健康

異なるタイプの「マッスルメモリー」

アダム・シャープルズは筋肉の記憶を研究する分子生理学者になる前、プロのラグビー選手でした。アスリートとしての長年の経験の中で、彼は自分とチームメイトがオフシーズン後、または怪我からさえも予想よりも早く調子を取り戻しているように見えることに気づきました。筋肉量と筋力の再構築は簡単でした。あたかも筋肉が何をすべきかを覚えているかのようでした。2018年、シャープルズと彼の研究室は現在オスロのノルウェースポーツ科学大学院にあり、 最初に見せるのは その運動は、私たちの筋肉を作る遺伝子の働きを長期的に変える可能性がある。遺伝子自体は変化しませんが、運動を繰り返すと特定の遺伝子がオンになり、細胞の筋肉量の増加が以前よりも早く促進されます。これらのエピジェネティックな変化は永続的な効果をもたらします。筋肉はこれらの期間の強さを記憶しており、将来的には有利に反応します。直感的には、これは理にかなっています。過去の運動により、さらなる運動に対してよりしっかりと反応するように筋肉が準備されます。過去数年にわたり、シャープルズの研究室は、筋肉には運動を記憶するための追加の分子機構があることを発見しました。彼と他の科学者もこの研究に基づいて研究を進めており、エピジェネティックな筋肉の記憶を確認しています。 若者と高齢者の人間の筋肉、 さまざまなモードのトレーニングの後、同様に ネズミ。現在 40 歳になったシャープルズ氏は、筋肉がどのように記憶しているのかを依然として考えていますが、最近はその逆の軌跡を研究しています。つまり、筋肉は筋力低下に対して同様の記憶を持っているのでしょうか?答えは「はい」のようです。 「私たちの新しいデータは、筋肉が成長だけを記憶しているのではなく、消耗も記憶していることを示しています」とシャープルズ氏は私に語った。 勉強 bioRxiv でプレプリントとして公開され、現在査読中です。 先端科学。 「怪我や病気に遭遇すればするほど、筋肉はさらに萎縮しやすくなります。そして、それが老化というものですよね。」ノルウェー政府の研究評議会はシャープルズの研究に資金を提供しており、同研究所の発見に既得権益を持っている。今後 10 年で、ノルウェーは「」になると予想されています。超高齢社会」では、5人に1人以上が65歳以上です。 日本とドイツ すでにこのしきい値を超えており、 米国は2030年までに達成すると予想されている。加齢に伴う筋力低下は転倒リスクの主な要因です。落ちるというのは 世界中の傷害と死亡の主な原因 65歳以上の人では。筋肉が最も弱い瞬間をどのように記憶し、反応するかをより深く理解することは、それに対して何をすべきかを知るための重要なステップです。新しい研究の一環として、シャープルズのチームは、膝装具と松葉杖を使用して参加者の足を一度に2週間固定し、若い人間の筋肉の萎縮を繰り返し研究した。シャープルズ氏によると、このレベルの廃用は、骨折やその他の損傷後の手足の固定、入院や床上安静の期間、回復中の体重負荷の減少など、筋肉が急速にサイズと機能を失う現実世界の状況に匹敵するという。数年前、私は著書のためにこの研究を観察しに行きました。 筋肉について;熱心なスキーヤーでありサイクリストである研究参加者の一人は、わずか数週間の固定で脚の筋肉が著しく低下したことにショックを受けたと私に語った。研究チームはまた、リバプール・ジョン・ムーア大学と共同で、高齢ラットの筋肉に関する研究も同時に実施した。どちらの研究でも、不使用期間が繰り返されると、エピジェネティックな変化、つまり遺伝子の発現方法の変化が引き起こされました。これらの変化は筋細胞の中核機能に影響を及ぼし、筋線維の収縮と弛緩に必要なエネルギーを生成する細胞の発電所であるミトコンドリアの遺伝子を妨げます。筋肉を弱らせると、特にミトコンドリアの機能とエネルギー産生に関与する抑制された遺伝子（筋肉の持久力や回復に不可欠な遺伝子など）が弱まります。研究者らはまた、ミトコンドリアの存在量を示す重要なマーカーが、最初のエピソード後よりも萎縮を繰り返した後のほうが急激に低下することも発見し、これは繰り返しの使用停止により筋肉がより脆弱になることを示している。言い換えれば、穴に落ちるたびに、這い上がるのがより困難になることを証拠が示唆しています。同様の変化が、若い人間の筋肉と高齢のラットの筋肉の両方で発生しました。しかし、若い筋肉は適応して回復することができた。萎縮を繰り返した後も、老化した筋肉ほど誇張されない遺伝子発現反応を示した。 「2回目は若い筋肉である程度の回復力と保護力があるようです」とシャープルズ氏は語った。彼はこれを免疫系の反応に例えました。若い筋肉は、以前にも萎縮に遭遇しており、回復する方法を知っているため、2度目の萎縮に対してよりよく反応します。対照的に、老化した筋肉は、 もっと 萎縮を繰り返すと敏感になり、2 回目のエピソードで反応の悪化を示します。私たちの筋肉がこれらの記憶をどれだけ保持し続けるかについては、まだ議論の余地があります。 「研究期間のおかげで、エピジェネティックな記憶は少なくとも 3 ～ 4 か月持続する可能性があることをある程度の確信を持って知っています。 タンパク質の変化 「それがどのくらいの期間続くかは言うのは難しい」とシャープルズ氏は語った。しかし、がん患者を対象とした研究から、筋肉のエピジェネティックな変化はがん生存から10年後も保持されていたことがわかっています。」これを聞いてびっくりしました。がんなど、健康に有害な出来事が十分に劇的な場合、私たちの筋肉はその影響を10年以上持ち続ける可能性があります。しかし、より一般的には、不活動、加齢、不使用の繰り返しにより、システムが徐々に衰弱がより強まり、回復が遅くなる状態に移行する可能性があります。老化と骨格筋を研究し、今回の研究には参加していないアーカンソー大学の准教授ケビン・ムラッハ氏は、ストレス状況にあることを筋肉が記憶する原因（運動などの有益なもの、または病気などの有害なもの）を理解できれば、これに対して何をすべきかをより適切に判断できる可能性があると述べている。分子レベルで有益な変化を引き起こすメカニズムを知ることは、同様の効果を持つ薬の開発に役立つ可能性があります。その対極にあるのは、病気や動けないことが長期的な悪影響を及ぼしているとしたら、次の質問は「運動でそれを相殺できるか?」ということだ、とムラッハ氏は語った。ムラッハ氏とシャープルズ氏は、持久力トレーニングや高強度のインターバルトレーニングと組み合わせた筋力トレーニングが、加齢に伴う筋肉や機能の低下を防ぐ最良の治療法であるというデータはますます確実になっていると述べた。 「おそらく重要な点は、この一連の流れのどの時点でも、新しい運動や負荷刺激によってバランスが成長と健康に戻る可能性があるということです」とシャープルズ氏は述べた。 「筋肉がまったく反応できないということはないと思います。繰り返し弱くなったり、年を重ねると、筋肉の効率が低下するだけです。」筋肉の成長に関連する遺伝子と薬学的標的を特定できれば、最終的には薬物や遺伝子治療が運動できない人々の筋肉反応の促進に役立つ可能性がある。しかし、Murach氏とSharples氏は、筋細胞の成長を刺激すると、成長経路ががん細胞を含む細胞種間で共通していることもあり、意図しない結果を招く可能性があると警告した。新しい研究が示しているのは、私たちの筋肉量は白紙の状態ではないということです。 「私たちが発見したことは、私たちの筋肉が両方の強さの歴史を持っている可能性があることを示唆しています」 そして 「筋力低下は、年齢、ベースラインの筋肉の健康状態、過去の萎縮イベント、以前の運動トレーニングなどの要因によって形成されます。そして、その歴史が、将来の筋肉の反応を形作るのです。」とシャープルズ氏は語った。私は会話を終えて、筋力を高めるためのポジティブな筋肉の記憶と、萎縮を求めるネガティブな筋肉の記憶の間の戦いを、一種の綱引きのようなものだと考えていました。この…