骨格筋の運命を決定するカルシウムイオン時空間パターンと細胞内機構の解明

阐明决定骨骼肌命运的钙离子的时空模式和细胞内机制

• 批准号: 21J14283
• 负责人: 田渕 絢香
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: The University of Electro-Communications
• 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 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J14283/
• 关键词: カルシウムイオン; 骨格筋; 筋損傷; 筋肥大; 筋再生; バイオイメージング; カルシウムイオンハンドリング

本研究は，骨格筋細胞の損傷，再生，肥大といった適応を誘導するそれぞれに特異的な細胞内カルシウムイオン時空間パターンが存在するという仮説を検証することを目的としている．昨年度の筋損傷過程を対象とした検証に引き続き，本年度は損傷から再生後の骨格筋における細胞内カルシウムイオンパターンを検証した．損傷再生過程を経て2度目の伸張性収縮時には，伸張性収縮を初めて実施した場合と比較して細胞内カルシウムイオン蓄積が抑制された．また，2度目では伸張性収縮による筋損傷率も大幅に減少し，繰り返し効果として広く知られる現象が確認された．これらの結果から，2度目の運動以降筋損傷が抑制される繰り返し効果には，細胞内カルシウムイオンパターンの違いが存在することが示された．1度目と2度目の差異をもたらす要因として骨格筋のカルシウムイオン濃度を制御するタンパク質の発現量を検証したところ，ミトコンドリアに存在するカルシウムイオン輸送タンパクの発現量が損傷再生を経た2度目では増加していた．このことから，損傷再生を経た骨格筋ではミトコンドリアによるカルシウムイオン取り込みの寄与率が高いことが考えられる．このようなミトコンドリア優先的なカルシウムイオンパターンの形成について，さらに筋の成長が著しい離乳期からの成長過程を対象として検証した．離乳期のラット骨格筋において，細胞内カルシウムイオン濃度の低下ならびにミトコンドリアカルシウムイオン取り込みタンパク質の高発現が認められた．これらの結果より，再生期と発育期の骨格筋に共通するミトコンドリアのカルシウムイオン取り込み機構の亢進は，細胞内カルシウムイオン濃度の抑制と骨格筋の適応に重要であることが示唆された．以上より，骨格筋の適応にはカルシウムイオン濃度を制御する細胞小器官がおりなすカルシウムイオンの特異的な時空間濃度パターンが重要である．

本研究的目的是检验以下假设：细胞内钙离子存在特定的时空模式，可诱导骨骼肌细胞的损伤、再生和肥大等适应。继去年对肌肉损伤过程的检查之后，今年我们检查了损伤和再生后骨骼肌中的细胞内钙离子模式。在损伤再生过程后的第二次拉伸收缩期间，与第一次拉伸收缩相比，细胞内钙离子积累受到抑制。此外，在第二次训练中，由于伸展收缩而造成的肌肉损伤率显着降低，证实了一种广泛称为重复效应的现象。这些结果表明，第二次运动后抑制肌肉损伤的重复效应是由于细胞内钙离子模式的差异所致。当我们检查控制骨骼肌中钙离子浓度的蛋白质的表达水平作为导致第一次和第二次治疗之间差异的因素时，我们发现线粒体中存在的钙离子转运蛋白的表达水平在第二次治疗后增加。伤害再生。这表明线粒体对钙离子的摄取对于受到损伤的骨骼肌再生有较高的贡献率。在断奶期肌肉生长迅速的生长过程中，进一步研究了这种线粒体优先钙离子模式的形成。在断奶大鼠骨骼肌中，观察到细胞内钙离子浓度降低和线粒体钙离子摄取蛋白高表达。这些结果表明，在再生和发育阶段骨骼肌中常见的线粒体钙离子摄取机制的增强对于抑制细胞内钙离子浓度和骨骼肌的适应很重要。综上所述，由控制钙离子浓度的细胞器产生的钙离子的特定时空浓度模式对于骨骼肌适应很重要。

项目成果

伸張性収縮後の筋細胞内カルシウムイオン時空間変化と筋損傷との関係

肌内钙离子时空变化与牵张收缩后肌肉损伤的关系

• 发表时间: 2021
• 作者: Juqi Zou;Tohru Ishitani;田渕絢香，田中嘉法，高木領，白川英樹，狩野豊
• 通讯作者: 田渕絢香，田中嘉法，高木領，白川英樹，狩野豊

In vivoバイオイメージングによる骨格筋適応を制御するカルシウムイオンパターンの解明

通过体内生物成像阐明控制骨骼肌适应的钙离子模式

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Morishita;S. Murakami;M. Yokoyama;G. Ueno;田渕絢香
• 通讯作者: 田渕絢香

発育期の骨格筋細胞の成長にともなう細胞内カルシウムイオン動態の変化

骨骼肌细胞发育过程中细胞内钙离子动力学的变化

• 发表时间: 2023
• 作者: 山手駿;Ortiz-Corrales Julian Andres;大友順一郎;田渕絢香，髙木領，狩野豊
• 通讯作者: 田渕絢香，髙木領，狩野豊

伸張性収縮負荷によるミトコンドリアカルシウム制御タンパク質の亢

由于拉伸收缩负荷导致线粒体钙调节蛋白增加

• 发表时间: 2023
• 作者: 山手駿;大友順一郎;田渕絢香，高木領，菊地雄大，狩野豊
• 通讯作者: 田渕絢香，高木領，菊地雄大，狩野豊

Ryanodine receptors mediate high intracellular Ca 2+ and some myocyte damage following eccentric contractions in rat fast-twitch skeletal muscle

Ryanodine 受体介导大鼠快肌骨骼肌偏心收缩后的高细胞内 Ca 2 和一些心肌细胞损伤

• DOI: 10.1152/ajpregu.00166.2021
• 发表时间: 2022
• 期刊: American Journal of Physiology Regulatory Integrative and Comparative Physiology
• 作者: Ayaka Tabuchi;Yoshinori Tanaka;Ryo Takagi;Hideki Shirakawa;Tsubasa Shibaguchi;Takao Sugiura;David C Poole;Yutaka Kano
• 通讯作者: Yutaka Kano