強度の高い運動における骨格筋の中枢性制御

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目的:この研究では、骨格筋の出力制御を調整している筋紡錘の錘内筋線維(bag_1,bag_2,chain)が、強度の高い運動でどのように動員されているかを調べることである。そこで、我々は、ラットの遅筋型であるヒラメ筋と速筋型の代表である長指伸筋の筋紡錘を用いて、それらの錘内筋線維の動員様式をグリコーゲン枯渇法を用いた組織化学的手法で調べ、それらを含む骨格筋線維型の動員様式と比較、検討した。方法:8週齢ウィスター系雄ラット12匹を、コントロール群(6匹)および運動実施群(6匹)に分けた。両群には、4週間の予備的トレーニングを課し、さらに運動実施群には実験当日4分間の高速トレッドミル運動(40m/分、傾斜角度6度)を課した。運動終了直後に筋を取り出し、左側ヒラメ筋および長指伸筋は生化学的なグリコーゲン定量に、右側同名筋は凍結切片を作成し、錘内筋および錘外筋線維型のグリコーゲン定量に用いた。両線維型は、酸性(pH4.6)処理後のミオシンATPase活性の染色パターンから分類し、それらの線維型の動員様式の判定は、PAS染色と画像解析システムによる光学的測定を組み合わせた手法で分析した。結果:グリコーゲンの生化学的定量から、本研究で用いた4分間の運動では、長指伸筋よりヒラメ筋のグリコーゲン量が大きく減少する運動であった。両筋の錘外筋線維型のグリコーゲンの減少をみると、ヒラメ筋では中間型であるタイプIIAが遅筋型であるタイプIより大きく、長指伸筋では中間型であるタイプIIAが速筋型(IIB)や遅筋型(I)より大きいことが示され、これまでに報告された中間型線維が主に動員される比較的強度の高い運動と同等の負荷であることが示された。この条件下でのbag_1,bag_2,chainのグリコーゲン減少量をみると、ヒラメ筋では、3種類の錘内筋線維ともコントロール群に比べて有意な減少を示した(コントロール値の60-70%)。一方、長指伸筋では、bag_2のみに少量(コントロール値の20%)であるが有意な減少が認められた。結論:遅筋および中間型両線維が多量に動員される場合(ヒラメ筋)では、bag_1,bag_2,chainの3者が筋出力調節に等しく動員される。しかし、中間型線維が軽度に動員される場合(長指伸筋)は、bag_2線維が主に動員されることが示された。