糖尿病誘発ラットにおける課題達成能力は神経筋接合部の適応と関連している

Reaching task performance is associated to neuromuscular junction adaptations in rats with induced diabetes mellitus.

• Y C Estrada-Bonilla
• P A T S Castro
• G L F Luna
• A B A Souza
• G S Santos
• T F Salvini
• A M O Leal
• T L Russo

抄録

上肢のパフォーマンスは糖尿病（DM）によって影響を受ける。神経筋接合部（NMJ）は、糖尿病におけるパフォーマンスと形態との関係を理解する上で重要な構造である。本研究の目的は、動物モデルを用いてDMによるNMJの可塑性を解析し、ラットの前肢機能との関係を明らかにすることであった。12匹のWistarラットを対照群(C)とDM群に分けた。把持課題を実施するように訓練し、慣れ、成形、到達課題の手順を踏んだ。DMはstreptozotocinを用いて誘導した。手先の器用さのための前肢神経筋力性能をDM誘導の1日前と5週間後に評価した。その後、上腕二頭筋、上腕三頭筋、指の屈筋と伸筋を除去した。結合組織と筋繊維断面積（CSA）を測定した。NMJはImageJソフトウェアを用いて、その形態的特性（面積、周囲、最大径）で評価した。運動性能の解析は、単一ペレット回収タスク性能試験を用いて行った。群間の比較にはStudentのt-検定を用いた。DM群はC群と比較して、すべてのNMJ形態パラメータにおいて有意な減少が観察された。その結果、DM群では到達課題に関与する筋肉にNMJの収縮が生じていることが示された。これらの変化は、筋萎縮の徴候や到達課題のパフォーマンスの低下と関連している。結論として、誘導DMは到達課題に関与する筋においてNMJの退縮と筋萎縮を引き起こした。誘発されたDMは、特に評価の最後の瞬間に、DMが筋組織のトロピズムを損なうことで、運動性能の有意な低下を引き起こした。

Upper limb performance is affected by diabetes mellitus (DM). Neuromuscular junction (NMJ) is a key structure to understand the relationship between performance and morphology in DM. The aim of the study was to analyze NMJ plasticity due to DM in an animal model and its relationship with the function of forelimbs in rats. Twelve Wistar rats were divided into control (C) and DM groups. Animals were trained to perform a grasping task, following procedures of habituation, shaping, and reaching task. DM was induced using streptozotocin. Forelimb neuromuscular performance for dexterity was evaluated one day before DM induction and five weeks following induction. After that, biceps, triceps, and finger flexors and extensors were removed. Connective tissue and muscle fiber cross-sectional area (CSA) were measured. NMJ was assessed by its morphometric characteristics (area, perimeter, and maximum diameter), using ImageJ software. Motor performance analyses were made using single pellet retrieval task performance test. Student's t-test was used for comparisons between groups. A significant decrease in all NMJ morphometric parameters was observed in the DM group compared with the C group. Results showed that DM generated NMJ retraction in muscles involved in a reaching task. These alterations are related to signs of muscular atrophy and to poor reaching task performance. In conclusion, induced DM caused NMJ retraction and muscular atrophy in muscles involved in reaching task performance. Induced DM caused significantly lower motor performance, especially in the final moments of evaluation, when DM compromised the tropism of the muscular tissue.