ラット尾部懸垂前のプレコンディショニング運動が廃用性筋萎縮に及ぼす予防効果

理学 療法 学 　 第

32

巻 第

7

号 　

4De

〜

405

頁 （

2005

年）

報 　 告

ラ

ッ

ト

尾 部懸

垂

前

の

プ

レ

コ

ン

デ

ィ

シ

ョ

ニ

ン

グ

運 動

が

　　　　　　　

廃

用

性 筋 萎 縮

に

及

ぼ

す

予

防効 果

＊

藤 野 英 己

L3

）＃

上 月 久 治

2

’

3

＞

　

武

田

　

功

1

〕

　

田

崎 洋 光

1

）

　　　　　

近 藤

浩 代

n

　

石

田

寅 夫

1

）

　

梶

谷 文 彦

3

） 要

旨

　

ラ ッ ト

_{骨 格筋}

に お け る 廃 用

_{性 萎}

縮の

_{予 防対 策}

と して

，

プレ コ ンデ ィショニ ング 運 動 を 行い

，

ヒラメ筋の

筋

原

線

維

タンパ ク

質

量 と ミ オ シン重

鎖

ア イソ フォ

ー

ム

（

MHC

）

の

変 化

につ い て

検

討

し た

。

ま た

，

運

動

や 温

熱 負 荷

に よ

り誘 導

さ れる

熱

シ ョッ ク タ ンパ ク

質

70

（

HSP70

）

の発 現の

関

連

性

につ いて も

検 証

し た

。

ラ ッ ト を

1

）

2

週 問

の

_{尾 部 懸}

電 した

群 （

HS

）

，

2

）

HS

直 前

に トレッ ドミル

_{走 行}

を

行

い

2

週

間

の尾

部 懸

垂 を し た 群

（

ExHS

）

，

及

び

3

） 対 照

群 （

CONT

） に

分 類

し た

。

筋 原 線 維

タンパ ク

質

量

及

び 遅

筋

型

1

／

_{β MHC}

は 尾 部

懸 垂

し た

HS

と

ExHS

では

CONT

に比 較 し

，

有

意 な

低

下 を 示 し た

。

し か し

，

　

ExHS

では

HS

に 比

較

して

有

意 に

高 値

を

示

した （

p

＜

0

．

05

）

。

ま た

，

HSP70

は

CONT

に 比

較

し

，

　

HS

で は

_有

意 に 低 ド し た が_，　

ExHS

で は

有意

に

高値

を

示

し た

（

p

＜

0，

05

）

。

こ れ らの

結 果

か ら

，

プ レコ ンディショニ ング 運

動

は

筋 原 線 維

タンパ ク質 量 及 び 遅 筋 型

1

／

_β

MHC

の減 少 を 抑 制 し

，

ラ ッ ト骨 格 筋にお け る 廃 用 性

萎

縮の

進 行

を 予

防

で

き

るこ

と

が

検 証

で

き

た。 こ の

予 防 効 果

の

背 景

と して

，

分 子

シャ ペ ロ ンで

あ り

，

タンパ ク

質 保 護 作

用 を

有

す る

HSP70

の関kJ

・

_{が 示 唆 さ れ た}

_、

_，

キ

ー

ワ

ー

ド

　

筋

原

線 維

タンパ ク

質

，

ミオシン

重

鎖アイソ フォ

ー

ム

，

熱

ショ _{ッ ク タ}ンパ ク

質

緒

言

　

骨

格 筋

は 運 動⊥

−

3〕や 電

気 刺 激

4〕 によ り

筋

原

線 維

タ ン パ ク

質

が 合

成

さ れ

，

肥

大

す る

。

　

・

方

，

無 重 力

環

境

5）や

安 静

fi

−

S〕で は 筋 原 線 維 タンパ ク 質の 分 解 が 合 成 を

L

回 ることに よ

り

，

筋 原 線 維

タンパク

質

量 が

減 少

し

，

筋 萎

縮 が 起 こる6

−

8｝

_。

萎

縮 筋では 筋 線 維 横 断 面 積の縮 小6｝9

−

11〕 や

筋 張 力

の

減

少

6

）

9

｝

，

筋 細 胞

核

DNA

の断 片 化12）な どの 量

的

な

変化

が

現

れ るの と

，

同

時

に 筋 線 維タイプ移 行6

−

8）m も報 告 さ れ て お り

，

質

的 に も

変

化 す るこ と が

知

ら れ てい

＊



_Pr

〔，tective　

Effects

　of　a　

Pre

・

condit

．

ioning 　Exurcise 　

〔

m 　Soleus 　

MuscLe

　

Atrophy

　

by

　

Ta

［

1

　

Suspension

D

鈴 鹿 医療 科学 大学 保 健 衛牛学 部

　 〔〒

510

−

0293

　 ：重 県 鈴 鹿 市 岸 岡 町

1001

−

1

｝

　

Hidemi

　

Fujine

，

　

RPT

，

　

PhD

，

　

Isa

（エ

Takeda

，

　

RPT

「

PhD

、

　Hiromitsu

　

Tasaki

，

　

RPT

，

　

MS

，

　

Hirnyo

　

Kondo

，

　

MS

，

　

Tora

〔，　

Ishida

，

　

PhD

：

Facutty

　 of　

Heatth

　

Science

，

　

Suzuka

　

University

　of　

Medlcal

　

Science

2

〕 岡Ilr学 院 大 学 人 問 牛活 学

：

部

　

Hisaharu

　

Kohzuki

．

　MD

，

　PhD

・

Department

〔

｝

f　Feod　and 　Nu匸rition

、

　

Okayama

　

Gakuin

　

University

3

〕岡 山 大学 大学 院シ ス テ ム循 環牛理 学

　 Fumihiko 　Kajiya

，

　 MD

，

　 PhD

．

　Department 　of　

Cardievascular

　

Physiology

，

　

Okayamac

　

University

　

Graduate

　

Sch

〔｝ol　of　

Medicine

　and

　

DentiStrv

＃

_E

．

ma 且：

fujino

＠suzuka

．

u

．

ac

．

jp

　 （受 付口　

2005

年 4 月 1 日　 受 理

H

　 2005 年 9 月 21P る

。

例

え

ば

，

ミ オシ ン

重 鎖

ア イソフォ

ー

ムは

成 熟

し

た

ヒ ラメ筋 で 遅 筋 型

1

／

_β

と速 筋 型

Ila

が

存 在

するが

，

萎 縮 を

起

こ

す

と

速 筋 化

し

，

速 筋

］

1

　

Ild

／x が

発 現

して

く

る 6

−

8｝

。

　 筋 萎 縮

はユ ビ キチ ン

ー

プロ テ ア ソ

ー

ム

系

，

カ テ プシ ン に よ る リソ ソ

ー

ム

系

，

カ ル シウム

依 存 性

プロテア

ー

ゼ の カルパ イン

_系

が

関与

し た

筋 線 維 内

に お ける タ ンパ ク

質 分

解

系

の

活 性 化

に よ り

誘 導

さ れ る が13）10

，

タ ンパ ク

質 分

解 やアポ ト

ー

シスに 対 す る 防 御

作

用 を 有 す る

物 質

として 熱シ ョ ッ ク タン パ ク

質

（

HSP

）が

注

目さ れ ている 15

−

18）

。

　

HSP

は

異 な

る

分 子 量 を も

つ フ ァ ミ リ

ー

が

存 在

し

，

分

r一

シャ ペ ロ ン

機 能

を もつ _分

_子

_量

70kDa

の熱シ ョ ッ ク タ ン パ ク質

70

（

HSP70

） は 運 動 や 熱 負 荷 な どの 様々なス トレ ス に よっ て発 現 す る 1518 〕

。HSP70

と

筋

萎 縮 との 問 には

密 な 関 連

が あ

り

，

筋

萎

縮 に よ り

HSP70

は

減 少 す

る こ と が

報 告

さ れてい る⊥7）

。一

方

_，

温 熱 負 荷 に よ り 誘

導

さ れ た

HSP70

によっ て

，

8

目

問

の尾

部 懸

垂ラッ トの廃 川 性 筋

萎

縮 を 予 防 すること が 可 能であっ た との

報 告 も

み ら れ17）

，

筋 細 胞 内 に お け る

HSP70

発 現の増 加 が

筋 萎

縮 を 防 ぐ 可 能 性 を 示

唆

し てい る

。

ま

た

，

運 動

によ

り

HSP70

が 誘

導

さ れ る こ と も 報

告

さ れて い る 18〕。 そ こ で

，

HSP70

の 発 現 が 尾 部 懸

電

中の ヒ ラメ

筋 筋

原

線 維

タ ンパ

Japanese Physical Therapy Association

NII-Electronic Library Service

Japanese _{Physioal 　Therapy 　Assooiation}

ラッ ト尾 部懸乖前のプレコ ン デ ィ ショ ニ ン グ運 動が廃 用 性 筋 萎 縮に及ぼす予

11

方効 果

401

ク

質

の

低

ド

を減 衰

させ

，

廃

用

性 筋 萎 縮

を 予

防 す

る

効

果が

あ

る の で はないか との

仮 説

に至っ た。

本研 究

で は

尾 部懸

垂 前

にプレコ ン デ ィ シ ョ ニ ン グ

運 動 を行

い

，

後肢 懸垂 前

に

HSP70

発現 を 誘

導

する こ とに よ る廃用性

萎

縮の予 防

効 果

につ いて

検 証

し た

。

方

法

1

．

実 験 動 物

　

Wistar

雄 性

ラッ ト

20

匹

（

9 〜10

週 齢

〉

を 使

用 し た

、

、

こ れ ら ラ ッ ト の 内

15

匹 を 次 の

3

群に

区 分

し た

。

1

）

Morey

法

19｝20｝ に よ

り

2

週 間の

尾 部 懸 垂 を 行

っ た

群

（

HS

，

　 n

＝5

）

，

2

） 尾 部 懸 垂 を 行 う前

に

25

分 間

の

ト

レッ ド ミル走

行

（

20

　m ，’s

，

上

り

坂

20

°

） をし て

2

週 間の尾

部

懸 垂 を 行 っ た 群

CExHS

，

　 n

≡

5

）

，

及 び

3

） 対 照 群

（

CQNT

，

　n

＝

5

）

と

し

た。

ま

た

，

残 り

5

匹

の ラ ッ トは

運

動に よる

HSP70

の誘

導

を 検 証 するため に

，

2

週 間の通 常 飼 育 後

，

トレッ ドミル走 行の みを 行っ た （

Ex

）

，

，

ラッ ト は 室 温

22

±

1

℃の

環

境 下で個 別 ケ

ー

ジに て飼

育

さ れ

，

食餌

及

び

飲

水

は

自

由 と

し た

。

　

本 研 究 は

，

日 本 生 理 学 会の 「生 理 学 領 域 にお け る動 物

実験

に

関す

る基

本 指 針 」 及

び

鈴 鹿 医療 科 学

大

学 動物 実験

指 針に従っ て行い

，

_鈴

_{鹿 医}

_{療 科 学}

_{大 学 動 物 実 験}

_承

_{認 を}

_得

てい る

。

2

．

ヒ ラ メ

筋

サンプルの調 整

　

ペ ン トバル ビ タ

ー

ル （

50mg

〆

’

kg

．

ip

．

）で麻 酔 後

，

ヒ ラ メ

筋

を

摘

出 し た

。

HS ，

　

ExHS

は

2

週

間

の尾

部 懸

垂

終 了 後

，

CONT

は

2

週 間の

自

由 飼 育 後

，

速や かに筋 摘 出 を 行っ た

。

Ex

におい ては トレ ッ ドミル走 行

i

時 間 後に筋 摘 出 を し た。

摘 出 筋標 本

は

湿

重 量 を

測 定 後

，

液 体 窒 素

で

冷却

し た イソペ ン タン

内

で

瞬 間 凍 結

し

，−

80

℃

に

保

存

し た

。

摘 出 標 本の 中 央 部

20mg

程 度 を 切 り出 し

，

40

倍 量 （v

，

，

’

N｝

’

〕 のサンプル溶 液 （sucrose 　

250

　_mM

，

　

KC

_］　

100

　_mM

，

　

imi

−

dazole

　

20

　mM

，

　

EDTA

　

5

　mM ） を 加 えて

，

超

音 波 ホモ ジ ナ イ ザ

ー

（

Sonifier

　

S−

150D

，

　

BRANSON

） で 均 質 化 し た

。

ク

ー

マ シ

ー

ブ リ イア ン ト ブル

ー

に よ る 色

素

結 合 法 （

Protein

　assay

，

　

Bio

−

Rad

　

Laboratories

）で 総 タンパ ク

質 量 を 測 定 し

，

均 質 化 し た サ ンプル の

一

部 は 試 料 処 理 溶

液

（

Tris

−

HCI

　

62

．

5

　mM

，

2

％

SDS ，

10

％

glycerol

，

5

％

mercaptoethanol

，

0

，

02

％

bromphenol

　

blue

_）で ヒラメ

筋 総 タンパク 量 を

1

μ

g

，’μ

L

に 調 整 し たu

3

．

筋

原

線 維

タンパ ク

質

量：

，

及 び ミオ シン

重 鎖

ア イソ フ 　 ォ

ー

ム の測 定

　Tsika

らの

方 法

L’1）に よっ て

，

均 質 化

し た サンプル

溶

液

300

μ

L

を

4

℃

で遠 心 分 離 し

，

ペ _{レ ッ ト を 回 収 し た}

。

次 に

2

種 類の溶 液 （

KCI

　

175

　mptC

，

0

．

5

％

Triton

　

X

−

100

及 び

KC

［

150

　mM

，

　

imidazole

　

20

　mM ） を 川い て

，

膜 結

合

ATPase

を取 り除 き

，

筋

原

線 維

タ ンパ ク

質

を

irll

収

した

、

．

色 素 結 合 法

に よ

り

，

分 光 光 度 計

〔し

V

一

ユ

700

，

SHI−

MADZU

）で

吸 光 度 （

59

．

　

5

　

nm

｝

を測 定

し た

。

　

ミ オ シン重

鎖

ア イソ フ ォ

ー

ム （

MHC

）の測 定は

，

筋

原線 維

タ ンパ ク

質

を

含

む

溶 液

を

試 料 処

理

溶 液

で

1

_μ

_g

、

， μ

L

に

調 整

し た。

Wada

ら 221

方 法

に よ

り

，

7

％

ポ リア ク リ ル ア ミ ド ゲ ル で 筋 原 線 維 タ ンパ _{ク質 〔}

20siL

／

”

lane

_{） を}

4

℃で電 気 泳 動 （

180V

．

48

時 間） して

．

　

IvIIIC

の分 離 を

行

っ た

。

ゲルは ク

ー

マ シ

ー

ブ リ イ アン トブル

ー

_染

色

を

行

い

，

ゲル

_{撮 影}

装

置

（

AE

−

6915

，

　

ATTO

） で デ ジ タ イズを

した

。

画 像

解 析

ソ フ ト 〔

Science

　

Lab

，

　

Fujifilm

）に よ り

，

各

MHC

タ

イ

プの デ ン シ

ト

メ

ト

リ

ー

を検 出

・

測 定 し

，

MIIC

の

各

タ イ プ

含有 割 合

につ いて測

定

し た

．

，

4

，

ウエ スタンブロッ _{テ ィ ン グ}

法

_{に よ る}

HSP70

の

測 定

　

HSP70

の測 定の ため

均 質 化

し た サ ンプルを

試 料

処理

溶 液 〔

Tris

−

HCI

　

62

．

5

　mM

，

2

％

SDS

，

10

％

_glycerol

，

5

％ mercaptoethanol

，

0

．

02

％

bromphenol

　

bl

しEe ） で ヒ ラ メ

筋

総 タンパク 量 が

1

μ

g

μ

L

に

な

る よ

う

に

調 整

し た

後

に熱 処 理 を 行っ た

，

、

筋 タ ン パ ク質の分 離 は

Laem

【nli

法

Lt31／ によ

り

10

％ ポリ ア ク リ ル ア ミ ド ゲ ル

を 用

い て

行

っ た

。

各

レ

ー

ンに

20

_μ

L

の調 整し た サ ン プ ル

溶 液

を

注

人 して

，

電 気

泳

動

q80V

，

5

時 間

〉 を

4

℃で

行

っ た

。

泳

動 後

，

セ ミ ドラ イ

法

に よ

り

PVDF

膜

に

転 写

〔

100

　mA

，

1

時 間

） を

行

い

，

5

％ ブ ロ ッ キ ン グ

溶 液

〔

Blocking

Agent

，

　

Amersllam

　

Biosciences

_）に

1

時 問 振 盪 さ せ た

。

次 に 抗

HSP70

モ ノ ク ロ ナ

ー

ル

抗 体

（

SPA −

810

，

StressGen

） と

2

時 間 反 応 さ せ

，

　

HRP

_標

_識二次 抗

体

と 反 応 さ せ た

、

，

化 学 発 光

法

（

ECL

，

　

Amersham

　

Biosciences

） で

検 出

し

，

30

分 間

の

撮 影

（

LAslooo

，

　

Fujifilm

）

を 行

っ た

。

得

ら れ た

像

を

画 像 解 析

ソ フ ト （

Science

　

Lab

，

Fujifilm

）で バ ン ドの デ ンシ トメ ト リ

ー

を 測 定 し た

，

t

5

．

統 計 処 理 　 得 ら れ た 測 定 値 は 平 均±標 準 誤 差で表 示 し た

。

群 問の 比 較 に は

．

．

．

一

元 配 概 分 散 分 析 を 用い

，

_post

−h

〔〕c　

test

_{に は}

Fisher

’

s　

PLSD

を

_使

用 して

，

5

％

未 満

を

有

意 差 あ り と し た

．

、

．

結

果 　

2

週 間の 尾 部 懸 垂によ り

HS

及 び

ExHS

の ヒラメ筋 湿 重 量 は そ れ ぞ れ

92

±

15

　mg

，

127

±

9mg

_{と な り}

CONT

に 比べ て

有意

に

減 少

を 示 し た （

表 1

）

。

　

筋

lg

当 た りの 筋 原 線 維 タン パ ク

質

量 は

CONT

；

135

±

10mg

／

_g

に比

較 し

て

，

HS

；

72

±

8

　mg

，

’

g

，

及 び

ExllS

；

110

±

4mg

、

’

_g

_{と 共}に減 少し た が

，

　

HS

に 比

較

し て

，

ExHS

は 有 意に高

値

を

示

し た （

図

1

〕

，

、

また

，

　

Ex

の

筋

原

線 維

タン パ ク

質

量 は

129

± ユ

Omg

・

”

_g

_と

_{な り}

，

CONT

_と N工 工

一

Eleotronio _Library

402

理 学療 法学 　 第

32

巻 第

7

号 表

1

　体 重

，

筋 湿重 量

，

及び筋 湿 重 量〆体 重 比の比 較 体 重 （

g

）

　

筋 湿重 量 （mg ） 筋 湿 重 量 （mg ）／体

M．

　（

_g

）

CONT

　

333

±

6

　 　 　

168

±

5

HS

　 　

280

±

8

＊　 　 　

92

±

15

＊

ExHS

　

284

±

9

＊　　

127

±

9

＊†  

．

51

±

0

．

02

033

±

0

．

05

＊

0

．

45

±

0

．

03

＊† 平 均 値±_{標 準 誤 差}で 表 示

．

＊

，

CONT

に 対する有 意 差 （

p

＜

0

．

05

）；†

．

HS

に対 する

ExHS

の有 意差 （

p

＜

0

．

05

）

．

（

承

）

如

「

裲

e

＜

1

卦

h

＞ ヤ 』 綴 刪 ハ ハ

k

摺

100

80

60

　

200

奩

望

ぎ

150

面

心

100

°

く

A

燃

灘

　 50

　 　 　

0CONT

＊ ＊

_†

40

20

0MHC

　

l

／

_β

MHC

　

IId

／x

HS

ExHS

図

1

　ラッ トヒ_{ラ メ}筋 に お け る 筋 原 線 維 タンパク 質 量の変 化

　

正常 筋

（

CONT

）

に 比 較 し て

，

萎

縮

筋

（

HS

）

の

_筋

原

線維

タ ン パ ク

質

量 （mg ！

g

）は有 意に低 下し た

．

尾 部 懸 垂 前に プ レコ ン デ ィ ショニ ング運動を行っ た群 （

ExHS

）では

CONT

に比較 し て

，

筋 原 線維タン パ ク質量の低 下 が み ら れ る が

，

HS

に 比 較 し て高 値を示し た

．

＊

，

CONT

に対 する有 意差 （

p

く

0

，

 

5

）； †

，

HS

に対 する

ExHS

の有 意 差 （

p

＜

0

．

05

）

．

比 較 して 差 は み られ な かっ た

。

　CONT

に お ける ヒ ラ メ

筋

MHC

は

MHC

　

I

／

_β

と

MHC

IIa

の

2

種 類

の ア

イ

ソ フォ

ー

ムが

観 察 さ

れ た

が

，

　

HS

_及

_び

ExHS

と

共

に

MHC

　

I

／

_β

と

MHC

　

IIa

に

加 え

て

，

　

MHC

IIdfx

の

発 現

が

観 察

さ れ た

（

図

2

）

。

ま た

，

こ の

2

群には

MHC

　

I

／

_β

の

滅 少 も 観 察

さ

れ

た が

，

　

HS

に

比 較 し

て

，

ExHS

で の

減 少

は

有 意

に

低 く抑 え

ら れてい た

（

図

2

）

、

　 運 動

（

Ex

）

に よ る

HSP70

の

発 現

は

図

3

に

示 す

よ

う有

意

に

増 加

し

た

。

CONT

に

比 較

して

HS

の

HSP70

は

低 下

したが

，

ExHS

は

有 意

に

高 値 を示

した

（

図

3

）

。

考

察

　 本 研 究

で は

廃 用 性 萎 縮

の予

防対 策

とし てプレコ ン デ ィ シ ョ ニ ング運

動

を

行

うことに よ り

，

ラッ トヒラ メ筋の筋

原 線 維

タンパ ク

質

量 や ミ オ シン重

鎖

タ イ プ

1

／

_β

の減 少 を

抑

制 する こと がで き た

。

ま た

，

その背 景には 運 動によ り 誘

導

さ れ た 熱 ショ ック タンパ ク 質の発 現 が 関 与 す るこ と

が 示 唆 さ

れ た。

　 筋 線 維

を

構

成

す

る タン パ ク

質

は 合 成 と 分 解 を 繰 り返 し て い る

24

）

。

尾

部 懸

垂に よる ラッ ト後 肢の 免 荷に よ り

，

ヒ ラ メ

筋

の タンパ ク

質

の合 成

・

分

解

のバラ ン ス は 崩 壊 し て

，

タンパ ク

質

の

合 成

は

低

下 し

，

タンパク

質

の

分 解

が二 次 的 に 促 進 さ れ

，

筋

タ ン パ ク

質

の

減 少

を きた

す

こ とが

知

MHCl

匸a 　 　 図

2

　ミオシ ン重鎖 （

MHC

）アイソ フォ

ー

ム の変 化

　

正常ヒ ラ メ筋 （

CONT

）では

MHC

　

I

／

_β

と

MHC

　

IIa

の

2

種類 のサ ブ タ イ プ が観 察さ れ た が

，

HS

，

及 び

ExHS

と 共 に

MHC

I

／

_β

と

MHC

　

IIa

に加え て

，

　

MHC

　

IId

／x の発 現が観 察さ れ た

．

ま た

，

HS

，

及 び

ExHS

で は 遅 筋 型 の

MHC

　

I

／βの 現

象

が

観

察さ れ た

，

＊

，

CONT

に対 する有 意 差 （

p

＜ 

．

05

）；†

，

HS

に対 す る

ExHS

の 有 意 差

Cp

く

0

，

05

）

．

（

_，

ゴ

．

邸

）

酬

無

S

、 λ 姻

至

而 あ

200

150

100

50

0CONTHSExHS

Ex

図

3

熱ショ ッ ク タ ンパ _{ク質 （}

HSP70

_{）の変 化} 　正常ヒ ラ メ筋 （

CONT

）の

HSP70

で 正 規化して表示 し た

．

萎 縮 筋 （

HS

）で は

CONT

に 比較し て

，

有 意に

HSP70

が低下 し た

．

運動 （

Ex

）に より

HSP70

は増 加 し

，

プレコ _{ン デ ィ シ}ョ ニ ン グ運 動 後

，

尾 部 懸 垂 した群 （

ExHS

）では

HSP70

が

CONT

よ り高 値 を示 した

．

＊

，

CONT

に対 する有 意 差 （p＜

O

．

05

）； †

，

HS

に対 する

ExHS

，

及び

Ex

の有 意差 （

p

＜

0

．

05

）

．

ら れ てい る 6）24）。

特

に

収 縮

タ ンパ ク

質

で

あ

る

筋 原 線 維

タ ンパ ク

質

の

低

下は

筋

の

収

縮

機 能

に

影響

を

与

える 6〕

。

本

研 究

に

お け

る

萎 縮 筋

の

筋 原 線 維

タ ン パ ク

質 量

は 正

常 筋

の

47

％に

減 少

し た

（

図

1

＞

。

こ の

結 果

は二 週

間

の尾

部 懸

垂 に よ り筋 原 線 維 タンパ ク質の分 解 が 誘 導 さ れ

，

筋 原 線 維 タン パ ク

質

の減 少 を き た し た もの と

考

え ら れ る

。

　

一

方

，

成

熟

し たラ ッ ト

骨 格 筋

の ミオ シン

重 鎖

アイソ フ

ォ

ー

ムは

1

〆

_β

，

Ila

，　

Ild

／

x

，

及 び

IIB

の四

種

類の

存 在

が

確

認

さ れ ている25）

。

遅

筋

で あ る 正

常

ヒラ メ

筋

で は 遅

筋

型 の

MHC

　

I

／

_β

と 速 筋 型

Ila

の 二

種

類の アイソ フ ォ

ー

ム が

確

認 さ れてい る24）

。

これ らの アイソ フ

t

一

ム は 環 境の 変 化 に よ り タ イ プの 移

行

が おこる と

報 告

さ れ てい る24｝。

萎 縮

し たヒラメ

筋

で は

MHC

　

I

〆

_β

の

減 少

と

速 筋 型

Ild

／x の

発

現が生 じ る こ と を

諸 家

6）7）24）の

報 告

や

我

々 8）の先

Japanese Physical Therapy Association

NII-Electronic Library Service

Japanese _{Physioal 　Therapy 　Assooiation}

ラッ ト尾部懸 垂

前

のプレコ ン デ ィ ショ ニ ング運 動 が 廃 用 性 筋 萎縮に 及 ぽす予防 効果

403

行

研

究

に よ り確 認 さ れてい る

。

本 研 究におい て も

MHC

I

／

_β

の

減

少と

Ildfx

の 発 現 が 観 察 さ れ た （図

2

）

。

　 熱

シ ョ ッ クタ ンパ ク

質

は

熱

ス トレ スに よ り

誘 導

さ れ る タン パ ク

質

で

あ

る 1518｝。 こ の タン パ ク

質

は

分 子

シ ャペ ロ ン機 能 を

有

して

，

タン パ ク

質

を

保 護す

る

作

用 を

も

つ 15

−

ls｝

。

ま

た

，

運 動

によ

り熱

シ ョッ _クタ ンパ _ク

_質

_が

_{誘 導}

_{さ れ る}こ と が

報 告

さ れて いる18｝26｝。

Milne

ら 26）_の

研 究

で は

速 度

18

　m 〆s の トレ ッ ドミル走

行

に よ

り

ラッ ト ヒ ラ メ

筋

の熱 シ ョ ッ ク タ ン パ ク

質

が

50

％ 以

．

ltag

加 す

るこ と を

報

告 し て いる。

本 研 究

におい て

も

，

速 度

20m

／sの トレ ッ ドミ ル

走 行

に よ

り

，

Milne

ら と同

様

，

熱 ショ ッ クタン パ ク 質 の

誘 導 が 確 認 され

てい _る

_（

_図

3

_）

_。

　

・

方

，

萎 縮

に よ

り熱

ショ ッ ク タン パク

質

の

誘 導

は

減

少 し

，

萎

縮 ヒ ラ メ

筋

で は

有 意

な

低

ド

を

示 した （図

3

）

。

Naito

ら17）の

研 究

に

お

い て

も 同 様

に

8

日

間

の

尾 部 懸 垂

で 熱 ショ ッ ク タン パ ク

質

の

減 少

を

報 告

してい る。

ま

た

，

Ku

ら27） は

18

時 間の尾

部

懸 垂で ヒ ラ メ

筋

の

熱

シ ョ ッ ク タン パ ク

質

が

減

少 しているこ と を

確 認

してい る。

熱

シ ョ ッ ク タン パ ク

質

の よ

う

な

分子

シャ ベ ロ ン の

減 少

は タンパ ク

質

の

合 成 を

低

ド させ

，

タンパク

質

の

合 成

・

分 解

の バ _ラ ン ス を

崩 壊

さ せる 27 〕

。

こ の

_{結 果}

，

_{骨 格 筋}

で は

筋 原 線 維

タン パ ク

質

の

分解

が

増 加

し

，

筋 原線 維

タン パ ク

質 量

の

減

少 を 生 じ た もの と

考

え ら れる

。

さ らに

Locke

ら28）は遅

筋

型 ミオシン重

鎖

アイソ フ

t

一

ムの

減 少

によ

り熱

シ ョ ッ ク タン パ ク

質

量の

減

少 が 起こ

り

，

遅 筋

型ミオシ ン

重 鎖

ア イソ フ

t

一

ム の増 加

時

には

熱

シ ョ ッ ク タ ンパ ク

質

量が

高

値

を

示 す

こ と を

報 告

してい る。 こ の

報 告 か ら

ミ

オ

シ ン

重

鎖

の

遅筋

型 か ら

速 筋

型

，

あ

るい は

速 筋 型 か

ら

遅 筋 型

へ の 移 行の制 御に熱シ ョ ック タン パ ク

質

が

関 与

してい る こと が

示

唆 さ れ る

。

本 研 究

に おいて

も

，

萎 縮 筋

で は

遅 筋 型

ミ オ シン重

鎖

アイソ フ ォ

ー

ム の

減 少

と

熱

シ ョ ッ ク タ ンパ ク

質

量の

低

下 がみ られ

，

Locke

ら2s）の

報 告

を

支 持 す

る

結

果

と

な

っ た。

　

次 に二週

間

の尾

部懸

垂

時

の

筋 原 線 維

タン パ ク

質

は プレ コ ンデ ィ ショニ ング 運

動

を

行

わ な かっ た

群 （

HS

）に比

較

して

，

プレ コ ンデ ィ シ ョ ニ ン グ

運 動 を 行

っ

た 群

（

ExHS

） は

有

意 に

高 値

を

示

し た

（

図

3

）

。

ま た

，

遅 筋

型 ミオシ ン重

鎖

ア イソ フ ォ

ー

ム の

減 少 も抑 制

さ れ てい た

（

図

2

）。

Naito

ら 17 〕 はラッ ト全

身 を温 熱 環 境 下

で

曝 露

し

，

熱

シ ョ ッ クタン パ ク

質

の

誘 導

を

行

っ た

研 究

で

8

日

間

の

尾

部 懸

垂

後

も

熱

シ ョッ ク タ ンパ ク

質

が

高値

を

示

し

，

筋 湿 重

量の 減 少 を

抑

制 して い た と

報 告

して い る

。

ま た

，

Skidmore

ら18）や

Milne

ら26） は

熱

シ ョ ッ ク タ ンパ ク

質

が

熱

ス ト レ ス の み なら

ず

，

運

動 負 荷

に よっ て も発 現 す る こと

を報 告 し

てい る。 これ

ら

の

報 告

か ら

本

研

究

で

得

られ た

結 果

は

，

運 動

によ

り熱

ショ ッ _クタンパ ク

質

の発 現 を 促 すことに よっ て

，

筋 原線 維

タ ンパ ク

質

や 遅

筋

型ミオシ ン

重 鎖

ア

イ

ソ フォ

ー

ム の

減 少 を抑 制

で き た もの と考 え られ る。

ま

た

，

単

発かつ

一

過 性の 運 動 効 果 につ い て諸 家の報 告 がみ ら れる 29

−

31）

。

IIernandez

ら 29）は

，一

過 性の 運 動 に よっ て

細 胞 内

シグ ナ リングの

経路 が 数 時 間以 内

に

変

化

し

，

筋

タンパ ク質の合 成 速 度 が

増 加

する こ と を

報 告

し てい る

。

ヒ トに おい て も 同 様に

一

過 性の運 動 後に

筋

タン パ _ク

_質

の合 成 速 度 が

増 加 す

る

報 告 も

み ら れる 31｝。 こ

れ

らの

報 告

に み られ る よ

う

に

一

過

性

の運

動

であっ て

も

，

筋

タン パ ク 質の合 成

・

分 解の バ ラン スを 変 化 さ せる ことが 可 能 で あ り

，

筋 線 維

内では

筋

タ ンパ ク

質合 成

の シ グナ リ ング

経

路 が

活

発

化

し てい る

も

の と

考 え

ら れ る

。

また

，

そ の シ グ ナ リン グ の変

化

は

48

時 問

まで

継 続 す

る こ と が

報

告 さ れ てい るm）

。

これ らの

報 告

か ら プレコ _{ン デ ィ シ} ョ ニ ン グ 運 動によ り

　

過 性に タン パ ク

質

合 成が増

加

し

，

尾 部 懸 垂 に よ るタンパ ク質の分 解 とのバ ラ ンス が

一

時 的

な

均 衡 状 態 と

な り， タン パ ク

質 分解

の

開始

が

遅 延

し た

可能

性

が

示 唆

さ れ る

、

、

こ の こと か ら 週 間の尾 部 懸 垂で筋 原

線 維

タ ンパ ク

質

の

減

少 を

抑

制 で き た もの と推 察 さ れ る

。

　

最 後

にメ カニ ズムを

解

明 す る た め に は 筋 タン パ ク

質

の

調 節

に

関 与 す

る

成 長

因

了

や リン

酸 化

，

ユ ビキ チ ン

ー

プロ テ ア ソ

ー

ム

な ど

の

細 胞

シグ ナル因 子 な ど も

考

慮

す る 必

要

が

あ

り

，

今 後

，

検

討 を 重 ね る 必 要 が あ る と

考

えて い る

。

ま

た

，

本 研 究

は

運 動

で

誘 導

し た

HSP70

の 萎 縮

予

防 効

果

を

検 討

し た もの であ り

，

運 動の種 類 や 方 法 を 検 証 した も の でない

、

，

将 来 的

に 運

動 療 法

に 役」γた せ る た め に は

，

効

果 的

，

か

つ

適 切 な運 動

の

種 類

，

方法

，

頻

度

及 び 時 間 な ど の

検

討 が 必 要と考 え ら れ る

、

、

　 本研 究

で は

骨 格 筋

の

萎

縮 予 防 に 対 す る プ レコ ン デ ィ シ ョ ニ ング

運動

が

筋

原

線 維

タンパ ク

質

量 とミオシン重

鎖

ア イ ソフ ォ

ー

ム に及ぼす 予 防 効 果につ い て 検 討 し たtt その

結 果

，

二

_{週 閲}

の

尾 部 懸 垂

に おいて は

萎 縮

予

防 効

果 が

観

察

され

，

プ

レコ ンディショニ ン グ 運

動

の

効 果

を

検

証

で き た

。

　

謝 辞

： ミオシ ン

重

鎖アイソ フ

t

一

ム の測

定

につ い ては

広 島大 学 総 合 科 学 部

の

和

田

正 信

教

授

の ご

指 導

によ り実 施 し た

。

こ こ に深

謝

の

意

を

表

す る

。

ま た

，

本 研 究の

一

部で

実 験

に

協 力

し て 頂い た

森

大 輔 及 び 長 原

真

也の

両 氏

に

深 謝

す

る。

　

本

研

究

は

文

部

科

学 省 科 学 研 究 費 基 盤 研 究 （課 題 番

号

16300188

）

及 び

若 手

研 究 〔課 題

番

．

号

15700384

，

16700432

）

の

一

部

に よ り実

施

した

／

．

t

文 　 　献

1

）

NQble

　

EG

，

　

Tang

　

Q，

　et　al

．

二

Protein

　syllthesis　

in

　c〔，mpen

−

　

satory



hypertrophy



of



rat



plantaris

．

　

Call

　

J

　

Physiol

　

Pharrnacol

　

62

：

ll78

−

ll82

，

1984

．

2

）

Tsika

　

RW

，

　

Herrick

　

RE

，

　_et　al

．

：

EffecL

　_of　anab ｛エ［

ic

　_steroids

　 on　overbaded 　and 　ovcrLQaded 　suspended 　skeletal　mus

．

　 cle

、

　

J

　

Appi

　

Physiol

　

63

：

2

工

28

−

2133

，

1987

．

3

）

Watt

　

PW

，

　

Ke

］

ly

　

FJ

　et

，

α

1

．

：

Exercise

−

induced

　morpho ［ogi

・

　

cai　and　

bTochcmical

　ch とmges 　

in

　skeletal 　muscles 　of　

th

〔

・

404

mpifdeUi"

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Atrophy

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the

soleus

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F

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_4os

<Abstract>

Protective

Effects

of a

Pre-conditioning

Exercise

on

Soleus

Muscle

Atrophy

by

Tail

Suspension

Hidemi

FUJINO,

RPT,

PhD

thculty

of

Hlealth

Science,

Su2uha

U}iiversity

of

Medical

Science

Department

of

Cardiovascular

Physiolqgy,

Okayama

University

Graduate

Schoog

of

Medicine

and

Dentistrl,

Hisaharu

KOHZUKI,

MD,

PhD

Department

of

Food

and

Nutrition,

Okayama

Gahuin

Uhiversity

Department

of

Cardiovascular

Physiolqgy,

Okayama

University

Graduate

School

of

Medicine

and

Dentistrl,

Isao

TAKEDA,

RPT,

PhD,

Hiromitsu

TASAKI,

RPT,

MS,

Hiroyo

KONDO,

MS,

Torao

ISHIDA,

PhD

Fttculty

of

Hlealth

Science,

Suzuka

U}iiversity

of

Medical

Science

Fumihiko

KAJIYA,

MD,

PhD

Department

of

Cardiovascular

Physiolqgy,

Okayama

University

Graduate

Schoot

of

Medicine

and

Dentistrry

Skeletal

muscles are

known

to

show a

decrease

in

myofibrilLar

pretein

and slow

type

of myosin

heavy

chain

(MHC>

during

tail

suspension.

Therefore,

this

investigation

examined whether a

conditioning exercise

before

tail

suspension could

prevent

muscte atrophy

during

tail

suspension,

and measured myofibrillar

protein

coneentration, cemposition of

MHC

isoforms,

and

heat

shock

protein

70

{HSP70).

Wistar

male rats were randomly

divided

into

three

groups:

tail

suspension

for

2-wk

_(HS),

a

single

bout

of

exercise

before

tail

suspension

for

2-wk

_(ExHS)

and

age-matched

controL

ExHS

performed

treadmill

running

(20

mfmin,

20'grade,

25

min)

before

HS.

Both

HS

and

ExllS

significantly reduced soleus muscle mass

(24-33%)

and myofibrMar

protein

concentration

{49-68%)

compared

with

control.

The

slow

type

I/fi

MHC

iseform

was

significantly

decreased

and

the

slow

type

IId/X

MHC

isoform

was observed

in

HS

and

ExHS.

However,

ExHS

showecl significantly

higher

myofibrillar

protein

concentration

{+59%)

compared with

HS.

In

addition,

the

estimated

MHC

isoforms

were aLtered

to

the

smaller

in

ExllS,

with

decreases

and elevations

in

the

slow

type

I!P

and

fast

type

IIdlX

MHC

isoforms,

respectively.

Although

HS

conditions resulted

in

a significant

decrease

in

the

HSP70

concentration, exercise

increased

HSP

accumulation

in

soleus muscle after

2-wk.

These

results suggest

that

the

pre-conditioning

exercise

before

tail

suspension attenuated

the

loss

of

myofibrillar

protein

and

the

transformation

of

MHC

isoforms,

and

involved

an

increment

of