Skeletal muscle epigenetic adaptation for hypoxic training

骨骼肌表观遗传适应低氧训练

基本信息

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

项目摘要

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。

本研究的目的是检验以下假设：表观遗传修饰参与组织和分子水平上的低氧训练对骨骼肌产生协同运动效应的机制。在研究的第一年，我们发现，与正常条件下的训练相比，在长期低氧训练的大鼠骨骼肌中，在能量代谢中起核心作用的线粒体相关蛋白的表达有所增加，但表观遗传组蛋白脱乙酰化，负责 Tix 修饰短暂缺氧训练期间参与表观遗传修饰的蛋白质与 HDAC5 表达的变化无关，而 HDAC5 是在促进骨骼肌适应的基因表达增加时参与表观遗传修饰的蛋白质。需要研究表达和基因表达调控机制。因此，在研究的第二年2020财年，作为一项旨在促进健康的低氧训练计划，将短时间喂食高脂肪饮食以诱发轻度代谢异常的老鼠在低氧环境中进行训练。我们研究了短暂空载游泳运动期间骨骼肌基因表达的变化和 HDAC5 的变化。结果表明，在低氧环境下进行短暂的游泳运动会增加骨骼肌中与葡萄糖和脂质代谢相关的基因的表达水平，但在基因表达模式中观察到肌纤维类型特征证实了这一点。此外，当我们将骨骼肌分为细胞质和细胞核，并关注细胞核中的 HDAC5 时，它会抑制基因表达的转录，我们发现，虽然腓肠肌的红色部分没有观察到变化，但该部分以慢-抽搐纤维，已观察到滑车上肌的表达因在缺氧环境下运动而减少。尽管还需要进一步详细研究，但结果表明 HDAC5 的核输出可能部分参与低氧训练诱导的骨骼肌类型特异性基因表达。

项目成果

期刊论文数量（4）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

低酸素環境での一過性運動が高脂肪食摂取ラットの異なる骨格筋における遺伝子発現に及ぼす影響

低氧环境短暂运动对高脂饮食大鼠不同骨骼肌基因表达的影响

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
鈴木赳生;中村昇平・鈴木赳生;Takeo Suzuki;Takeo Suzuki;Takeo Suzuki;Takeo Suzuki;土橋祥平・吉原利典・安藤大輔・内藤久士・小山勝弘
通讯作者：
土橋祥平・吉原利典・安藤大輔・内藤久士・小山勝弘

常圧低酸素環境下の常圧低酸素環境下での高強度トレーニングがラット腓腹筋のミトコンドリア関連タンパク質発現に及ぼす影響

常压低氧环境下高强度训练对大鼠腓肠肌线粒体相关蛋白表达的影响

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
鈴木赳生;中村昇平・鈴木赳生;Takeo Suzuki;Takeo Suzuki;Takeo Suzuki;Takeo Suzuki;土橋祥平・吉原利典・安藤大輔・内藤久士・小山勝弘;鈴木赳生;土橋祥平・吉原利典・内藤久士
通讯作者：
土橋祥平・吉原利典・内藤久士