反動動作時のクロスブリッジ動態をin vivoで計測する手法確立

2022年度は、本プログラムの目的である、【反動動作 (stretch-shortening cycle: SSC) による筋力増強メカニズム】のクロスブリッジレベルでの検証を、筋の3次元構造が完全に保たれた生理的な状況下、すなわち ”in vivo” で実施することを目指し、X線小角散乱によるクロスブリッジ動態計測実験を進めた。具体的には、大型放射光施設SPring-8において、ラット生体のヒラメ筋を対象に、SSCを行わせている最中に、X線照射によって得られる散乱を記録した。この散乱は、X線照射物が周期的な構造を有していれば、特定の位置に回折像が得られるというものであり、本研究では主に、筋細胞の横断面構造に着目した。筋細胞の横断面は、1個のミオシンフィラメントの周りに6個のアクチンフィラメントがあり、筋収縮時には、ミオシンのヘッドの部分がアクチンフィラメントに結合するため、アクチンフィラメント付近に質量が移動することで、アクチンフィラメント由来の反射強度が増大する。この反射強度化から、結合したクロスブリッジの数を評価することが出来る。この実験を実施したところ、明らかに発揮筋力が増大する伸張性収縮局面において、結合したクロスブリッジの数が減少するという、従来の考えとは異なる知見が得られた。現在は、筋の横断面構造のデータに加えて、縦断面構造 (ミオシンヘッドの周期など) の分析も進めている状態である。

2022年度は、本プログラムの目的である、【反動動作 (stretch-shortening cycle: SSC) による筋力増強メカニズム】のクロスブリッジレベルでの検証を、筋の3次元構造が完全に保たれた生理的な状況下、すなわち ”in vivo” で実施することを目指し、X線小角散乱によるクロスブリッジ動態計測実験を進めた。具体的には、大型放射光施設SPring-8において、ラット生体のヒラメ筋を対象に、SSCを行わせている最中に、X線照射によって得られる散乱を記録した。この散乱は、X線照射物が周期的な構造を有していれば、特定の位置に回折像が得られるというものであり、本研究では主に、筋細胞の横断面構造に着目した。筋細胞の横断面は、1個のミオシンフィラメントの周りに6個のアクチンフィラメントがあり、筋収縮時には、ミオシンのヘッドの部分がアクチンフィラメントに結合するため、アクチンフィラメント付近に質量が移動することで、アクチンフィラメント由来の反射強度が増大する。この反射強度化から、結合したクロスブリッジの数を評価することが出来る。この実験を実施したところ、明らかに発揮筋力が増大する伸張性収縮局面において、結合したクロスブリッジの数が減少するという、従来の考えとは異なる知見が得られた。現在は、筋の横断面構造のデータに加えて、縦断面構造 (ミオシンヘッドの周期など) の分析も進めている状態である。