廃用性筋萎縮におけるミトコンドリア機能障害を抑制する分子機構の解明

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骨格筋の不活動は筋萎縮を生じさせる。これまでの研究では，不活動により萎縮した筋におけるミトコンドリアの機能障害が筋萎縮を促進すると考えられている。ミトコンドリア機能障害のメカニズムの一因としては，ミトコンドリアによる過剰なカルシウムイオン（Ca2+）の取り込みが挙げられている。そこで2022年度は，不活動による筋萎縮の程度が小さい足底筋におけるミトコンドリアによるCa2+の取り込みに関わるタンパク質発現の変化を検討することで、ミトコンドリアによるCa2+の取り込みが、筋萎縮の一因であるのか否かを明らかすることが目的であった。ミトコンドリア によるCa2+の取り込みに関わるタンパク質であるミトコンドリアカルシウムユニポー ター(MCU)の発現は不活動により有意に増加した。またmitochondrial calcium uptake protein 1(MICU1)の発現は不活動により有意に減少した。さらにMICU1発現とMCU発現の比率の低下はミトコンドリアによるCa2+の取り込みを増加させることが報告されていることから、この比率を検討した結果、不活動より有意に低下した。これらの結果から、不活動による筋萎縮の程度が小さい足底筋では、不活動によりにミトコンドリアによるカルシウムの取り込みが増加することが示唆された。したがって、ミトコンドリアによるカルシウムイオンの取り込みが、筋萎縮の抑制に働いている可能性が考えられた。そこで、さらに筋タンパク質の合成とミトコンドリアの生合成に関わる細胞内シグナル伝達経路であるmTORC1経路のタンパク質発現とリン酸化の程度を検討した結果、足底筋において不活動によってmTORC1経路が活性化していることを確認した。