運動療法で2つの課題が改善

順天堂大学

 順天堂大学が、2型糖尿病患者に生じる筋力の低下には、細胞内カルシウムイオンの調節障害が関与していることを明らかにしました。また、運動療法を行うことで筋力低下だけでなく、細胞内カルシウムイオンの調節障害も改善したとのことです。

糖尿病があると思ったように力を出せない想

 2型糖尿病患者の多くに筋力低下が生じやすく、糖尿病があると思ったように力を出せない
ことが知られています。今までは、その原因が筋量の減少にあると考えられてきました。しかし最近では、糖尿病患者では同じ筋量でも筋力が低いという、筋肉の質の低下が起きていることがわかってきました

筋肉の質の低下のメカニズムを調べる

 糖尿病患者において、筋肉の質の低下がどのように生じているのか、その分子メカニズムを解明するために、筋肉の質の指標となる筋力と筋収縮に関わる細胞内カルシウムイオンの濃度変化に着目し、分子メカニズムを明らかにする研究を実施したとのことです。

なぜカルシウムイオンの濃度変化に着目したのか

 筋肉(骨格筋)におけるカルシウムイオンの主な役割は収縮と弛緩です。ヒトは骨格筋が収縮と弛緩を繰り返すことによって身体を動かすことができますが、このときにカルシウムイオンが細胞内に放出されることによって筋の収縮が開始されるのです。

 骨格筋は、細胞内小器官である小胞体からカルシウムイオンが細胞質中に放出されることで筋の収縮を始めます。その発揮筋力はカルシウムイオン濃度に比例するのです。

糖尿病モデルマウスで筋力とカルシウム濃度を測定

 骨格筋を2型糖尿病モデルマウスから取り出し、筋力測定装置のひずみ計に取り付け、電気刺激時の筋の収縮力をひずみ計の細動によるトルク(一般的にねじりの強さとして表されます)に変換させることで、骨格筋そのものの筋力を算出したとのこと。

 また、蛍光イメージング法(ここではカルシウムイオンだけ蛍光で光らせ、その蛍光をとらえる専用の顕微鏡を用いてその変化を観察する手法)を駆使し、収縮時の細胞内のカルシウムイオン濃度を測定したそうです。

細胞内カルシウムイオンの調節障害

 測定結果によると、2型糖尿病モデルマウスでは、電気刺激時の筋力が健康なモデルマウス(コントロール群)と比較して著しく低下し、さらに筋収縮時の細胞内カルシウムイオン濃度も低下していることを見い出したとのことです。この結果は、細胞内カルシウムイオンの調節障害が2型糖尿病の筋力低下に大きく関与していることを示唆しています。

運動療法の効果を検証

 次に、筋力向上に効果的といわれる継続的な運動トレーニング(ランニングマシン)による検証をしたそうです。2型糖尿病モデルマウスは、運動を行う能力も低下していることから、徐々に負荷を増やしていき、かつ下り坂のような傾斜によって筋力を意図的に増やすようなトレーニングを6週間実施したとのこと。

 その結果、2型糖尿病モデルマウスの筋力が改善されるとともに、細胞内カルシウムイオン濃度の低下も同時に改善されることが明らかになりました。

測定結果より

 以上の測定結果より、2型糖尿病の骨格筋では細胞内カルシウムイオンの調節に障害があり、細胞レベルで筋力低下が生じる可能性と、筋力低下と細胞内カルシウムイオンの調節障害は運動トレーニングによって改善されることが明らかになりました。

 今回の研究の成果は、2型糖尿病患者で生じる筋力低下の分子メカニズムの一端を明らかにし、また、運動療法が糖尿病患者の筋力と筋肉の質の改善に有効である可能性を示唆しているとのことです。

糖尿病予防や治療標的になる可能性

 2型糖尿病における筋力低下と細胞内カルシウムイオンの調節障害は、運動療法が重要なだけではなく、カルシウムイオンの調節が2型糖尿病の筋力低下における予防や治療標的になる可能性を示しています。

 今後は、2型糖尿病における細胞内カルシウムイオンの調節障害の分子レベルでのメカニズムを明らかにし、カルシウムイオンを調節する新たな予防介入法や治療薬の開発につなげていきたいとのことです。