【研究領域課題番号】20K11359 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

オートファジー / 骨格筋 / 加齢 / Rubicon / 筋萎縮 / サルコペニア / 筋細胞

【研究成果の概要】

骨格筋は様々な因子により調節を受け、オートファジー機能不全によりサルコペニア (加齢性筋減弱症)が促進される可能性が高い (Sakuma K, et al., p62/SQSTM1 but not LC3 is accumulated in sarcopenia muscle of mice. Journal of Cachexia, Sarcopenia, and Muscle. 2016)。オートファジー機構を強力に阻害するものとして、最近注目を集めている物質がRubiconである (Nakamura S et al., Nature Commun 10: 847, 2019)。このRubiconはBeclin-1と結合する
ことで、ライソゾームとオートファゴソームの合体を阻止する可能性がある。若齢 (3ヶ月齢)と高齢 (24ヶ月齢)マウスの大腿四頭筋を用いた昨年度の蛍光免疫組織染色の実験において、加齢筋におけるRubiconの免疫活性亢進が認められた。加齢筋におけるRubiconの活性亢進の場所は、筋細胞の細胞膜や個々の筋細胞質ではなく、細胞内にパーティクル (小片)上に散在していた。今年度はWestern blot法により、Rubiconタンパク質のさらなる検証を行ったところ、加齢筋において有意な亢進が認められた。この有意なRubiconタンパク質の増加は、他の筋萎縮モデルである除神経においても確認された。また他のオートファジー関連物質であるアペリンについても、蛍光免疫組織染色を行ったところ、加齢筋におけるアペリン活性陽性細胞の割合が有意に減少していた。以上のことから、オートファジー機能を負に制御するRubiconタンパク質の亢進、その機能を正に制御するアペリンタンパク質の減少により、サルコペニアにおけるオートファジー機能不全がもたらされる可能性が示唆された。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究領域課題番号】18K17935 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

筋萎縮 / サルコペニア / リン脂質 / 加齢 / 老化 / ドコサヘキサエン酸 / 心不全

【研究成果の概要】

令和2年度は、6ヶ月齢の若齢マウスおよび24ヶ月齢に到達した加齢マウスの下肢骨格筋サンプル（腓腹筋）を用い、リピドーム解析によりリン脂質代謝産物を網羅的に観察することで加齢による筋萎縮とリン脂質代謝産物との関連性を調べた。
各群の下肢骨格筋サンプルを対象に、エレクトロスプレーイオン化法を用いた液体クロマトグラフィータンデム質量分析によるエイコサノイド・ドコサノイド解析を実施し、リン脂質代謝産物を同定した。大変興味深いことに、一部のアラキドン酸代謝産物、エイコサペンタエン（EPA）酸代謝産物、ドコサヘキサエン酸（DHA）代謝産物が加齢マウスの萎縮筋において有意に増加し、リノール酸代謝産物においては低下傾向を認めた。中でもEPA代謝産物は加齢マウスの萎縮筋において、より大きな変化を認めていた。このことから、萎縮筋におけるリン脂質代謝、特にEPA代謝異常が加齢に伴う筋萎縮において重要な役割を果たしている可能性が考えられる。
これら代謝産物の変化がどのように起きているのかを明らかにするため、今後は主要なリン脂質代謝酵素であるリゾフォスファチジン酸アシル基転移酵素およびリゾフォスファチジルコリンアシル基転移酵素などとの関連性について検討する必要がある。

【研究種目】若手研究

【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究分野】スポーツ科学

【研究領域課題番号】17K01755 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

オートファジー / サルコペニア / 骨格筋 / マイトファジー / 筋線維 / 加齢 / 除神経 / 筋萎縮 / 萎縮

【研究成果の概要】

サルコペニア(加齢性筋減弱症)において、オートファジーの機能不全が起こる。加齢筋と除神経筋のマイトファジー (ミトコンドリアのオートファジー: Parkin)、シャペロン介在性オートファジー (Bag3)の変化を比較検討し、より短期間の簡便なサルコペニアのオートファジー機能不全モデルの開発を目指した。本研究の結果により、加齢筋で特徴的なオートファジー関連物質の変化は、除神経筋において部分的に再現できることが明らかになった。

【研究の社会的意義】

最近筋萎縮の分野で注目を浴びているのは、ノーベル医学生理学賞を受賞したオートファジー(自食)という機構である。高齢マウスの大腿四頭筋の筋線維において、オートファジー関連物質 (p62)の免疫活性が異常に亢進していることを以前我々は証明した (Sakuam K et al., JCSM, 2016)。すなわちサルコペニア(加齢性筋減弱症)おいてオートファジーの機能不全が認められるが、この現象の短期間モデルがこれまで開発できていなかった。本研究の結果から、加齢筋で特徴的なオートファジー機能不全は、除神経筋において部分的に再現できることが明らかになった。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)

【研究分野】スポーツ科学

【研究領域課題番号】26350815 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

加齢 / 骨格筋 / 小胞体ストレス / サルコペニア / オートファジー / 筋萎縮 / レスベラトロール / 除神経 / 低タンパク質 / プロテインキナーゼC

【研究成果の概要】

加齢マウス (24ヶ月齢)を用い、骨格筋における小胞体ストレス関連物質の変化を調べた。加齢した骨格筋では、IRE-1aおよびPKCthetaの有意な増加が認められたが、オートファジー関連物質の発現部位とは一致しなかった。長期間の低タンパク質食摂取により、サルコペニアは軽減しなかった。小胞体ストレスを抑えるレスベラトロールの摂取は、除神経後の筋萎縮を有意に軽減した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)

【研究分野】スポーツ科学

【研究領域課題番号】23500778 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

加齢 / 骨格筋 / 運動 / サルコペニア / オートファジー / 筋萎縮

【研究成果の概要】

加齢マウス(24ヶ月齢)を用い、骨格筋におけるオートファジー関連物質の変化を調べた。加齢した骨格筋では、p62/SQSTM1およびBeclin-1蛋白の有意な増加がみられ、両物質とも細胞質で変化が顕著であった。蛍光免疫組織化学染色による検討でも、細胞質内にp62/SQSTM1は沈着していた。長期間の自発的な走運動はサルコペニアを軽減したが、オートファジー関連物質に顕著な変化は認められなかった。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2011 - 2013

【配分額】5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)

【研究分野】スポーツ科学

【研究領域課題番号】20500575 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

加齢 / 骨格筋 / 運動 / 筋肥大 / サルコペニア / SRF / サルコペニア(加齢性筋肉減弱症) / 筋萎縮

【研究成果の概要】

加齢マウス(24ヶ月齢)を用い、骨格筋におけるSRF関連物質の変化を調べた。加齢した骨格筋では、SRFおよびMRTF-A蛋白の有意な減少がみられ、SRF蛋白は細胞質、MRTF-Aは核でその変化が顕著であった。SRF経路の上流にあるSTARSの発現量も、加齢にともない有意に減少した。自発的な走運動はサルコペニア(加齢性筋肉減弱症)を軽減したが、SRF関連物質に顕著な変化は認められかった。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)

【研究分野】スポーツ科学

【研究領域課題番号】17700500 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

骨格筋 / Serum response factor(SRF) / 筋萎縮 / 加齢 / 細胞分画 / Serum response factor (SRF)

【研究成果の概要】

筋発生過程だけではなく成熟した哺乳動物の筋肥大においてもRhoA-SRF(Serum response factor)経路は重要な役割をする。ラットの足底筋に対する代償性過負荷(Mechanical 0verloading)は筋肥大をもたらすが、このとき分化期の衛星細胞(satellite ce11)にRhoAおよびSRFが発現することを我々は報告してきた(Sakuma K et al.,Histochem Cell Biol 119:149-160,2003)。SRFは、MRTF-A(myocardin-related transcription factor A)やMRTF-Bと複合体を形成し、転写促進に働くことが最近わかってきた。昨年度の我々の研究は、加齢にともない骨格筋中のSRFおよびMRTF-A ＆-Bの発現が減少し、これらの物質を調節するRhoAやその阻害物質RhoGDIは有意に増加することを示唆した。今年度は、細胞分画法と蛍光免疫組織染色を用いて、加齢にともなうSRF関連物質の変化をより詳細に調べることを目的とした。実験動物にはC57Black/6Jマウス(3ヶ月と24ヶ月齢)を用い、大腿四頭筋を分析に用いた。各マウスの筋から、細胞分画キットにより、核分画、細胞質分画、膜分画、細胞骨格分画にタンパク質を分離した。また7μmの凍結横断切片を作成し、蛍光免疫組織染色法によりSRFの局在様相を調べた。加齢マウスの筋において、核分画と細胞質分画の両方でSRF蛋白量は有意に減少した。MRTF-A蛋白については、核分画においてのみ加齢にともなう減少が認められた。一方、RhoA蛋白については細胞膜と膜分画で、RhoGDI蛋白については核、細胞膜、膜分画の3ヶ所において加齢にともなう有意な増加が認められた。若齢筋では、CD34で識別される多くの衛星細胞ならびに筋線維の細胞質にSRFの免疫活性が認められたものの、加齢筋では、衛星細胞や筋線維の細胞質にSRF活性がみられなかった。筋細胞の骨格を形成するアクチン、ミオシン軽鎖、デスミンといった物質は、SRFおよびMRTFの核内移動で転写促進される可能性が高い。加齢にともなう骨格筋でのSRF-MRTFの顕著な減少が、筋細胞の萎縮を誘導する可能性が示唆された。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2005 - 2006

【配分額】3,600千円 (直接経費: 3,600千円)

【研究分野】体育学

【研究領域課題番号】12480007 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

生活遂行能力 / 筋量 / 筋力 / 筋パワー / 加齢変化 / 筋萎縮 / 部位差 / 運動処方 / 歩行パワー / 走行パワー / 膝伸展筋群 / 筋厚 / 車椅子利用車 / 加齢 / 体幹筋量 / 超音波法 / 歩・走パワー / トレーニング / 中年女性 / 身体組成 / インピーダンス法 / MRI法 / 体肢筋体積 / 関節トルク / トルク / 筋体積比

【研究成果の概要】

本研究は、多人数の被験者集団にも応用可能な簡便な筋量・筋機能の評価方法を確立すると同時に、それを若年齢者から高齢者までの幅広い年齢層に適応し、現代日本人の生活遂行能力(ライフ・フィットネス)の現状、およびそれを維持・増進するための運動プラグラムについて検討することを目的とした。その主な結果は次に示す通りであった。1)インピーダンス法および超音波法による体肢筋体積の測定値は、magnetic resonance imaging法により実測された値ときわめて高い相関関係にあり、多人数を対象にしたフィールドワーク的な研究において、筋量の定量化に有用であるということが示唆された2)加齢に伴う筋体積および筋力の低下は上肢筋群より下肢筋群において顕著であり,なかでも膝伸展筋群のでは40歳代以降に減少し始めることが明らかになった。また、腹部の筋厚は下肢の筋群のそれと同様に加齢の影響を受けやすいことが明らかになった。3)下肢筋群の機能について膝伸展パワーおよび歩・走パワーの測定結果も加え検討したところ、等尺性筋力よりも動的な状態で発揮されるパワーの方が加齢の影響を受けやすいことが明らかとなった。4)中年女性30名を対象に、体重を負荷とする運動プログラムを6ヶ月間にわたり実施した結果、週5日以上の頻度で運動を実施した者の場合に、トレーニング期間終了後、皮下脂肪量が減少し、体脂肪率が低下する傾向がみられ、椅子の坐り立ち、膝伸展パワー、走スピードといった身体機能に関する測定結果も有意に改善された。さらに、中高年齢女性では、1日の歩行数と筋体積当たりの膝伸展力および踵骨の強度との間に正の相関関係が認められ、中高年齢期における身体活動量の維持・増進は、筋機能および骨強度を正常に保つうえで、重要な役割を果たしていると考えられた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2000 - 2002

【配分額】15,800千円 (直接経費: 15,800千円)

【研究分野】体育学

【研究領域課題番号】11780010 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

超音波法 / 高齢者 / 筋力 / 筋形状 / 腱組織 / 弾性 / 筋肥大 / 筋萎縮 / 加齢 / 身体活動能力 / 神経系の興奮水準 / 柔軟性

【研究成果の概要】

・平成11年度 筋形状の加齢変化に関する横断的研究
超音波法を用いて上肢(上腕部)および下肢筋(大腿部・下腿部)の筋形状(筋厚、羽状角)を計測した。被験者は健常青年、中高年を含む集団であった。その結果、筋形状の加齢変化は筋によって異なり、萎縮の少ない筋(特に上肢)と多い筋(特に下肢)が存在することが明らかになった。また、全ての筋において、筋厚と羽状角の間に正の相関関係が認められ、筋肥大は羽状角の増加、筋萎縮は羽状角の減少を伴うことが明らかになった。しかし、筋厚と羽状角の変動範囲は筋によって異なり、筋形状の可塑性に筋による違いがあることが示唆された。
・平成12年度 筋特性の加齢変化に関する研究
健常な高齢者男女6名および健常な大学生男女11名について、最大努力で等尺性足関節底屈動作を行ったときの底屈トルクを測定し、電気刺激を用いて最大随意筋活動時の神経系の興奮水準を定量化した。また,下腿三頭筋よりH反射を誘発した。さらに、Bモード超音波法を用いて、腓腹筋内側頭の筋厚と羽状角を、安静時および最大等尺性底屈運動中に測定した。運動中に筋束の短縮が認められたが、これより筋収縮時の腱組織の伸張量を推定した。随意最大トルクと神経系の興奮水準はともに高齢者群が青年群よりも低い値であった。また、H反射はヒラメ筋、腓腹筋ともに高齢者群が青年群を下回った。腓腹筋の筋厚は高齢者群が青年群を下回る傾向であったが有意差はみられなかった。また、筋束長や羽状角にも有意な違いは認められなかった。高齢者群青年群よりも最大随意筋力が低く、これは主として神経系の興奮水準の低下(大脳レベル・脊髄レベル双方で)に起因していることが示唆された。高齢者群の特徴としてどの測定項目にも大きな個人差がみられた。腱組織伸張量に有意差が認められず、腱組織の弾性は加齢によって必ずしも低下するわけではないこと示唆された。

【研究種目】奨励研究(A)

【研究期間】1999 - 2000

【配分額】2,200千円 (直接経費: 2,200千円)