The role of the extracellular matrix in regulating the qualitative plasticity of skeletal muscle

细胞外基质在调节骨骼肌质可塑性中的作用

基本信息

批准号：
20J15222
负责人：
白井隆長
金额：
$ 1.34万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

骨格筋の細胞外環境は筋の可塑性に応じてダイナミックに変化することが知られている。本年度は細胞外から細胞内シグナルを変化させうる因子として液性因子に着目した。昨年度までに異なる運動様式の違いによって細胞外環境も大きく変化すること、特に高強度インターバル運動による代謝変動がドラスティックな運動様式で顕著であったことから、高強度インターバル運動で変化する因子である乳酸を対象に検討を行った。本研究では外因的に乳酸を投与し、筋萎縮および筋肥大という筋サイズを大きく変化させる応答に対して乳酸投与が与える影響を検討した。筋萎縮の誘導方法としてカロリー制限（Calorie restriction: CR）、筋肥大の誘導方法として協働筋切除手術による代償性過負荷(Overload: OL）を採用した。筋サイズが変化する2週間の実験期間を設け、筋萎縮および筋肥大が誘導されることを確認した。乳酸の投与方法として、７週齢ICR系オスマウスの腹腔内に乳酸（L -lactate）を1g/kg body weightの濃度で毎日投与した。その結果、乳酸投与はカロリー制限による筋萎縮を抑制したが、予想に反して、代償性過負荷による筋肥大は促進しない可能性を示唆するデータを得た。このメカニズムとして筋のサイズに関与するmTORシグナルカスケードに着目した検討したところ、乳酸はCRによる筋萎縮時のmTORシグナル低下を抑制した。一方で、OLによる筋肥大時のmTORシグナル増加には影響しないことが明らかとなった。これらの結果から、筋萎縮時の細胞外環境の変化には液性因子も影響する可能性が示唆された。

众所周知，骨骼肌的细胞外环境根据肌肉可塑性动态变化。今年，我们将重点放在体液因子上，因为它可以改变细胞外的细胞内信号。直到去年，我们发现细胞外环境会根据运动方式的不同而发生显着的变化，而高强度间歇运动引起的代谢变化在剧烈的运动方式中尤其明显，所以这是一个随着高强度间歇运动而变化的因素一项针对乳酸的研究进行了。在这项研究中，我们外源施用乳酸并研究其对肌肉萎缩和肥大的影响，这些反应会显着改变肌肉大小。热量限制（CR）被用作诱导肌肉萎缩的方法，并且使用协作肌肉切除手术的代偿性超负荷（OL）被用作诱导肌肉肥大的方法。我们建立了为期两周的实验期，在此期间肌肉大小发生变化，并确认诱导了肌肉萎缩和肌肉肥大。作为乳酸的给予方法，对7周龄的ICR雄性小鼠腹腔内给予乳酸(L-乳酸)，每天浓度为1g/kg体重。结果，我们获得的数据表明，乳酸给药抑制了由于热量限制而导致的肌肉萎缩，但与预期相反，它可能不会促进由于代偿性超负荷而导致的肌肉肥大。作为其机制，我们重点关注与肌肉大小有关的 mTOR 信号级联，并发现乳酸抑制 CR 诱导的肌肉萎缩期间 mTOR 信号的下降。另一方面，研究表明OL并不影响肌肉肥大期间mTOR信号的增加。这些结果表明体液因素也可能影响肌肉萎缩期间细胞外环境的变化。