廃用性筋萎縮におけるミトコンドリア機能障害を抑制する分子機構の解明

阐明抑制废用性肌肉萎缩中线粒体功能障碍的分子机制

• 批准号: 22K11557
• 负责人: 宇田 宗弘
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Hirosaki Gakuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K11557/
• 关键词: ミトコンドリア; カルシウム; mTORC1; 筋萎縮; カルシウムイオン

骨格筋の不活動は筋萎縮を生じさせる。これまでの研究では，不活動により萎縮した筋におけるミトコンドリアの機能障害が筋萎縮を促進すると考えられている。ミトコンドリア機能障害のメカニズムの一因としては，ミトコンドリアによる過剰なカルシウムイオン（Ca2+）の取り込みが挙げられている。そこで2022年度は，不活動による筋萎縮の程度が小さい足底筋におけるミトコンドリアによるCa2+の取り込みに関わるタンパク質発現の変化を検討することで、ミトコンドリアによるCa2+の取り込みが、筋萎縮の一因であるのか否かを明らかすることが目的であった。ミトコンドリア によるCa2+の取り込みに関わるタンパク質であるミトコンドリアカルシウムユニポー ター(MCU)の発現は不活動により有意に増加した。またmitochondrial calcium uptake protein 1(MICU1)の発現は不活動により有意に減少した。さらにMICU1発現とMCU発現の比率の低下はミトコンドリアによるCa2+の取り込みを増加させることが報告されていることから、この比率を検討した結果、不活動より有意に低下した。これらの結果から、不活動による筋萎縮の程度が小さい足底筋では、不活動によりにミトコンドリアによるカルシウムの取り込みが増加することが示唆された。したがって、ミトコンドリアによるカルシウムイオンの取り込みが、筋萎縮の抑制に働いている可能性が考えられた。そこで、さらに筋タンパク質の合成とミトコンドリアの生合成に関わる細胞内シグナル伝達経路であるmTORC1経路のタンパク質発現とリン酸化の程度を検討した結果、足底筋において不活動によってmTORC1経路が活性化していることを確認した。

骨骼肌不活动会导致肌肉萎缩。先前的研究表明，由于不活动而萎缩的肌肉中的线粒体功能障碍会促进肌肉萎缩。线粒体功能障碍的机制之一是线粒体摄取过量的钙离子（Ca2+）。因此，2022年，我们将在因不活动而导致肌肉萎缩程度较小的跖肌中，检测与线粒体摄取Ca2+相关的蛋白质表达的变化，以确定线粒体摄取Ca2+是否是肌肉的促成因素。目的是找出是否萎缩。线粒体钙单向转运蛋白 (MCU)（一种参与线粒体摄取 Ca2+ 的蛋白质）的表达由于不活动而显着增加。此外，由于不活动，线粒体钙摄取蛋白1（MICU1）的表达显着降低。此外，据报道，MICU1 表达与 MCU 表达的比率下降会增加线粒体对 Ca2+ 的摄取，因此我们检查了该比率，发现它显着低于不活动的比率。这些结果表明，在因不活动而引起的肌肉萎缩程度较小的跖肌中，线粒体的钙摄取因不活动而增加。因此，认为线粒体对钙离子的摄取可能起到抑制肌肉萎缩的作用。因此，我们进一步研究了mTORC1途径的蛋白质表达和磷酸化水平，mTORC1途径是参与肌肉蛋白质合成和线粒体生物发生的细胞内信号转导途径，并发现mTORC1途径在跖肌中不活动时被激活。 。

项目成果

後肢除負荷がラットの足底筋におけるミトコンドリアのカルシウム取り込みに関わるタンパク質発現に及ぼす影響

后肢卸荷对大鼠跖肌线粒体钙摄取相关蛋白表达的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 宇田宗弘;吉原利典;関根紀子;馬場猛
• 通讯作者: 馬場猛