一過性の身体運動による骨格筋インスリン作用の亢進における水分子動態の関与

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本研究では、骨格筋のエネルギー代謝において直接的なエネルギー基質ではない「水」に着目し、水分子の動態の変化による代謝調節機構の解明を目的としている。初年度は骨格筋細胞を浸透圧の異なる溶液中で培養することによって浸透圧刺激を負荷し、エネルギー代謝に与える影響を観察した。骨格筋細胞は浸透圧の変化に極めて敏感であり、数分間の高浸透圧の刺激に対しても水分子の動態は急速に変化し、細胞にshrinkを誘発した。その際、筋内のエネルギー基質量は低下し、関連して、骨格筋のエネルギーセンサーの１つであるAMP-activated protein kinase（AMPK）の活性化や糖取り込みの亢進を確認することができた。糖取り込みに関しては、阻害剤の実験により責任分子を同定した。また、蛋白質の合成を促進する分子の活性化を多数確認したが、実際の蛋白質の合成量は正味で大きく分解に傾いていた。低浸透圧の刺激に対して、高浸透圧での刺激時と同様に数分間の刺激に対して水分子の動態は急速に変化し、細胞にswellingを誘発した。その際の代謝変化を観察してみると、高浸透圧時と逆の変化が引き起こされることを期待したが、概ね高浸透圧時と同様の結果を示した。このような水分子の動態の変化は、骨格筋から分泌される生理活性物質であるマイオカインの分泌にも影響を与えることを確認した。上記の結果から、骨格筋細胞の水分子の動態は骨格筋の糖や蛋白質代謝の調節要因になることが明らかになった。また、その調節には多数の情報伝達分子が関与しており、マイオカインが関与する可能性も示唆された。