in vivoでの筋量、筋タンパク質合成、筋タンパク質分解の複合的な測定：「Combined Oral Stable Isotope Assessment of Muscle（COSIAM）」アプローチ

Combined in vivo muscle mass, muscle protein synthesis and muscle protein breakdown measurement: a 'Combined Oral Stable Isotope Assessment of Muscle (COSIAM)' approach.

• Jessica Cegielski
• Daniel J Wilkinson
• Matthew S Brook
• Catherine Boereboom
• Bethan E Phillips
• John F R Gladman
• Kenneth Smith
• Philip J Atherton

抄録

サルコペニアや悪液質の研究を進める上で、広く適用でき、侵襲性が低く、費用対効果の高い骨格筋量および代謝量の測定法を最適化することは非常に重要です。従来の筋たんぱく質の代謝を測定する方法では、高価で滅菌された同位元素で標識されたトレーサーを注入する必要があり、臨床現場や虚弱な高齢者など、特定の集団での適用が制限されていました。本研究では，安定同位体標識トレーサー（メチル-[D]-クレアチン（D-Cr），重水素（DO），メチル-[D]-3-メチルヒスチジン（D-3MH））を用いて，高齢者ボランティアの骨格筋量と筋タンパク質の代謝量，すなわち筋タンパク質合成（MPS）と筋タンパク質分解（MPB）を同時に定量し，それぞれの筋量，MPS，MPBを測定した。高齢男性10名（71±4歳、BMI：25±4kgm、平均±SD）を4日間の試験に参加させ、1日目にDXAを行い、DOとD-Crトレーサーを摂取した。3日目にはD-3MHを、実験室に戻る24時間前に摂取した。尿、唾液、血液、および1回の筋生検（外側広筋）から、筋肉量、MPS、MPBを測定した。D-Crによる筋肉量は、DXAで推定した虫垂の無脂肪量（AFFM）と正の相関があった（r=0.69, P=0.027）。3日間の累積筋原線維MPS率は0.072%/h（95% CI, 0.064 to 0.081%/h）であった。6時間にわたる全身のMPBは0.052（95％CI，0.038～0.067）であった。これらの割合は過去の文献と同様であった。本研究では，D-CrをDOやD-3MHと併用することで，臨床現場や虚弱体質の人々にも適用可能な低侵襲なデザインで，筋肉量，MPS，MPBを同時に測定できる可能性を示した。

Optimising approaches for measuring skeletal muscle mass and turnover that are widely applicable, minimally invasive and cost effective is crucial in furthering research into sarcopenia and cachexia. Traditional approaches for measurement of muscle protein turnover require infusion of expensive, sterile, isotopically labelled tracers which limits the applicability of these approaches in certain populations (e.g. clinical, frail elderly). To concurrently quantify skeletal muscle mass and muscle protein turnover i.e. muscle protein synthesis (MPS) and muscle protein breakdown (MPB), in elderly human volunteers using stable-isotope labelled tracers i.e. Methyl-[D]-creatine (D-Cr), deuterium oxide (DO), and Methyl-[D]-3-methylhistidine (D-3MH), to measure muscle mass, MPS and MPB, respectively. We recruited 10 older males (71 ± 4 y, BMI: 25 ± 4 kgm, mean ± SD) into a 4-day study, with DXA and consumption of DO and D-Cr tracers on day 1. D-3MH was consumed on day 3, 24 h prior to returning to the lab. From urine, saliva and blood samples, and a single muscle biopsy (vastus lateralis), we determined muscle mass, MPS and MPB. D-Cr derived muscle mass was positively correlated to appendicular fat-free mass (AFFM) estimated by DXA (r = 0.69, P = 0.027). Rates of cumulative myofibrillar MPS over 3 days were 0.072%/h (95% CI, 0.064 to 0.081%/h). Whole-body MPB over 6 h was 0.052 (95% CI, 0.038 to 0.067). These rates were similar to previous literature. We demonstrate the potential for D-Cr to be used alongside DO and D-3MH for concurrent measurement of muscle mass, MPS, and MPB using a minimally invasive design, applicable for clinical and frail populations.