Skeletal muscle epigenetic adaptation for hypoxic training

骨骼肌表观遗传适应低氧训练

• 批准号: 21J00736
• 负责人: 土橋 祥平
• 金额: $ 2.33万
• 依托单位: University of Tsukuba (2022)Juntendo University (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J00736/
• 关键词: 低酸素トレーニング; 骨格筋タイプ; 遺伝子発現; HDAC5; 骨格筋; エピジェネティクス; ヒストン脱アセチル化酵素; 低酸素トレーニング; 骨格筋タイプ; 遺伝子発現; HDAC5; 骨格筋; エピジェネティクス; ヒストン脱アセチル化酵素

本研究は，低酸素トレーニングによる骨格筋の相乗的な運動効果獲得のメカニズムに，エピジェネティクス修飾が関与するという仮説について, 組織および分子レベルでの検討を行うことを目的としている。研究初年度では長期的な低酸素トレーニング介入を行ったラット骨格筋ではエネルギー代謝の中心的な役割を担うミトコンドリア関連タンパク質の発現が通常環境下のトレーニングよりも増大することを見出したが，エピジェネティクス修飾をつかさどるヒストン脱アセチル化酵素（HDAC5）の発現の変化と付随しておらず，一過性の低酸素トレーニングを実施し，骨格筋の適応を促す遺伝子発現が増大しているタイミングにおいてエピジェネティクス修飾に関わるタンパク質発現発現や遺伝子発現調節機構の検討の必要性が観察された。そこで研究2年目の令和4年度は，健康増進を企図した低酸素トレーニングプログラムとして，短期間の高脂肪食摂取を摂取させ軽度の代謝異常を惹起したラットに対して、低酸素環境下で一過性無負荷水泳運動を行った際の骨格筋の遺伝子発現変化とHDAC5の変化について検討を行った。その結果、低酸素環境での一過性水泳運動は骨格筋の糖・脂質代謝関連遺伝子の発現レベルを増大させることが明らかとなったが、その遺伝子発現パターンには筋線維タイプ特性が認められることを確認した。さらに、骨格筋を細胞質と核に分画し、遺伝子発現の転写を抑制する核内のHDAC5 に着目したところ、遅筋線維優位の腓腹筋赤色部では変動は見られなかったものの、速筋線維優位の滑車上筋では低酸素環境下の運動により発現が減少することが観察している。今後も詳細な検討は必要であるものの，低酸素トレーニングによる骨格筋タイプ特異的な遺伝子発現にはHDAC5の核外移行が一部関与している可能性が示唆された。

这项研究旨在检查组织和分子水平的假设，即表观遗传修饰与通过缺氧训练对骨骼肌的协同运动效应的机制有关。 In the first year of the study, we found that in rat skeletal muscles that had undergone long-term hypoxia training intervention, the expression of mitochondrial-related proteins, which play a central role in energy metabolism, increased compared to training under normal environments, but this was not accompanied by changes in the expression of histone deacetylase (HDAC5), which is responsible for epigenetic modification, and the need to investigate the protein expression在促进骨骼肌适应的基因表达的时候，与表观遗传修饰有关的基因表达调节机制正在增加。因此，在研究年的第二年，即2022年，我们研究了骨骼肌基因表达的变化，而HDAC5的变化发生变化，当时在缺氧环境中接种了短期高脂饮食并在短期，未载荷游泳运动中产生了轻度代谢异常的大鼠。结果，据揭示了在低氧环境中的短暂游泳运动增加了骨骼肌中与糖和脂质代谢相关的基因的表达水平，但可以证实，在基因表达模式中观察到了肌肉纤维类型的特征。此外，当我们专注于核中的HDAC5时，将骨骼肌划分为细胞质和细胞核并抑制基因表达的转录时，我们观察到，尽管在胃肠痛的红色部分中未观察到变化，这在慢肌纤维中占主导地位，但在速度下却降低了速度，但在快速的环境中却降低了忙碌的环境。尽管有必要进一步详细的研究，但已经提出，HDAC5的核渗出可能部分参与了由缺氧训练引起的骨骼肌类型特异性基因表达。