高エネルギーリン酸含有レベルと筋特性の調節機構の関係

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24650407
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: スポーツ科学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 大平 充宣 大阪大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (50185378)
• 研究期間 (年度): 2012
• キーワード: 骨格筋 / 可塑機構 / 遺伝子 / タンパク質 / クレアチンアナログ

研究概要

骨格筋の特性は、運動トレーニングや環境、栄養、発育β発達、老化などに伴って変化することが知られている。筋収縮のエネルギー源は、アデノシンβ3βリン酸 (ATP) であり、その産生には有酸素的および無酸素的エネルギー代謝が重要な役割を果たしているが、クレアチン含有量も顕著な影響を及ぼすことも報告されている (AJP Cell Physiol, '94; Jpn J Physiol, '94 & '95)。しかしながら、骨格筋の代謝β収縮特性に変化を誘発する詳細なメカニズムは必ずしも明らかではない。そこで、この調節メカニズムを追求するために、C57BL/6 オスマウスにクレアチンβアナログであるβ-guanidinopropionic acid (β-GPA) を経口投与し、体内クレアチン含有量を減少させた場合の後肢足底筋の特性を追求した。生後 3 週齢のマウスを任意に2群に分け、 1 群には通常の粉末飼料、他群にはその飼料に 1%濃度でβ-GPA を混入したエサを毎日同量ずつ与えた。発育に応じてエサの量は漸増したが、3 週目から 1 日 1 g/匹の一定量とした。水は自由に与えた。4 および 8 週目に体重測定後、ネンブタールの腹腔内投与による麻酔下で頸静脈より採血した。その後遠心分離し、血清中クレアチン含有量を測定した。また、足底筋を両後肢より採取し、右筋は生体内長にストレッチした状態で(液体窒素で冷却した)イソペンタン中で瞬間凍結した。これらでは、横断切片でミオシン重鎖発現を分析した。左筋では、網羅的に遺伝子発現を分析した。特に 8 週目ではクレアチン枯渇と遅筋化が顕著であったが、すでに 4 週目から遅筋化またはミトコンドリア代謝に関係する遺伝子発現が亢進した。クレアチン枯渇が筋の遅筋化を誘発することが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] HSP25 can modulate myofiber desmin cytoskeleton following the phosphorylation at Ser15 in rat soleus muscle (2012)
  • 著者名/発表者名: Kawano, F., R. Fujita, N. Nakai, M. Terada, T. Ohira, and Y. Ohira
  • 雑誌名: J. Appl. Physiol 巻: 112 ページ: 176-186
• [雑誌論文] (2012)
  • 著者名/発表者名: Arima, Y., M. Harada, D. Kamimura, J-H. Park, F. Kawano, F.E. Yull. T. Kawamoto, Y. Iwakura, U.A.K. Betz, G. Marquez, T.S. Blackwell, Y. Ohira, T. Hirano, and M. Murakami.
  • 雑誌名: Cell 巻: 148 ページ: 447-457
• [雑誌論文] Effects of mechanical over-loading on the properties of soleus muscle fibers, with or without damage, in wild type and mdx mice (2012)
  • 著者名/発表者名: Terada, M., F. Kawano, T. Ohira, N. Nakai, N. Nishimoto, and Y. Ohira
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 7 (4) ページ: e34557
• [雑誌論文] Biomedical analysis of rat body hair after hindlimb suspension for 14 days. (2012)
  • 著者名/発表者名: Terada, M., F. Kawano, N. Ishioka, A. Higashibata, H. J. Majima, T. Yamazaki, T. Watanabe-Asaka, M. Niihori, R. Nakao, S. Yamada, C. Mukai, and Y. Ohira
  • 雑誌名: Acta Astronautica 巻: 73 ページ: 23-29
• [雑誌論文] Effects of hindlimb unloading on neurogenesis in the hippocampus of newly weaned rats (2012)
  • 著者名/発表者名: Nomura, S., K. Kami, F. Kawano, Y. Oke, N. Nakai, T. Ohira, R. Fujita, M. Terada, K. Imaizumi, and Y. Ohira
  • 雑誌名: Neurosci. Lett. 巻: 509 ページ: 76-81
• [雑誌論文] Adaptation of mouse skeletal muscle to long-term microgravity in the MDS mission (2012)
  • 著者名/発表者名: Sandona, D., J.-F. Desaphy, G.M. Camerino, E. Bianchini, S. Ciciliot, D. Danieli-Betto, G. Dobrowolny, S. Furlan, E. Germinario, K. Goto, M. Gutsmann, F. Kawano, N. Nakai, T. Ohira, Y. Ohno, A. Picard, M. Salanova, G. Schiffl, D. Blottner, A. Musaro, Y. O
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 7(3) ページ: e33232
• [雑誌論文] The impact of long-term exposure to space environment on adult mammalian organisms: a study on mouse thyroid and testis. (2012)
  • 著者名/発表者名: Masini, M.A., E. Albi, C. Barmo, T. Bonfiglio, L. Bruni, L. Canesi, S. Cataldi, F. Curcio, M. D'Amora, I. Ferri, K. Goto, F. Kawano, R. Lazzarini, E. Loreti, N. Nakai, T. Ohira, Y. Ohira, S. Palmero, P. Prato, F. Ricci, L. Scarabelli, T. Shibaguchi, R. Sp
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 7(4) ページ: e35418
• [雑誌論文] Evaluation of gene, protein and neurotrophin expression in the brain of mice exposed to space environment for 91 days. (2012)
  • 著者名/発表者名: Santucci, D., F. Kawano, T. Ohira, M. Terada, N. Nakai, N. Francia, E. Alleva, L.Aloe, T. Ochiai, R. Cancedda, K. Goto,and Y. Ohira
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 7(7) ページ: e40112
• [雑誌論文] Regulation of soleus muscle properties by mechanical stress and/or neural activity. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kawano, F., N. Nakai, and Y. Ohira
  • 雑誌名: J. Phys. Fit. Sports Med 巻: 1 (1) ページ: 29-36
• [雑誌論文] Some aspects of heat stress on the plasticity of skeletal muscle cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Goto, K., Y. Ohno, A. Goto, A. Ikuta, M. Suzuki, T . Ohira, N. Tsuchiya, S. Nishizawa, T . Koya, T. Egawa, T. Sugiura, Y . Ohira, and T. Yoshioka
  • 雑誌名: J. Phys. Fit. Sports Med 巻: 1 (2) ページ: 197-204
• [雑誌論文] Control of muscle protein synthesis in response to exercise and amino acids. (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakai, N., F. Kawano, and Y. Ohira
  • 雑誌名: J. Phys. Fit. Sports Med 巻: 1 (2) ページ: 297-305
• [学会発表] Responses of gene and protein expressions in mouse neck muscle to micro- and/or hyper-gravity environment. (2012)
  • 著者名/発表者名: T omo. Ohira, T ak. Ohira, F. Kawano, H. Okabe, N. Nakai, T. Ochiai, K. Goto, Y. Ohno, R. Cancedda, and Y. Ohira
  • 学会等名: 28th Annual Meeting of the American Society for Gravitational and Space Research
  • 発表場所: New Orleans, Louisiana, U.S.A
  • 年月日: 20121128-1202
• [学会発表] Responses of rat soleus muscle to mechanical stress and /or high-energy phosphate contents. (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Okabe,T omo. Ohira, T ak. Ohira, F. Kawano, K. Goto, H.Naito, and Y. Ohira
  • 学会等名: 28th Annual Meeting of the American Society for Gravitational and Space Research.
  • 発表場所: New Orleans, Louisiana, U.S.A
  • 年月日: 20121128-1202
• [学会発表] ラット後肢筋における機械的刺激と高エネルギーリン酸レベルの関係. (2012)
  • 著者名/発表者名: 岡部洋興、大平友宇、大平宇志、河野史倫、芝口翼、後藤勝正、内藤久士、大平充宣
  • 学会等名: 第58回日本宇宙航空環境医学会大会
  • 発表場所: 豊橋商工会議所
  • 年月日: 20121115-17
• [学会発表] 重力レベルがマウス頸筋におけるタンパク質発現に及ぼす影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大平友宇、大平宇志、河野史倫、芝口翼、岡部洋興、大野善隆、須藤正道、後藤勝正、Ranieri Cancedda、大平充宣
  • 学会等名: 第58回日本宇宙航空環境医学会大会
  • 発表場所: 豊橋商工会議所
  • 年月日: 20121115-17
• [学会発表] 骨格筋の量的変化に伴う細胞内脂肪とその分布 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大平友宇、鈴木美穂、後藤亜由美、生田旭洋、大野善隆、古屋智之、西澤苑、江川達郎、杉浦崇夫、大平充宣、吉岡利忠、後藤勝正
  • 学会等名: 第67回日本体力医学会大会
  • 発表場所: 岐阜長良川国際会議場
  • 年月日: 20120914-16
• [学会発表] マウスヒラメ筋の量的変化に伴う sirtuin 発現の変化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 後藤亜由美、大野善隆、江川達郎、大平友宇、鈴木美穂、生田旭洋、西澤苑、古屋智之、杉浦崇夫、大平充宣、吉岡利忠、後藤勝正
  • 学会等名: 第67回日本体力医学会大会
  • 発表場所: 岐阜長良川国際会議場
  • 年月日: 20120914-16
• [学会発表] 骨格筋の萎縮と肥大に伴うミオシン重鎖発現と熱ショック転写因子 1 (2012)
  • 著者名/発表者名: 古屋智之、西澤苑、別府諸兄、大平充宣、吉岡利忠、杉浦崇夫、大平友宇、鈴木美穂、後藤亜由美、生田旭洋、唐柳林、江川達郎、大野善隆、後藤勝正
  • 学会等名: 第67回日本体力医学会大会
  • 発表場所: 岐阜長良川国際会議場.
  • 年月日: 20120914-16
• [学会発表] 損傷骨格筋の再生における熱ショック転写因子 1の生理学的意義 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西澤苑、古屋智之、大野善隆、江川達郎、大平友宇、鈴木美穂、後藤亜由美、生田旭洋、杉浦崇夫、大平充宣、吉岡利忠、別府諸兄、後藤勝正
  • 学会等名: 第67回日本体力医学会大会
  • 発表場所: 岐阜長良川国際会議場
  • 年月日: 20120914-16
• [学会発表] Responses of myosin heavy chain phenotypes and gene expressions in neck muscle to micro- and hyper-gravity in mice. (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomo. Ohira, Tak. Ohira, F . Kawano, T. Shibaguchi, H. Okabe, N. Nakai, T. Ochiai, K. Goto, and Y . Ohira
  • 学会等名: 12th European Life Sciences Symposium and 33rd Annual International Gravitational Physiology Meeting
  • 発表場所: Aberdeen, United Kingdom (Scotland)
  • 年月日: 20120618-22
• [学会発表] Recording of neuromuscular activities of rats in a real microgravity environment using telemetry system. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kawano, F., T. Ohira, T. Ochiai, and Y. Ohira
  • 学会等名: Next-generation suborbital researchers conference
  • 発表場所: Calif., U.S.A
  • 年月日: 20120505-08
• [学会発表] Expectation for suborbital flight as life science experiment opportunity . (2012)
  • 著者名/発表者名: Ochiai, T., H. Murase, and Y. Ohira
  • 学会等名: Next-generation suborbital researchers conference.
  • 発表場所: Calif., U.S.A
  • 年月日: 20120505-08