen consumption is regulated by oxygen gradient during contraction with hypoxic perfusion (2011)
  • 著者名/発表者名: Ojino M, Takakura H, Jue T, Iwase S and Masuda K
  • 学会等名: American College of Sports Medicine 58th Annual Meeting
  • 発表場所: Denver, CO, USA
  • 年月日: 2011-06-01
• [学会発表] Effect of endurance training on the O_2 release rate and localization of myoglobin (2011)
  • 著者名/発表者名: Takakura H, Yamada T, Furuichi Y, Ojino M, Iwanaka N, Iwase S, Jue T and Masuda K
  • 学会等名: American College of Sports Medicine 58th Annual Meeting
  • 発表場所: Denver, CO, USA
  • 年月日: 2011-06-01
• [学会発表] Interaction of mitochondria and oxygen binding protein in skeletal muscles (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamada T, Furuichi Y, Takakura H, Hashimoto T, Hanai Y, Jue T and Masuda K
  • 学会等名: American College of Sports Medicine 58th Annual Meeting
  • 発表場所: Denver, CO, USA
  • 年月日: 2011-06-01
• [図書] Intracellular oxygen dynamics observed by NIRS during skeletal muscle contraction. In Application of Near Infrared Spectroscopy in Biomedicine, (Series: Handbook of Modern Biophysics, Vol. 4, Jue T & Masuda K Eds) (2013)
  • 著者名/発表者名: Masuda K
  • 出版者: Springer, New York
• [図書] ミトコンドリアとミオグロビン. In 身体運動と呼吸・循環機能 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高倉久志, 増田和実
  • 総ページ数: 162-167
  • 出版者: (株)真興交易, 東京
• [図書] エネルギーを決める要素. Inスポーツ・運動生理学概論(山地啓司, 大築立志, 田中宏暁 編著) (2011)
  • 著者名/発表者名: 増田和実
  • 総ページ数: 106-119
  • 出版者: (株)明和出版, 東京
• [備考] 金沢大学運動生理学研究室Website
  • URL: http://www.ed.kanazawa-u.ac.jp/~masuda/index.html
• [備考] 北陸体育学会優秀研究奨励賞, 受賞演題 : 澤本加那子, 蔭地野稔, 新田咲, 石澤里枝, 山田達也, 増田和実 : 骨格筋におけるミオグロビンがミトコンドリア呼吸活性に及ぼす影響. 平成24年度北陸体育学会大会, 平成25年3月 受賞等
• [備考] 北陸体育学会優秀研究奨励賞, 受賞演題 : 蔭地野稔, 高倉久志, 古市泰郎, 山田達也, 岩中伸壮, 増田和実 : L-カルニチンを用いた骨格筋ミトコンドリア呼吸活性の測定. 平成23年度北陸体育学会大会, 平成24年3月 受賞等