運動トレ-ニングによる筋ミトコンドリア増加のメカニズムに関する生化学的研究

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運動トレ-ニングが骨格筋のミトコンドリア機能に及ぼす影響をミトコンドリアの酵素活性とDNAレベルで検討した。8週齢のFisher344系雄ラットを小動物用トレッドミルを用いて2週間もしくは4週間トレ-ニングした。トレ-ニングは、最終的に+6°の勾配を25m/分の速度で60分間走らせるプログラムを1日1回、週に6日行った。このトレ-ニングの後、ラットを屠殺して赤筋であるヒラメ筋、白筋である前頚骨筋、及び赤筋と白筋の混合筋であるひ腹筋を速やかに取り出しフリ-ズクランプして、酵素活性及びDNAの測定まで-80℃で保存した。それぞれの筋肉について、ミトコンドリアの標識酵素であるクエン酸合成酵素とチトクロ-ム酸化酵素の活性を分光光度計を用いる方法で測定した。ミトコンドリアDNAの測定のために、ポリメラ-ゼ連鎖反応により人ミトコンドリアDNAのチトクロ-ムb領域(1500bp)を増幅して調製し、これを鋳型として市販のMultiprime DNA labeling systemにより ^<32>Pでラベルしたプロ-ブを得た。このプロ-ブと精製した核DNAとミトコンドリアDNAの反応性の検討により、このプロ-ブはミトコンドリアDNAに特異的に反応することを確認した。2週間のトレ-ニングで、ヒラメ筋のクエン酸合成酵素活性は有意に上昇したが他の筋肉ではその現象は見られなかった。4週間のトレ-ニングにより、ヒラメ筋とひ腹筋の両酵素活性は有意に上昇し、トレ-ニング効果が認められたが、前頚骨筋ではその現象は見られなかった。一方、筋中のミトコンドリアDNA含量は、4週間のトレ-ニング後でもいずれの筋肉にも変化が認められなかった。これらの結果は、本研究で用いたトレ-ニングは、ミトコンドリアの酵素を誘導するには充分だが、ミトコンドリア数を増加するほどの強度ではなかったことを示唆している。今後、ミトコンドリアDNAを増加する強度のトレ-ニングを検討する予定である。