ヒト生体における骨格筋ミトコンドリア機能測定法の開発

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25882041
• 研究機関: 立命館大学
• 研究代表者: 菅 唯志 立命館大学, 立命館グローバル・イノベーション研究機構, 研究員 (30708673)
• 研究期間 (年度): 2013-08-30 – 2015-03-31
• キーワード: 骨格筋 / ミトコンドリア機能 / 磁気共鳴分光法 / 近赤外分光法 / 運動 / 加齢 / 糖尿病

研究実績の概要

骨格筋ミトコンドリア機能は，生理的または病的な刺激に反応して従属的に変化するが，これをヒト生体において非侵襲的に評価する有効な方法はない．本研究は，磁気共鳴分光法（MRS）と近赤外分光法（NIRS）を併用することにより，ヒト生体における非侵襲的な骨格筋ミトコンドリア機能測定法を開発することを目的とした．
本研究の骨格筋ミトコンドリア機能測定法は，MRSとNIRSを併用して下肢を15分間にわたって虚血にした際のMRSから得られるクレアチンリン酸（PCr）とNIRSから得られる酸素化ヘモグロビン（oxy Hb）の変化を解析し，ATPおよび酸素代謝を推定するとともに，それらの結合均衡能を捉えようとするものであった．
健常若年者を対象にMRSおよびNIRSを用いて，15分間の下肢虚血中の下腿筋のPCrおよびoxy Hb濃度の変化を測定した．その結果，PCrおよびoxy Hb濃度の最大減少速度は，非運動鍛錬者に比較して運動鍛錬者において顕著に大きかったが，結合均衡能は，両群間に顕著な違いを認めることができなかった．
本研究において，骨格筋ミトコンドリア機能の指標として開発した結合均衡能は，P/O比に相当するものである．P/O比は，運動トレーニングや加齢あるいは慢性疾患によって変化するという報告と変化しないとする報告が散見する．申請書らの疾患モデル動物を用いた解析では（J Appl Physiol, 2013），健常マウスと肥満マウスの骨格筋ミトコンドリアにおけるP/O比に顕著な違いは認めらなかった．また，運動トレーニングを施行してもP/O比は変化しないとする報告もある．したがって，本研究のヒト骨格筋の非侵襲的な解析から，骨格筋ミトコンドリア酵素活性の増加によって（Endocrinology 2014），ATPおよび酸素代謝は亢進するが，結合均衡能は変化しないことが示唆された．

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Ischemic preconditioning accelerates muscle deoxygenation dynamics and enhances exercise endurance during the work-to-work test (2015)
  • 著者名/発表者名: Kido K, Suga T, Tanaka D, Honjo T, Homma T, Fujita S, Hamaoka T, Isaka T
  • 雑誌名: Physiological Reports 巻: 3 ページ: e12395
  • DOI: doi: 10.14814/phy2.12395
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Intramyocellular lipid is increased in the skeletal muscle of patients with dilated cardiomyopathy with lowered exercise capacity. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirabayashi K, Kinugawa S, Yokota T, Takada S, Fukushima A, Suga T, Takahashi M, Ono T, Morita N, Omokawa M, Harada K, Oyama-Manabe N, Shirato H, Matsushima S, Okita K, Tsutsui H
  • 雑誌名: International Journal of Cardiology 巻: 176 ページ: 1110-1112
  • DOI: doi: 10.1016/j.ijcard.2014.07.113.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pioglitazone ameliorates the lowered exercise capacity and impaired mitochondrial function of the skeletal muscle in type 2 diabetic mice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Takada S, Hirabayashi K, Kinugawa S, Yokota T, Matsushima S, Suga T, Kadoguchi T, Fukushima A, Homma T, Mizushima W, Masaki Y, Furihata T, Katsuyama R, Okita K, Tsutsui H
  • 雑誌名: European Journal of Pharmacology 巻: 740 ページ: 690-696
  • DOI: doi: 10.1016/j.ejphar.2014.06.008.
  • 査読あり
• [雑誌論文] (Pro)renin receptor in skeletal muscle is involved in the development of insulin resistance associated with postinfarct heart failure in mice (2014)
  • 著者名/発表者名: Fukushima A, Kinugawa S, Takada S, Matsushima S, Sobirin MA, Ono T, Takahashi M, Suga T, Homma T, Masaki Y, Furihata T, Kadoguchi T, Yokota T, Okita K, Tsutsui H
  • 雑誌名: American Journal of Physiology Endocrinology and Metabolism 巻: 307 ページ: E503-E514
  • DOI: doi: 10.1152/ajpendo.00449.2013.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Combination of exercise training and diet restriction normalizes limited exercise capacity and impaired skeletal muscle function in diet-induced diabetic mice (2014)
  • 著者名/発表者名: Suga T, Kinugawa S, Takada S, Kadoguchi T, Fukushima A, Homma T, Masaki Y, Furihata T, Takahashi M, Sobirin MA, Ono T, Hirabayashi K, Yokota T, Tanaka S, Okita K, Tsutsui H
  • 雑誌名: Endocrinology 巻: 155 ページ: 68-80
  • DOI: doi: 10.1210/en.2013-1382.
  • 査読あり
• [学会発表] アンジオテンシンII受容体阻害薬はストレプトゾトシン誘発性糖尿病マウスにおける運動能力低下と骨格筋ミトコンドリア機能障害を改善する (2014)
  • 著者名/発表者名: 菅 唯志，絹川真太郎，高田真吾，門口智泰，筒井裕之
  • 学会等名: 第69回日本体力医学会大会
  • 発表場所: 長崎大学文京キャンパス（長崎)
  • 年月日: 2014-09-20