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高齢サルコペニアラット骨格筋におけるマトリックスメタロプロテアーゼ-1およびメタロプロテアーゼ-1の組織内インヒビターの発現
[Expressions of matrix metalloproteinase-1 and tissue inhibitor of metalloproteinases 1 in skeletal muscles of aged rats with sarcopenia].
PMID: 32376563 PMCID: PMC7040751. DOI: 10.12122/j.issn.1673-4254.2020.01.17.
抄録
目的:
高齢サルコペニアラットの骨格筋における骨格筋量と筋力の変化、マトリックスメタロプロテアーゼ-1（MMP-1）、組織阻害剤メタロプロテアーゼ-1（TIMP-1）、コラーゲン-1の発現を調べることを目的とした。
OBJECTIVE: To investigate the changes of skeletal muscle mass and strength and the expressions of matrix metalloproteinase-1 (MMP-1), tissue inhibitor of metalloproteinases-1 (TIMP-1) and collagen-1 in the skeletal muscle of aged rats with sarcopenia.
方法:
若齢（6ヶ月）SDラット11匹を対照群とし、二重X線吸収法（DXA）による相対除脂肪量により、18匹の老齢（25ヶ月）SDラットを対照群と老齢サルコペニア群の2群（n=9）に分けた（相対除脂肪量は対照群の方が老齢サルコペニア群よりも対照群の方が2SD高かった）。ラットの前肢の握力は電子握力計を用いて測定した。ラットの腓腹筋の細胞外マトリックス（ＥＣＭ）をＨＥ染色およびシリウスレッド染色で観察し、筋肉組織中のコラーゲン-１、ＭＭＭＰ-１、ＴＩＭＰ-１のタンパク質発現をウエスタンブロッティングで検出した。
METHODS: With 11 young (6-month-old) SD rats as control group, 18 aged (25-month-old) SD rats were divided into two groups (n=9) according to the relative lean mass determined dual X-ray absorptiometry (DXA), namely aged control group and aged sarcopenia group (the relative lean mass was 2SD higher in aged control than in aged sarcopenia group. The forelimb grip strength of the rats was measured using an electronic grip strength meter. The extracellular matrix (ECM) of the rat's gastrocnemius was observed with HE staining and sirius Red staining, and the protein expressions of collagen-1, MMP-1, and TIMP-1 in the muscular tissues were detected with Western blotting.
結果:
老化した対照ラットは、若いラットに比べて、相対的な握力（<0.01）が有意に低下し（<0.01）、骨格筋のコラーゲン-1とTIMP-1の発現が増加し（<0.05）、ECM含量が増加したが、相対的な除脂肪量とMMP-1タンパク質の発現は両群間で同等であった（>0.05）。高齢化したサルコペニックラットは、高齢化した対照ラットと比較して、相対的な握力に有意な変化（>0.05）はなく、相対的な除脂肪量（<0.01）とMMP-1の発現（<0.05）が有意に低下し、筋組織のコラーゲン-1とTIMP-1タンパク質の発現とECM含量が増加した（<0.05）。
RESULTS: Compared with the young rats, the aged control rats had significantly lower relative grip strength ( < 0.01) and increased expressions of collagen-1 and TIMP-1 ( < 0.05) and ECM content in the skeletal muscles, but the relative lean mass and MMP-1 protein expression were comparable between the two groups (>0.05). Compared with the aged control rats, the aged sarcopenic rats had significantly lowered relative lean mass ( < 0.01) and MMP-1 expressions of ( < 0.05) and increased expressions of collagen-1 and TIMP-1 proteins and ECM content in the muscular tissues ( < 0.05) without significant changes in the relative grip strength (>0.05).
結論:
老化中の骨格筋のMMP-1/TIMP-1のアンバランスは、ECMの代謝に影響を与え、コラーゲン線維の増加につながり、順番に骨格筋の質量と機能に影響を与え、サルコペニアの発症に貢献しています。
CONCLUSIONS: MMP-1/TIMP-1 imbalance in the skeletal muscle during aging affects ECM metabolism and leads to increased collagen fibers, which in turn affects the skeletal muscle mass and function and contribute to the onset of sarcopenia.