Skeletal muscle epigenetic adaptation for hypoxic training

本研究は，低酸素トレーニングによる骨格筋の相乗的な運動効果獲得のメカニズムに，エピジェネティクス修飾が関与するという仮説について, 組織および分子レベルでの検討を行うことを目的としている。研究初年度では長期的な低酸素トレーニング介入を行ったラット骨格筋ではエネルギー代謝の中心的な役割を担うミトコンドリア関連タンパク質の発現が通常環境下のトレーニングよりも増大することを見出したが，エピジェネティクス修飾をつかさどるヒストン脱アセチル化酵素（HDAC5）の発現の変化と付随しておらず，一過性の低酸素トレーニングを実施し，骨格筋の適応を促す遺伝子発現が増大しているタイミングにおいてエピジェネティクス修飾に関わるタンパク質発現発現や遺伝子発現調節機構の検討の必要性が観察された。そこで研究2年目の令和4年度は，健康増進を企図した低酸素トレーニングプログラムとして，短期間の高脂肪食摂取を摂取させ軽度の代謝異常を惹起したラットに対して、低酸素環境下で一過性無負荷水泳運動を行った際の骨格筋の遺伝子発現変化とHDAC5の変化について検討を行った。その結果、低酸素環境での一過性水泳運動は骨格筋の糖・脂質代謝関連遺伝子の発現レベルを増大させることが明らかとなったが、その遺伝子発現パターンには筋線維タイプ特性が認められることを確認した。さらに、骨格筋を細胞質と核に分画し、遺伝子発現の転写を抑制する核内のHDAC5 に着目したところ、遅筋線維優位の腓腹筋赤色部では変動は見られなかったものの、速筋線維優位の滑車上筋では低酸素環境下の運動により発現が減少することが観察している。今後も詳細な検討は必要であるものの，低酸素トレーニングによる骨格筋タイプ特異的な遺伝子発現にはHDAC5の核外移行が一部関与している可能性が示唆された。

本研究は，低酸素トレーニングによる骨格筋の相乗的な運動効果獲得のメカニズムに，エピジェネティクス修飾が関与するという仮説について, 組織および分子レベルでの検討を行うことを目的としている。研究初年度では長期的な低酸素トレーニング介入を行ったラット骨格筋ではエネルギー代謝の中心的な役割を担うミトコンドリア関連タンパク質の発現が通常環境下のトレーニングよりも増大することを見出したが，エピジェネティクス修飾をつかさどるヒストン脱アセチル化酵素（HDAC5）の発現の変化と付随しておらず，一過性の低酸素トレーニングを実施し，骨格筋の適応を促す遺伝子発現が増大しているタイミングにおいてエピジェネティクス修飾に関わるタンパク質発現発現や遺伝子発現調節機構の検討の必要性が観察された。そこで研究2年目の令和4年度は，健康増進を企図した低酸素トレーニングプログラムとして，短期間の高脂肪食摂取を摂取させ軽度の代謝異常を惹起したラットに対して、低酸素環境下で一過性無負荷水泳運動を行った際の骨格筋の遺伝子発現変化とHDAC5の変化について検討を行った。その結果、低酸素環境での一過性水泳運動は骨格筋の糖・脂質代謝関連遺伝子の発現レベルを増大させることが明らかとなったが、その遺伝子発現パターンには筋線維タイプ特性が認められることを確認した。さらに、骨格筋を細胞質と核に分画し、遺伝子発現の転写を抑制する核内のHDAC5 に着目したところ、遅筋線維優位の腓腹筋赤色部では変動は見られなかったものの、速筋線維優位の滑車上筋では低酸素環境下の運動により発現が減少することが観察している。今後も詳細な検討は必要であるものの，低酸素トレーニングによる骨格筋タイプ特異的な遺伝子発現にはHDAC5の核外移行が一部関与している可能性が示唆された。