廃用性筋萎縮における蛋白合成・分解の変化

人の骨格筋の廃用性筋萎縮における蛋白合成・分解の変化に関するレビュー論文を紹介します。

S. M. Phillips, E. I. Glover, and M. J. Rennie: Alterations of protein turnover underlying disuse atrophy in human skeletal muscle. Journal of Applied Physiology September 2009 vol. 107 no. 3 645-654 doi: 10.​1152/​japplphysiol.​00452.​2009

下記HPで全文を見ることができます。

http://jap.physiology.org/content/107/3/645.full.pdf+html

廃用性筋萎縮では、蛋白分解が亢進しているか、蛋白合成が低下している、これらの両方かによって、筋肉量が減少します。図Aは正常で蛋白合成（MPS）と分解（MPB）のバランスが取れています。図Bは蛋白分解が亢進した結果、筋蛋白量が減少する模式図です。図Cは蛋白合成が減少した結果、筋蛋白量が減少する模式図です。

このレビュー論文ですが、廃用性筋萎縮における主な原因は蛋白合成の低下であり、図Cに近いのではないかと提言しています。蛋白分解のほうが優勢になるが、蛋白分解がそれほど亢進するのではないという仮説です。

それでは廃用性筋萎縮の予防にレジスタンストレーニングを行えばよいかとなると、栄養状態の考慮が必要です。

「蛋白質を摂取せずに運動だけを行った場合、蛋白質合成は増大するが蛋白質分解も増大し、筋レジスタンス運動で蛋白質が消費されると、蛋白質のネットバランスが負となり、蛋白同化状態ではなく異化状態となる」そうです（「栄養と運動医科学」p108より引用）。

一方、栄養状態が悪いもしくは栄養管理が不適切な場合に、全く機能訓練を行わないで廃用性筋萎縮が進行することをただ見ているのも、ベストの選択肢とは思えません。最適な負荷量は不明ですが、拘縮予防のためのROM訓練や、ADL悪化予防のためのADL訓練（低負荷）は実施したほうがよいと考えます。機能維持を目標とした機能訓練の適応はありますので、安易にリハを中止するのはどうかと思います。

また、臨床現場の廃用症候群患者の筋萎縮（広義のサルコペニア）は、単なる廃用性筋萎縮ではなく、廃用の原因となった疾患（侵襲や悪液質を伴うもの）による要素を合併していることが多いです。侵襲や悪液質では蛋白分解が亢進します。

廃用による蛋白合成の低下（仮説）と侵襲や悪液質による蛋白分解の亢進が合併し、さらに不適切な栄養管理（飢餓）や加齢によるサルコペニア（狭義のサルコペニア）も合併すれば、筋萎縮が著明となることは明らかです。この場合、廃用予防の機能訓練だけでは改善は望めず、原疾患の治療と栄養管理の併用が必須です。

Abstract
Unloading-induced atrophy is a relatively uncomplicated form of muscle loss, dependent almost solely on the loss of mechanical input, whereas in disease states associated with inflammation (cancer cachexia, AIDS, burns, sepsis, and uremia), there is a procatabolic hormonal and cytokine environment. It is therefore predictable that muscle loss mainly due to disuse alone would be governed by mechanisms somewhat differently from those in inflammatory states. We suggest that in vivo measurements made in human subjects using arterial-venous balance, tracer dilution, and tracer incorporation are dynamic and thus robust by comparison with static measurements of mRNA abundance and protein expression and/or phosphorylation in human muscle. In addition, measurements made with cultured cells or in animal models, all of which have often been used to infer alterations of protein turnover, appear to be different from results obtained in immobilized human muscle in vivo. In vivo measurements of human muscle protein turnover in disuse show that the primary variable that changes facilitating the loss of muscle mass is protein synthesis, which is reduced in both the postabsorptive and postprandial states; muscle proteolysis itself appears not to be elevated. The depressed postprandial protein synthetic response (a phenomenon we term “anabolic resistance”) may even be accompanied by a diminished suppression of proteolysis. We therefore propose that most of the loss of muscle mass during disuse atrophy can be accounted for by a depression in the rate of protein synthesis. Thus the normal diurnal fasted-to-fed cycle of protein balance is disrupted and, by default, proteolysis becomes dominant but is not enhanced.