骨格筋のアポトーシスと身体的パフォーマンス。高齢者の筋肉における酸化的RNA/DNA損傷と修復

具体的な目的:

具体的な目的１． 若い健康な対照者および高機能および低機能の高齢者において、加齢に伴う筋アポトーシスの程度を測定する。 研究者らは、観察された筋細胞のアポトーシスのレベルが身体障害に関連しているという仮説を立てています。 研究者らは、10 人の若い対照被験者 (20 ～ 35 歳) からなるコホートを募集します。 研究者らはまた、40人の高齢者（70～99歳）のコホートを募集し、身体能力のレベルに基づいて設定された基準によって2つの異なるカテゴリーに層別化する予定である。 ショート・フィジカル・パフォーマンス・バッテリー（SPPB）（66）でのサマリ・パフォーマンス・スコアが11以上の被験者は、高機能であるとみなされます。 逆に、要約パフォーマンススコアが 7 未満の被験者は、機能が低いと見なされます。 SPPBに加えて、研究者らはハンド握力テストと等速性膝伸筋テストも実施し、大腿四頭筋の収縮領域を正確に定量化するために3D磁気共鳴画像法（MRI）を導入する予定だ。 研究者は、生化学的および組織学的分析を使用してアポトーシスの重症度を決定するために、各被験者の筋生検を取得します（「方法」を参照）。 障害の有無は、自己申告の質問票を使用して評価されます。 したがって、研究者は筋肉のアポトーシスの程度を決定し、これを身体障害のレベルおよび筋肉量と相関させることができるでしょう。

具体的な目的 2. ヒト骨格筋におけるアポトーシスの誘導におけるポリ (ADP-リボース) ポリメラーゼ 1 (PARP-1) とアポトーシス誘導因子 (AIF) の役割を解明すること。 研究者らは、観察されたアポトーシスによる細胞損失は主にカスパーゼ非依存性機構に関連していると仮説を立てています。 研究者らは最近、ミトコンドリアのカスパーゼ非依存性アポトーシス経路の活性化が、核細胞死に寄与する際にカスパーゼ依存性経路よ​​りも重要な役割を果たしている可能性があることを示した(67)。 さらに研究者らは、アポトーシスのPARP-1/AIF経路が加齢に伴う筋肉消耗プロセスに関与しているのではないかという仮説を立てている。 研究者らはPARP-1とAIFを定量的に評価し、これらの測定値を筋アポトーシスの程度と相関させる予定である。

具体的な目的 3. 筋アポトーシス、サルコペニア、障害におけるミトコンドリアの機能不全とエネルギー不全の役割を評価すること。 研究者らは、ミトコンドリアの機能不全とその結果として生じるアデノシン三リン酸（ATP）産生の減少が、おそらくアポトーシスプログラムの誘発により、サルコペニアと因果関係があるのではないかと仮説を立てている。 高齢者の大腿四頭筋における平均 ATP 産生は、若い被験者の約 50% であると推定されており (68)、エネルギー不全がアポトーシスを引き起こす可能性があると仮定されています (58)。 これらの発見と一致して、研究者らは最近、ラットの腓腹筋において、ATP含有量とATP生成率が年齢とともに約50%減少することを発見した(59)。 研究者らは、重要なミトコンドリア代謝酵素、すなわちクエン酸シンターゼ、チトクローム-c-オキシダーゼ（COX）、ATPアーゼ、アコニターゼとともに筋細胞のATP含有量を定量的に評価する予定である。 研究者らは、これらのパラメーターをアポトーシスのレベル、および身体能力、障害、筋肉量の測定値と相関させる予定です。

具体的な目的 4. 追跡調査（縦断的研究）において、身体機能および筋肉量の変化を筋肉のアポトーシスおよび生化学的パラメーターと相関させること。 4年後、高パフォーマンスグループの被験者は、筋アポトーシス率、PARP-1およびAIF活性、エネルギー産生について再評価されます。 研究者らは、これらのパラメーターを、MRI によって評価された身体能力および筋肉量の測定値、および自己申告による障害と相関させる予定です。 したがって、研究者らは、この非常に高齢の年齢における身体能力、筋肉量、および機能状態の最終的な低下と、筋肉のアポトーシスおよび生化学的パラメータの変化とを直接相関させることができるだろう。

研究計画:

研究者らは、断面デザイン（20～35歳および70～99歳）を使用して、健康な集団（包含/除外基準を参照）における外側広筋のアポトーシスのレベルを定量化します。 かけがえのない有糸分裂後細胞のアポトーシスは、サルコペニアの発症における重要なメカニズムである可能性がありますが、加齢に伴う健康なヒトでは研究されていません。 さまざまな慢性疾患で、人間の骨格筋におけるアポトーシスの事例が記録されています。すなわち、慢性肺疾患 (69,70) と心不全患者 (69,71,72) です。 ただし、病状や虚弱などのより複雑な状態に進む前に、比較的健康なヒトにおけるアポトーシスのベースラインレベルを確立することが不可欠です。 さらに、研究者らは、筋肉の断面積内の核の数を定量化することによって、膝伸筋の強度、筋細胞の体積、細胞外スペース、および筋核ドメイン（筋肉の断面積/核）を決定します。 この特定の目的は、アポトーシスのベースライン レベルを確立し、サルコペニアを評価するための標準的な尺度を評価することです。

研究デザイン。 私たちの目的を達成するために、研究者らは 2 つの別々の、しかし補完的な研究を提案しています。

1. 年齢に伴うアポトーシスの可能性の変化と、筋肉量と筋力低下へのその寄与についての洞察を得るために、研究者らは、若者（20～35歳、N = 20）の外側広筋におけるアポトーシスのレベルを定量化します。高齢の高機能被験者（70〜99歳; N = 25）および高齢の低機能被験者（70〜99歳; N = 20）。 研究参加者には、大腿四頭筋の収縮領域を定量化するための筋生検とMRIスキャンが実施されます。 筋力は、ハンド握力テストと等速性膝伸展テストによって評価されます。
2. サルコペニア、高齢者の身体機能喪失に対する骨格筋アポトーシスの寄与に関する予備データは、高齢者（70～99歳）、高機能の外側広筋における筋アポトーシスの程度を定量化することによって収集される予定である（N = 25）。 ）および低機能被験者（N = 20）を対象とし、筋肉量（MRI）、筋力（ハンドグリップおよび膝伸展テスト）、および全体的な身体パフォーマンス（Short Physical Performance Battery、SPPB (67)）の測定値も提供します。 さらに、研究者らは、老年期の筋萎縮および機能喪失におけるミトコンドリア駆動のアポトーシスの役割に関する予備データを収集する予定である。

研究参加者全員に簡単な身体検査が実施され、主要な生物学的兆候（体重、身長、体温、血圧、脈拍）が記録されます。 参加者の健康歴に関する基本的なアンケートも実施されます

4年後、高齢の参加者は身体能力、機能状態筋量（MRI）、筋アポトーシス、生化学的パラメータについて再評価される。また、自己申告による障害質問票を使用して障害も評価される。 身体パフォーマンスと機能状態の時間の経過に伴う変化に関する情報を入手し、定着率を最大化するために、高齢の参加者に対して、SPPB、ハンドグリップおよび膝伸展筋テストを採用した年に一度の訪問が予定されています。