エピジェネティクスで解明する宇宙環境におけるマッスルメモリー

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26506021
• 研究機関: 順天堂大学
• 研究代表者: 吉原 利典 順天堂大学, スポーツ健康科学部, 特任助教 (20722888)
• 研究分担者: 内藤 久士 順天堂大学, スポーツ健康科学研究科, 教授 (70188861)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: エピジェネティクス / マッスルメモリー / トレーニング / 骨格筋萎縮 / 微小重力環境

研究実績の概要

昨年度までに、尾部懸垂前の活動状態がヒストン修飾による転写活性制御に影響を与えることを確認してきたが、そのような変化がその後の廃用性筋萎縮に与える影響は不明である。
本年度は、前年度までの実験および解析を継続し、筋萎縮の誘導・抑制に関わるエピジェネティクス制御機構について検討した。8週間のトレーニングおよび活動制限後に尾部懸垂を実施し、尾部懸垂開始前、開始3日後、および7日後にそれぞれヒラメ筋を摘出し、生化学的な解析を行った。その結果、筋萎縮関連遺伝子であるAtrogin-1、MuRF1およびGadd45α mRNA発現量は尾部懸垂により時間の経過とともに増加したが、8週間の持久的なトレーニングを行わせることによって、その増加は有意に抑制された。そこで核タンパク質を分画抽出し、グローバルなレベルのヒストン修飾状態を評価した結果、リジン9残基のアセチル化状態に有意な変化は認められなかったが、リジン9残基のトリメチル化にはトレーニングによる主効果が認められた。また、尾部懸垂3日後では活動制限によるMuRF1およびGadd45α mRNA発現量の有意な亢進が認められたが、その要因については不明である。
これらのことから、宇宙環境をシミュレートした尾部懸垂による筋萎縮を誘導する前にトレーニングを行わせることによって、筋萎縮の誘導に関連した遺伝子の発現の増加を軽減させることが可能となる。これは、長期間のトレーニングにより低いレベルで維持されたリジン残基9のトリメチル化がマッスルメモリーとして筋内に記憶されていたことによると考えられる。しかしながら、本研究のトレーニング条件ではヒラメ筋重量の低下を抑制するには至らなかったことから、最適なトレーニング条件や筋萎縮の抑制に関わるエピジェネティクス制御機構について今後さらに検討を行っていく必要がある。

研究成果

• [雑誌論文] Heat stress induces FoxO3a phosphorylation in rat skeletal muscle. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshihara T, Kakigi R, Naito H.
  • 雑誌名: Musculoskeletal Regeneration. 巻: 3 ページ: e1514
  • DOI: http://dx.doi.org/10.14800/mr.1514
• [雑誌論文] Dietary astaxanthin supplementation attenuates disuse-induced muscle atrophy and myonuclear apoptosis in the rat soleus muscle. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshihara T, Yamamoto Y, Shibaguchi T, Miyaji N, Kakigi R, Naito H, Goto K, Ohmori D, Yoshioka T, Sugiura T.
  • 雑誌名: J Physiol Sci. 巻: 67(1) ページ: 181-190
  • DOI: 10.1007/s12576-016-0453-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Astaxanthin supplementation attenuates disuse muscle atrophy and myonuclear apoptosis in rat skeletal muscle. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshihara T, Sugiura T, Naito H.
  • 雑誌名: Musculoskeletal Regeneration. 巻: 2 ページ: e1431
  • DOI: http://dx.doi.org/10.14800/mr.1431
• [雑誌論文] Disuse-induced nuclear accumulation of histone deacetylase 4 in rat skeletal muscle. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshihara T, Machida S, Naito H.
  • 雑誌名: Musculoskeletal Regeneration. 巻: 2 ページ: e1368
  • DOI: http://dx.doi.org/10.14800/mr.1368
• [雑誌論文] Heat stress-induced phosphorylation of FoxO3a signalling in rat skeletal muscle. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshihara T, Kobayashi H, Kakigi R, Sugiura T, Naito H.
  • 雑誌名: Acta Physiol (Oxf) 巻: 218(3) ページ: 178-187
  • DOI: 10.1111/apha.12735
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heat stress-induced protection against skeletal muscle atrophy via suppression of the apoptotic and proteolytic systems. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshihara T, Sugiura T, Naito H.
  • 雑誌名: Musculoskeletal Regeneration. 巻: 2 ページ: e1255
  • DOI: http://dx.doi.org/10.14800/mr.1255
• [雑誌論文] Immobilization induces nuclear accumulation of HDAC4 in rat skeletal muscle. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshihara T, Machida S, Kurosaka Y, Kakigi R, Sugiura T, Naito H.
  • 雑誌名: J Physiol Sci. 巻: 66(4) ページ: 337-43
  • DOI: 10.1007/s12576-015-0432-1
  • 査読あり
• [学会発表] 若年期の運動不足はラットヒラメ筋における廃用性筋萎縮の進行を加速させる (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉原利典, 都築孝允，張碩文, 柿木亮，高嶺由梨，町田修一，杉浦崇夫, 内藤久士.
  • 学会等名: 第71回日本体力医学会大会
  • 発表場所: 岩手
  • 年月日: 2016-09-23 – 2016-09-25
• [学会発表] Physical inactivity-induced histone modification in rat soleus muscle. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshihara T, Kakigi R, Tsuzuki T, Shuo-wen C, Natsume T, Takamine Y, Ichinoseki-Sekine N, Machida S, Sugiura T, Naito H.
  • 学会等名: The American College of Sports Medicine 63th Annual Meeting
  • 発表場所: Boston, MA, USA
  • 年月日: 2016-05-31 – 2016-06-04
• [学会発表] サルコペニアに関わるヒストン修飾の加齢変化. (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉原利典, 都築孝允，柿木亮, 町田修一, 内藤久士.
  • 学会等名: 第39回日本基礎老化学会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2016-05-27 – 2016-05-28