著者

西浦 友香 大野 善隆 藤谷 博人 後藤 勝正

出版者

公益社団法人 日本理学療法士協会

雑誌

理学療法学Supplement Vol.38 Suppl. No.2 (第46回日本理学療法学術大会 抄録集)

巻号頁・発行日

pp.AbPI2038, 2011 (Released:2011-05-26)

---

【目的】近年、スポーツ現場では筋損傷の回復を促すために、物理療法の1つである微弱電流刺激(microcurrent electrical neuromuscular stimulation:MENS)が行われている。肉離れ等の筋損傷時において、受傷直後からのMENSにより早期に競技復帰可能になるケースが報告されており、MENSには損傷した組織の修復を促進させる可能性のあることが指摘されている。我々はこれまで、MENSは骨格筋組織幹細胞である筋衛星細胞を活性化させることで損傷からの回復を促進することを確認した。しかし、損傷骨格筋回復過程には、筋タンパク合成系シグナルの活性化が必要あるものの、発生するシグナルに関しての報告はみられない。筋タンパク合成に係るシグナルは複数報告されているが、インスリンシグナル下流に位置するAkt-p70 S6 kinase系の関与が注目されている。そこで本研究では、MENSによる損傷骨格筋回復過程におけるAkt-p70 S6 kinase系の関与について検討した。MENSが損傷骨格筋の再生を促進する分子機構が明らかになれば、リハビリテーションをはじめとする広範分野にMENSの適応範囲が拡大すると考えられる。【方法】実験には生後10週齢の雄性マウス(C57BL/6J)のヒラメ筋を用いた。マウスを無作為に、1)筋損傷群、2)筋損傷+MENS群の2群に分類した。マウスに対して2週間の後肢懸垂を負荷した後、通常飼育に戻した。後肢懸垂により荷重が除去されたヒラメ筋では、その後の通常飼育による再荷重により軽微な部分的筋損傷が惹起される。マウスは室温23±1°C、明暗サイクル12時間の環境下で飼育され、餌および水は自由摂取とした。後肢懸垂終了1日後より、麻酔下にてMENS処置を施行した(Trio300、伊藤超短波社製)。MENS処置後、経時的にマウス両後肢よりヒラメ筋を摘出し、即座に結合組織を除去した後、筋湿重量を測定した。筋湿重量測定後、液体窒素を用いて急速凍結し、-80°Cで保存した。摘出したヒラメ筋はprotease inhibitor及びphospatase inhibitorを含むライセートバッファーを用いてホモジネートし、Bradford法により筋タンパク量を測定した。さらに、ウェスタンブロット法により、Akt、p70 S6 kinase、p38 MAPKの発現量ならびに各酵素のリン酸化レベルを評価した。【説明と同意】本研究は、豊橋創造大学が定める動物実験規定に従い、豊橋創造大学生命倫理委員会の審査・承認を経て実施された。【結果】MENSによる体重への影響は認められなかった。後肢懸垂により低下した筋湿重量および筋タンパク量は、懸垂後の通常飼育により徐々に回復した。懸垂解除1日後に、Aktおよびp70 S6 kinaseのリン酸化レベルの一時的な増加が認められた。懸垂後に観察される筋湿重量および筋タンパク量の回復は、MENSにより促進した。また、MENSによりAktおよびp70 S6 kinaseのリン酸化レベルの再度の増加、ならびにp38 MAPKの活性化を引き起こした。【考察】MENS処置は、損傷した骨格筋の再生を促進することが確認された。損傷筋の回復過程において、Aktおよびp70 S6 kinaseの一時的な活性化が生じるが、MENSにより回復後期にもAkt、p70 S6 kinaseおよびp38 MAPKの活性化を引き起こすことが明らかとなった。MENSはこれらの酵素の活性化が筋タンパク合成を促進することで、損傷した骨格筋の回復を促進することが示唆された。【理学療法学研究としての意義】本研究において、MENSによる損傷筋の回復促進効果にはAkt-p70 S6 kinase系ならびにp38 MAPKが関与していることが示唆された。本研究の知見は、MENSによる損傷骨格筋回復の分子機構の解明につながり、今後種々の疾患や傷害による骨格筋損傷に対する効果的なリハビリテーション技術の開発、ひいては医療費の抑制に寄与できると考えている。さらに、物理療法の1つである電気刺激療法に対して貴重な科学的知見をもたらすことで、理学療法学の発展に貢献できると考えている。本研究の一部は、文部省科学研究費(B, 20300218; A, 22240071; S, 19100009)ならびに日本私立学校振興・共済事業団による学術振興資金を受けて実施された。

著者

大野 善隆 松井 佑樹 須田 陽平 伊藤 貴史 安藤 孝輝 横山 真吾 後藤 勝正

出版者

日本理学療法士協会(現 一般社団法人日本理学療法学会連合)

雑誌

理学療法学Supplement Vol.46 Suppl. No.1 (第53回日本理学療法学術大会 抄録集)

巻号頁・発行日

pp.I-147_2, 2019 (Released:2019-08-20)

---

【はじめに、目的】運動量に応じて骨格筋量は変化するが、その分子機構には不明な点が多く残されている。運動時に骨格筋は乳酸を産生し、分泌する。骨格筋には乳酸受容体が存在するため、乳酸は骨格筋にも作用すると考えられる。近年、培養骨格筋細胞を用いた実験において、乳酸によるタンパク合成シグナルの活性化ならびに筋細胞の肥大が報告されている。しかしながら、生体レベルでの骨格筋量に対する乳酸の影響は未解明である。そこで本研究では、乳酸がマウス骨格筋量に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした。 【方法】実験には雄性マウス(C57BL/6J)を用い、足底筋とヒラメ筋を対象筋とした。マウスを実験1:対照群と乳酸投与群、実験2:対照群、筋萎縮群および筋萎縮+乳酸投与群、に分類した。筋萎縮群と筋萎縮+乳酸投与群のマウスには、2週間の後肢懸垂を負荷し、筋萎縮を惹起させた。乳酸投与群と筋萎縮+乳酸投与群のマウスには、乳酸ナトリウム(乳酸)の経口投与(1000mg/kg体重、5回/週)を行った。対照群と筋萎縮群には同量の水を投与した。全てのマウスは気温約23℃、明暗サイクル12時間の環境下で飼育された。なお、実験期間中マウスは自由に餌および水を摂取できるようにした。実験開始後2、3週目(実験1)および1、2週目(実験2)にマウスの体重を測定した後、足底筋とヒラメ筋を摘出した。筋重量測定後、体重あたりの筋重量を算出した。また、乳酸の経口投与が血中乳酸濃度に及ぼす影響を確認するために、乳酸の単回経口投与後にマウスの尾静脈から採血し、簡易血中乳酸測定器を用いて血中乳酸濃度を測定した。実験で得られた値の比較には、一元配置分散分析または二元配置分散分析および多重比較検定を用いた。 【結果】本研究で用いた乳酸の経口投与は、マウスの体重に影響を及ぼさなかった。また、乳酸の単回投与後に血中乳酸濃度の一過性の増加が認められた。実験1において、足底筋ならびにヒラメ筋の重量は乳酸投与により増加した。実験2では後肢懸垂により足底筋とヒラメ筋の重量は減少した。一方、乳酸投与は後肢懸垂による筋重量の減少を一部抑制した。 【考察】乳酸は筋肥大および筋萎縮予防の作用を有すると考えられた。細胞外乳酸濃度の増加が培養骨格筋細胞を肥大させることが報告されていることから、乳酸経口投与による血中乳酸濃度の増加が、筋重量の増加に関与していると考えられた。 【結論】血中乳酸濃度の増加は筋重量の増加に作用することが示唆された。本研究の一部は、日本学術振興会科学研究費(17K01762、18K10796、18H03160)、公益財団法人明治安田厚生事業団研究助成、日本私立学校振興・共済事業団「学術研究振興資金」、公益財団法人石本記念デサントスポーツ科学振興財団「助成金」、豊橋創造大学大学院健康科学研究科「先端研究」を受けて実施された。 【倫理的配慮,説明と同意】本研究の動物実験は、所属機関における実験動物飼育管理研究施設動物実験実施指針に従い、所属機関の動物実験委員会による審査・承認を経て実施された。

著者

生田 旭洋 太田 友規 大野 善隆 後藤 勝正

出版者

公益社団法人 日本理学療法士協会

雑誌

理学療法学Supplement

巻号頁・発行日

vol.2007, pp.A0233, 2008

---

【目的】骨格筋は、力発揮という力学的な仕事をする器官である。そのため、骨格筋を構成する骨格筋細胞は他の細胞とは異なった特有の形態と構造を持っている。形態的な大きな特徴の1つは、筋の収縮方向に(筋が力を発生する方向に)細く長いことである。この形態的特徴から、骨格筋細胞は骨格筋線維あるいは筋線維と呼ばれている。骨格筋は力学的な仕事の負荷に応じて機能的かつ形態的な適応を示すことは良く知られているが、組織としての適応は個々の筋線維の適応変化による。一般に、骨格筋線維は遅筋線維と速筋線維の2種類に大別される。例えば、遅筋線維はエネルギー産生オルガネラであるミトコンドリアを多く含むことから酸化系酵素活性が高く持久性に優れるが、ミオシンATPase活性は低く収縮速度が低いという性質を持つ。一方、速筋線維ではミトコンドリア含有量は少ないがグリコーゲン顆粒が多く含まれ、解糖系酵素活性値が高く、そしてミオシンATPase活性が高く収縮速度が高いという特性を持つ。さらに、筋線維の直径を比べると、遅筋線維に比べ速筋線維が太いとされている。しかしながら、ラットのヒラメ筋では遅筋線維は速筋線維に比べて太いことが知られており、必ずしも遅筋線維が速筋線維に比べて細いとは言えず、組織としての骨格筋の存在様式や収縮機能などの特性に応じて、筋線維の太さが決定されている可能性が指摘されている。そこで本研究では、異なる存在様式ならびに収縮機能を有する骨格筋における遅筋線維と速筋線維の形態的特徴を比較検討し、骨格筋の機能的特性と筋線維タイプの関係を明確にすることを目的とした。<BR>【方法】実験には、生後8週齢の雄性マウス(C57BL/6J)を用い、両後肢よりヒラメ筋、長趾伸筋、足底筋ならびに腓腹筋を摘出した。摘出した各筋は結合組織を除去後に秤量し、即座に液体窒素により急速凍結し、-80&deg;Cにて保存した。凍結組織をクリオスタットにて、厚さ10 μmの連続凍結切片を作成し、HE染色ならびにミオシンATPase染色(前処置pH 4.35)を施した。染色した切片は顕微鏡にて観察・撮影し、筋線維タイプの同定ならびに筋線維直径の計測を行った。<BR>【結果】ヒラメ筋では遅筋線維が多数を占め、断面積に占める割合も大きいものであった。個々の筋線維の断面積を比較すると、ヒラメ筋では遅筋線維が、長趾伸筋、足底筋ならびに腓腹筋では速筋線維が高値を示した。<BR>【考察】以上より、速筋線維が太く遅筋線維が細いという法則は必ずしも全ての骨格筋に当てはまるものでなく、組織としての収縮機能に適合するように数的に多くを占める線維が大きな直径を有することが明らかとなった。<BR>【まとめ】リハビリテーションを行う上で筋機能に配慮した処置が必要になると考えられた。<BR>

著者

大野 善隆 後藤 勝正

出版者

公益社団法人 日本理学療法士協会

雑誌

理学療法学Supplement Vol.35 Suppl. No.2 (第43回日本理学療法学術大会 抄録集)

巻号頁・発行日

pp.A0234, 2008 (Released:2008-05-13)

---

【目的】加齢に伴う筋肉量の減少ならびに筋力の低下(加齢性筋肉減弱症:サルコペニア)の予防と症状改善のため、高齢者に対して筋力トレーニングが奨励されている。しかし、筋力トレーニングは過負荷の原則に基づくため、高齢者にはリスクが大きい。したがって、安全かつ効率的な筋力トレーニング法の早期開発が望まれている。最近、過負荷の原則に依存しない筋力増強法が報告されている。その中の1つに、熱刺激の負荷による筋力増強法がある。熱刺激に対する筋細胞の応答に関しては、筋細胞の肥大と軽運動との組み合わせによる効果の増大、負荷除去に伴う筋萎縮の抑制、そして廃用性筋萎縮からの回復促進なども報告されている。したがって、熱刺激はサルコペニアの予防と症状改善に有効な方法であると考えられるが、熱刺激による筋肥大の分子機構は明らかでない。転写因子の1つであるnuclear factor-κB(NF-κB)は、サイトカイン(TNFα、IL-1)などの刺激によって活性化する。このNF-κBの活性化は、骨格筋分化の抑制およびタンパク質分解に関与することが報告されており、骨格筋細胞の可塑性発現に寄与していると考えられる。しかし、熱刺激に対するNF-κBの応答ならびに骨格筋肥大の関連性は明らかでない。そこで本研究は、熱刺激によるNF-κBの応答について検討し、熱刺激による骨格筋肥大におけるNF-κBの関与を明らかにすることを目的とした。【方法】実験対象には、マウス骨格筋由来筋芽細胞C2C12を用い、熱刺激群及び対照群を作成した。筋芽細胞を播種し、筋芽細胞に分化させ、筋管細胞に熱刺激を負荷した(熱刺激群)。熱刺激条件は41°Cの環境温に60分間の曝露とした。同じ期間に熱刺激を負荷せず、培養した細胞を対象群とした。この熱刺激後、直後および24時間後に細胞を回収した。回収した細胞のタンパク量、NF-κBの応答を測定し、評価した。また、細胞を分画ごとに回収し、各分画におけるNF-κBの応答を検討した。【結果】熱刺激負荷24時間後、筋タンパク量の有意な増加が認められた(p<0.05)。また、熱刺激後、NF-κBの発現量の有意な減少が認められた(p<0.05)。しかし、熱刺激負荷24時間後には対照群のレベルまで増加した。【考察】熱刺激によって引き起こされる筋タンパク量の増加は、NF-κBの発現量の減少を伴うものであった。熱刺激による筋タンパク量増加の一部は、NF-κBシグナルを介したものであることが示唆された。【まとめ】熱刺激による骨格筋肥大の分子機構の解明により、安全かつ効率的な筋力トレーニング法の早期開発が可能となり、高齢者の健康維持及びリハビリテーションへ貢献が大きいと考えている。

著者

横山 真吾 大野 善隆 後藤 勝正

出版者

公益社団法人 日本理学療法士協会

雑誌

理学療法学Supplement

巻号頁・発行日

vol.2013, 2014

---

【はじめに,目的】肉離れに代表される骨格筋損傷はしばしば線維化を惹起し,重度な場合は骨格筋機能不全を呈することで日常生活動作の阻害因子となることが知られている。スポーツ現場では骨格筋損傷の治癒を促すために物理療法の1つである微弱電流(microcurrent electrical neuromuscular stimulation:MENS)治療が実施されている。MENS治療により損傷した組織の修復が促進された事例は数多く報告されているが,そのメカニズムには不明な点が多い。ストレスタンパク質であるheat shock proteins(HSPs)の発現誘導は,損傷骨格筋の再生を促進することが報告されている。コラーゲン特異的なHSPであるHSP47は,損傷骨格筋細胞に発現が誘導されることが知られている。したがって,HSP47は損傷骨格筋の再生に重要な役割を担っていることが示唆される。そこで本研究は,MENS治療がもたらす損傷骨格筋の再生促進の機序についてHSP47発現から検討することを目的とした。【方法】実験動物は7週齢のC57BL/6J雄性マウス36匹を用い,骨格筋損傷後に自然回復させる群(CTX群;n=18)と回復過程においてMENS治療を行う群(MENS群;n=18)の2群に分類した。筋損傷は,麻酔下にて左側前脛骨筋(TA)に対しcardiotoxinを筋注することで惹起した。また,右TAを対照群とした。MENS治療は,Trio 300(伊藤超短波(株),東京)を使用し,左後肢に対して出力20 μA,周波数0.3 Hz,パルス幅250 msの条件で1日1回,60分間実施した。CTX筋注を基準として,1,2および3週間後に両後肢よりTAを摘出し,骨格筋含有タンパク量を測定した後Western blot法を用いてHSP47およびHSP72発現量を評価した。【倫理的配慮,説明と同意】本実験は所属機関の動物実験に関する規定に従い,所属機関の動物実験委員会の審査・承認を経て実施した。【結果】TAの筋タンパク量はCTXを筋注することで低下し,その後の徐々に回復した。CTX筋注3週後において,筋タンパク量はMENS群がCTX群に比べて有意に高値を示した(p<0.05)。TAにおけるHSP47発現量は,CTXを筋注することにより増加し,CTX筋注1週間後に対照群に比べ約2.5倍の発現量を示した(p<0.05)。その後,HSP47発現量は徐々に低下したが,MENS治療によりHSP47発現量の低下が促進した。TAにおけるHSP72発現量も,CTX筋注により増加し,その後徐々に低下する傾向が認められたが,CTX筋注およびMENS治療による統計学的に有意な変化は認められなかった。【考察】本研究では,損傷骨格筋に対するMENS治療は損傷により低下した筋タンパク量の回復を促進した。したがって,MENS治療は損傷骨格筋の治癒促進効果を有することが確認された。MENS治療によって,CTX筋注により増加したHSP47発現量の低下を促進することが認められた。HSP47はコラーゲン特異的なHSPであり,損傷骨格筋細胞膜に発現が誘導されることから,MENS治療は損傷骨格筋の再生に必要なコラーゲン量を適切に制御することで,再生を促進しているものと考えられた。【理学療法学研究としての意義】MENSには損傷組織の回復促進効果がある他,疼痛抑制効果なども有するとされており,リハビリテーション医療への応用が期待される物理刺激の一つである。MENS治療は痛みを伴わず受傷早期から実施できることから,その治療メカニズムが明らかにすることで運動器リハビリテーションに大きく貢献できるものと考えている。本研究の一部は日本学術振興会科学研究費(挑戦的萌芽,24650411;基盤A,22240071)ならびに日本私立学校振興・共済事業団による学術振興資金の助成を受けて実施された。