加齢に伴う筋力低下の原因究明に関する筋組織および脊髄・神経組織の分子生物学的研究

对肌肉组织、脊髓和神经组织进行分子生物学研究，探讨年龄相关性肌无力的原因

• 批准号: 14657371
• 负责人: 森本 典夫
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Kagoshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14657371/
• 关键词: 老化マウス(SAMP1); ICRマウス; 筋萎縮; 加齢変化; 運動ニューロン; アポトーシス; 加令変化; 不動性筋萎縮; 筋萎縮に対する運動負荷; 老化促進マウス; 筋組織の加齢変化; 運動負荷

加齢に伴う筋力低下は、筋量の減少と筋組織の変性変化が最大要因とされている。筋量の減少は、筋線維数の減少と速筋線維の選択的萎縮の相乗効果によるものと考えられている。一方、筋量の減少には筋線維の萎縮による筋断面積の減少と筋線維数の減少が関与し、これには運動ニューロンの崩壊、喪失による運動単位の減少が原因といわれているが、未だ不明な点が多い。われわれは、この2年間、老化促進マウス(SAMP1)とICRマウスを用いて20週令〜90週令(各10週齢令ごと)のヒラメ筋と腓腹筋の組織化学的検討を行ってきた。その結果、SAMP1は56週令前後から筋の老化が始まり、ICRマウスはその後も明らかな老化兆候は認められにくいことがわかった。SAMP1の60週以降については、筋湿重量は明らかに有意差はみられたが、重量、筋線維断面積、筋線維数、筋線維のタイプ組成については、減少傾向はあるものの有意差はなかった。ただ、遅筋線維に比較して速筋の萎縮と筋繊維数の著しい減少が認められ、筋の遅筋化が窺われた。今回、筋線維数の減少と速筋線維の萎縮に運動ニューロンの死が関与しているかどうかについて、脊髄(腰髄)前角細胞の組織所見を観察した。脊髄前角細胞の死が認められれば、その細胞死が、アポトーシスよるものかどうかについてTUNEL染色、caspase染色にて証明を試みた。「実験」方法:20週令、60週令、70週令、80週令、90週令のSAMP1マウスおよびICRマウスを各週5匹づつ用い、脊髄標本を作成、HE染色、KB染色とTUNEL染色、caspase染色を行い鏡検した。結果:SAMP1については、20週令では、前角には正常な形態を示す豊富な脊髄細胞の集団がみられたが、筋の変性から初老と推察される60週令は、20週令に比し細胞数が減少しており、週令を重ねるにつれ、さらに細胞数が減少していた。しかし、60週令とそれ以降の週令とは明らかな有意差は認められなかった。Caspase染色では、20週令は染色されなかったが60週令以降の細胞では細胞質が染色されるものが多く、また、TUNEL染色では、70週令の一部に染色された核をもつ細胞が認められた。一方、ICRマウスについては、60週令以降の前角細胞には明らかな変化はみられなかった。結論:今回の実験では、SAP1に関しては、60週令以降の脊髄細胞は数が漸次減少していることから、ニューロンの崩壊あるいは消滅していることが検証され、また、このニューロンの死には、アポトーシスが関与している可能性のあることが示唆された。このことは下肢のヒラメ筋、腓腹筋の筋線維の萎縮と関連があり、筋力低下の一因とも考えられる。

与年龄相关的肌肉无力的主要原因是肌肉质量的减少和肌肉组织的退行性变化。肌肉质量的减少被认为是由于肌纤维数量减少和快肌纤维选择性萎缩的协同作用所致。另一方面，肌肉质量的减少涉及肌肉横截面积的减少以及由于肌纤维萎缩而导致的肌纤维数量的减少，据说这是由于运动单位减少而引起的。运动神经元的崩溃和丧失仍有许多未知点。在过去的两年中，我们一直使用衰老加速小鼠 (SAMP1) 和 ICR 小鼠对 20 至 90 周龄（各 10 周龄）的比目鱼肌和腓肠肌进行组织化学研究。结果显示，SAMP1 肌肉衰老在 56 周龄左右开始，而 ICR 小鼠即使在那之后也几乎没有表现出衰老的迹象。 SAMP1 60周后，肌肉湿重有明显的显着差异，但体重、肌纤维横截面积、肌纤维数量和肌纤维类型组成没有显着差异，尽管有下降的趋势塔。然而，与慢肌纤维相比，观察到快肌纤维萎缩，肌纤维数量显着减少，表明肌肉已变得慢肌纤维。这次，我们观察了脊髓（腰脊髓）前角细胞的组织学结果，以确定运动神经元死亡是否与肌纤维数量减少和快肌纤维萎缩有关。当观察到脊髓前角细胞死亡时，我们尝试使用TUNEL染色和Caspase染色来验证细胞死亡是否是由于细胞凋亡所致。 “实验”方法：20周、60周、70周、90周时每周使用5只SAMP1和ICR小鼠，制备脊髓标本，进行HE染色、KB染色、TUNEL染色、caspase染色并镜检。进行了检查。结果：关于SAMP1，在20周龄时，在腹角中观察到大量形态正常的脊髓细胞，但在60周龄时，根据肌肉退化推测为老年期，细胞数量与上一年相比有所减少，并且随着年龄的增长，细胞数量进一步减少。然而，60周龄和60周龄之后的年龄之间没有观察到明显的显着差异。用Caspase染色，20周龄的细胞没有被染色，但在60周龄后的许多细胞中，细胞质被染色，而用TUNEL染色，在70周龄时观察到一些细胞核被染色。另一方面，在ICR小鼠中，60周龄后前角细胞没有观察到明显的变化。结论：本实验中，SAP1在60周龄后脊髓细胞数量逐渐减少，证实神经元塌陷或消失，提示可能与细胞凋亡有关。这与下肢比目鱼肌和腓肠肌的肌纤维萎缩有关，被认为是肌肉无力的原因。

项目成果

The Effects of Aging and Treadmill Running on Soleus and Gastrocne-mius Muscle Morphology in the Scenescence-Accelerated Mouse (SAM

衰老和跑步机跑步对场景加速小鼠 (SAM) 比目鱼肌和腓肠肌形态的影响

• 发表时间: 2004
• 期刊: Journal of Gerontology : BIOLOGICAL SCIENCES Vol.59A, No.10
• 作者: H.Sakakima;Y.Yoshida;S.Suzuki;N.Morimoto
• 通讯作者: N.Morimoto

H.Sakakima, Y.Yoshida, K.Sakae, N.Morimoto: "Different frequency treadmill running in immobilization-induced muscle atrophy and ankle joint contracture of rats"Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sports. (In press). (2004)

H.Sakakima、Y.Yoshida、K.Sakae、N.Morimoto：“不同频率跑步机跑步对固定所致大鼠肌肉萎缩和踝关节挛缩的影响”《斯堪的纳维亚运动医学与科学杂志》。