肥大筋と萎縮筋における収縮特性の変化と筋細胞内膜系の構造変化の関連性に関する研究

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本研究では特に、運動トレーニングに伴う肥大筋及び不活動に伴う萎縮筋の興奮収縮連関の機能発現を支える筋細胞内膜系(T管、SRその両者によって形成されるトライアド)及びトライアドに存在するカルシウムチャンネルにおける構造的上の適応変化の特徴を直接可視化して観察することにより、活動性肥大筋と退行性萎縮筋の機能的な変化(収縮特性)が構造上の変化と関連するか否か、あるいはどのように関連して進行するかを明らかにすることを目的とした。トレーニング群については小動物用トレッドミルを用いて、12週間の持久的ランニングトレーニングを行わせた。走行速度及び時間はトレーニング開始4週目までは漸次増加させ、以後一定に保つ。一定負荷として毎分35mの速度で90分間の連続走行を行わせた。ギプス固定についてはトレーニング群と週齢を合わせるため、生後4週齢よりギプス固定を行った。下肢関節の屈曲角度により下肢骨格筋の長さが変化し、屈筋群と伸筋群では萎縮の程度に差が生ずることが報告されているため、3種類の異なる足関節角度(最大屈曲位、90°、最大伸展位)によりギプス固定を行った。筋肉の細胞内内膜系を電子顕微鏡により直接観察して写真撮影を行った。従来報告されている結果と同様にトレーニングにより骨格筋は肥大し、ギプス固定により萎縮した。肥大筋の筋細胞内膜系はコントロール筋との間に顕著な形態的差異は認めず、持久的トレーニングに伴う収縮速度の遅延化は筋蛋白質の質的変化に依存する可能性が示唆された。一方、萎縮筋においては、筋細胞内膜系の構造上の乱れが生ずると共に、収縮速度の遅延化、単位断面積当たりの発揮張力の低下が観察された。萎縮筋の機能低下は筋細胞内膜系の質的変化に加えて、収縮蛋白質の質的変化も関与するものと考えられる。活動性肥大筋と退行性萎縮筋の機能的変化は異なる構造上の変化に依存するものと推察された。