筋萎縮過程の解明を目指した構造・機能同時測定～in vivo骨格筋2次元X線回折

骨格筋萎縮の予防と対策には萎縮メカニズムの解明が必須である。解明に向けての従来の構造評価のアプローチは顕微鏡が主体であったが、X線回折法では組織固定を行わずにサルコメア内の分子レベルで評価可能である。さらに本研究で行っている血流を保ったin vivo骨格筋にこの手法を応用することで、生体内と同一条件で分子レベルの構造を評価できるのみならず、経神経刺激時の機能評価も同時に評価できる点で非常に有用な手法である。まずin vivo骨格筋での構造と機能の同時評価を試みた。つくばにあるシンクロトロン放射光施設で、マウスの長趾伸筋の遠位腱を電動アクチュエータ上に載せた張力トランスデューサに接続し、坐骨神経を電気刺激装置で刺激できるようにした。0.5msecの刺激により単収縮をし、電動アクチュエータを操作することで至適長を決定した。電動アクチュエータに接続していることで今後遠心性収縮や求心性収縮もできるようにした。弛緩時のX線回折像の取得だけでなく、経神経刺激のシグナルとX線回折用のシャッターおよびX線カメラを同期させることにより、100Hzで0.5秒間刺激した強縮中のX線回折像の取得にも成功した。収縮中のX線回折像では収縮を反映し、ミオシン頭部がアクチン側に移動することを示唆する赤道方向の反射である1,1反射と1,0反射の強度比(1,1/1,0強度比)が上昇することが確認された。さらに子午線方向の反射である第1層線においてもミオシンの周期はアクチンの周期に合うように強度比が変化した。摘出筋で知られていた収縮中のX線回折像の変化を確認された。さらに神経原性筋萎縮モデルを坐骨神経の凍結損傷で作製し、そのモデルにおける筋萎縮過程を観察するために後肢のCT撮影を行った。これにより限られた放射光施設での実験時には適切な処置期間での撮影が可能になると考えられる。

骨格筋萎縮の予防と対策には萎縮メカニズムの解明が必須である。解明に向けての従来の構造評価のアプローチは顕微鏡が主体であったが、X線回折法では組織固定を行わずにサルコメア内の分子レベルで評価可能である。さらに本研究で行っている血流を保ったin vivo骨格筋にこの手法を応用することで、生体内と同一条件で分子レベルの構造を評価できるのみならず、経神経刺激時の機能評価も同時に評価できる点で非常に有用な手法である。まずin vivo骨格筋での構造と機能の同時評価を試みた。つくばにあるシンクロトロン放射光施設で、マウスの長趾伸筋の遠位腱を電動アクチュエータ上に載せた張力トランスデューサに接続し、坐骨神経を電気刺激装置で刺激できるようにした。0.5msecの刺激により単収縮をし、電動アクチュエータを操作することで至適長を決定した。電動アクチュエータに接続していることで今後遠心性収縮や求心性収縮もできるようにした。弛緩時のX線回折像の取得だけでなく、経神経刺激のシグナルとX線回折用のシャッターおよびX線カメラを同期させることにより、100Hzで0.5秒間刺激した強縮中のX線回折像の取得にも成功した。収縮中のX線回折像では収縮を反映し、ミオシン頭部がアクチン側に移動することを示唆する赤道方向の反射である1,1反射と1,0反射の強度比(1,1/1,0強度比)が上昇することが確認された。さらに子午線方向の反射である第1層線においてもミオシンの周期はアクチンの周期に合うように強度比が変化した。摘出筋で知られていた収縮中のX線回折像の変化を確認された。さらに神経原性筋萎縮モデルを坐骨神経の凍結損傷で作製し、そのモデルにおける筋萎縮過程を観察するために後肢のCT撮影を行った。これにより限られた放射光施設での実験時には適切な処置期間での撮影が可能になると考えられる。