January Special

筋収縮の謎
名取のスキンドファイバー、滑り説、57 年モデル、そして現在筋収縮は、スポーツの世界、健康・体力づくりの世界でも「当たり前」のように論じられている。筋肉は収縮して力を発揮する。では、筋はどのように収縮するのか。それも「滑り説」によって明らかにされた。そう思っている。しかし、では筋収縮の仕組みはすべてわかったのかというと、そうではない。こうなっているというところはわかったが、どうなっているかはわかっていない。筋細胞の細胞膜を剥がして電気を流したら、ビクンビクンと収縮した「名取のスキンドファイバー」（左の写真）。その意味はとても深かった。
さらに進んだ研究はいかに。生命そのものについて考えが及ぶ竹森先生の話を一挙に掲載する。

1 筋線維 竹森 重（以下、特集 3 まで同様） P.4
── その美しさと物理学的アプローチ

2 名取の哲学と科学 P.6

──「スキンドファイバー」がつくられた意味

3 まだ全部はわからない筋収縮の仕組み P.13

1筋収縮の謎

筋線維―― その美しさと物理学的アプローチ

竹森 重の変化があったと感じています。

東京慈恵会医科大学准教授

── 先生が学生のころというと？

分子生理学講座

竹森： 25〜26年前ですね。

（以下、特集3まで同様）

── そのころから少しずつわかり始めた？
竹森：当時、筋線維は増えないと言われて今では多くの人が「常識」とする筋線維いましたが、私が筋の世界に入ったと知っ（筋細胞）に関する知識も、それを発見した解剖の先生が「筋細胞は増えないと言った人がいたからこそである。まず、竹森先ているけれどもあれはウソだ。解剖したと生に、筋線維認識の変化と竹森先生が筋のきにボクサーとかそういう方たちの腹直筋生理学に取り組んだきっかけについて語っの筋線維をみると非常に数が多く、生まれていただく。

つきあれほど数が多いとはとても思えない」

たけもり・しげる先生と言っていました。本当は増えるのではな

筋線維認識の大きな変化

いかなと思っている人はたくさんいたので

竹森： 一人がある論文を出したとしても、

── 筋線維の認識で大きな変化というと？

すが、当時の常識というか通説として、筋線それが通説になるまでには時間がかかりま

竹森：筋線維は力を出したり縮んだりとい

維は一度死んだら数が増えないものというす。数が増えるという報告はきっと古くかうダイナミックな機能を担いますが、組織ふうに決まってしまっていたので、それがらあったと思うのですが、それが通説になとしてみると神経と同じように、一度損傷突き崩されるまでが大変だったようです。

るまでに時間を要したということでしょすると瘢痕になってしまって再生が起こら── 今でもそう思っている人はいるかもしう。

ないという意味でスタティックな組織だ、れない。と言われていました。私が学生のころのこ

竹森：いるかもしれませんが、少なくとも物理と医学とです。使わないと萎縮してしまってなか運動をやっている人とか、あるいは生理学── 先生が筋生理学の分野に進まれたのはなかもとには戻らないから、大切に維持しの研究者など基礎部門に携わっている人でそもそもどういうきっかけ？

なければならないというわけです。ところあれば、筋線維が増えるということは認識

竹森：私は医学を志しましたけれども、もが現在では、廃用性萎縮するだけでなく、しているはずです。

う１つには理学的というか物理にも関心をサテライトセルというのがどんどんくっつ── 筋肥大についてはよく知られていて、もっていました。医学のなかにも物理学的いてきて太くもなるし、数も増えるという筋を肥大させるために筋力トレーニングを世界があるだろうと思いつつ医学を学び始ように、使い方に大きく依存して機能と形することも少なくない。

めていたのですが、骨格筋というのはその態を適応させる臓器だということが明確に

竹森：筋は肥大するが、筋線維の数が増え意味ではとても魅力的な臓器なのです。筋なってきました。筋線維については、医学るかどうかということですよね。のなかにきれいなフィラメントの配列があの流れのなかでは大きく変わってきたのは── それはいつぐらいに実証された？

り、そのきれいなフィラメントの配列があそういうところではないかと思います。脳竹森：歴史の過程をつぶさに追いかけてみるからこそ、筋肉組織が筋節という小さなの細胞も一度死んだら再生しないと言われたわけではないので、あやふやですが、私周期構造の単位の繰り返しとしてみることていたのが、海馬のあたりではだんだん新が卒業して10年くらいの間には変わってができる。筋のなかで起こっていることは、しい細胞が補充されると言われるようになきたと思います。

その小さな世界で起こっていることと言えり、視点が変わってきましたが、同様に医── 誰かが論文で出して変わったというわる点において、理学的な手法を適用しやす療の世界における筋についても大きな認識けでもない？

い臓器であるということが魅力的でした。

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作用して、２種類のフィラメントが互いに滑りこんでいくということには間違いありません。アクチンの分子構造がわかり、ミオシンの分子構造がわかったら、それで収縮の仕組みはわかるのかと思ったら、これが皆目わからないのです。ATPの壊れる自発性（自由エネルギー）を、力あるいは滑り運動にアクチンとミオシンが変換している。ならば、この変換をどのように行っているのかは、これらのタンパク質の構造がわかればわかるに違いないと期待したわ
図2

筋肉の横断面けですけれども、いまだにわからないのです。というところが機械のようにみえながだ生きている、あるいは生きているみたい

竹森：本当に機械として押していけるかとら、実は生物らしいというか生き物らしいにみえるというところです。このたくましいうことが次の関心になるわけですが、機というか、本当の機械と生き物との違いとい生命力がまた魅力的です。先ほど申しま械として部品の性質を全部調べあげて、そいうところで、やはりおもしろい。

したように、構造としてはとても機械的にれがどう並んでいるかということを調べて── わからないことがもどかしいところももみえるのですけれども、そうして組み立みましたけれども、やはり筋肉は力をなぜありますね。

てられた細胞の中身はいかにも生き生きと出せるのかという核心部分がまったく解け

竹森：もどかしいですね。

した姿をみせるのです。

ないのです。細いフィラメントをつくるア── では、筋の生理学について、主に名取── 動かす装置として機械のようにみえなクチンというタンパクに、太いフィラメン先生の業績を中心に、日本の筋生理学の歩がら、生命をみなぎらせている。

トから飛び出ているミオシンの頭部が相互みについてうかがいたいのですが。

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名取の哲学と科学―― 「スキンドファイバー」がつくられた意味

世界に知られる名取禮二先生は筋細胞の細非常に大切にされていました。その顕微鏡（細胞膜）をつまんでピッと剥いでやると、胞膜を剥がし、筋肉の細胞質だけを取り出をのぞきながら筋肉の仕組みを研究される

ちょうどストッキングを脱ぐときのようした「スキンドファイバー」を創製し、世ことが多かったのです（図３）。まず、名に、ツルツルと剥けるようになります。図

界を驚かせた。その歴史的な意味は何だっ

取先生がつくられた「スキンドファイバー」

４（左の写真）の下の右端が剥けてきた細たのか。その後名取先生が提唱した「名取というのがどういうものかをお話します。

胞膜のカスです。その左側はもう細胞膜がの階段」はいったい何を示しているのか。

図４は１個の筋細胞ですが、カエルの筋ないわけです。こういう標本をつくった。

「生命とは何か」を含め、生理学の核心に細胞ですと直径が0.1mmもあってかなりこれが｢名取のスキンドファイバー｣なの迫る話でもある。

太いものです。ですから実体顕微鏡というですが、私も最初は「名取のスキンドファ上下左右がひっくり返らない顕微鏡のもとイバー」のどこがすごいのかが実はよくわ「スキンドファイバー」とはで操作すると、ピンセットやメスなどで比からなかったのです。

竹森： 名取先生は大きい顕微鏡を購入し、較的簡単に取り扱えるのですが、その表面「生命の分割限界は細胞である」という

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名取の哲学と科学

図3

顕微鏡をのぞく名取先生

図 4 ガマガエル縫工筋から調製した名取のス
キンドファイバー（左）（Jikei. Med. J. 33 巻 P.2,1986）と当時の名取先生（Jikei. Med. J. 54 巻 P.26,2007）

図 5、6 電子顕微鏡
でみた骨格筋の美しい微細周期構造ことが戦前から戦後にかけて強く言われて説明していたなと思います。でもその時代ったわけです。通説に反したことを実行すいたので、その細胞にキズをつけて細胞のの背景を知り、そこに自分を置いてみて考るのが大変だったということなのですが、膜を剥がしてしまったものを調べるなどとえないと、なぜその殻を破るのが大変だっ

その大変さはその通説がもはや打ち崩されいうのは、少なくとも生命を探求しようとたかはなかなかわからなかった。

た現代の感覚で想像するのと、その時代にする生理学者としてはあるまじき行為であ── 手法としてもむずかしいが、考えてもタイムトラベルして感じ取るのとではまるるというように思われていたのだ、と名取

実行すること自体が大変だった。

で違いました。

先生ご自身はご存命中に説明しておられま

竹森：細胞膜を剥がしてしまって生命の失図４の右はちょうどスキンドファイバーした。しかし、細胞膜をとおして研究してわれたものを調べて何の役に立つのだと批をつくられたころの名取先生ですが、終戦いたのでは、痒い足を靴の上から掻いてい判されるのを覚悟しながら、それでもそれのころに大学の疎開が予定されていて、そるような、まさに隔靴掻痒の感にさいなまに突き進む。神経や筋細胞は再生しないとの疎開のためにいろいろな実験器具を本庄れ、なんとかしてこの皮をむきながら、そいうのも、私が卒業したころの通説によるの児玉駅というところに鉄道貨物で送ったのなかの生き生きとした姿を残した標本が思い込みだったわけですが、その思い込みそうです。すると終戦の混乱のなかで、実できないものかという気持ちでスキンドフを破るのに何年も要したように、通説によ験機器がみんな雨ざらしになってしまってァイバーをつくろうと勇気を持って決心しる思い込みというのは打破するのが容易でいて、多くのいろいろないい道具が使えなたのだというのです。

ないものなのですね。名取先生が当時の思くなってしまった。何もないから、じゃあ名取先生がなぜスキンドファイバーをつい込みに反して細胞膜を剥がしたスキンド

そのときわずかに残された実体顕微鏡とカくるのに勇気がいって大変だったのかをあファイバーというものを作成して、細胞膜ミソリの刃を折って割り箸の先につけたメる程度理解した今になって思うと、なるほのなかにも生き生きとした生命の姿あるこスとで細胞膜をむしるということをとにかど名取先生のその言は当時の状況を鮮明にとをみせることで、ものすごい説得力があくやってのけてやろうというように考えらSportsmedicine 2010 NO.117

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名取の哲学と科学

段一段のこの構造を壊したらどうしてもこ知ることは、この階段の意味を解くうえでんなふうに実験結果の手足を切ってしまうれは残せない。だけどこういう性質は残せ重要な鍵だったと思っています。

ような盗賊行為をしてはいけませんというる。そういう慎重な階段であって、つまりよく名取先生はいろいろなお話の最後に「構造の分解」ではなくて、「機能の分解」このスライド（割愛）を用いていました。

──「期待に合わない実験結果は天の教えだと思うのです。機能の分解と細胞再構成

これは、旅人を小さなベッドに寝かせて手と思ったほうがよい」と。という階段と捉えるべきなのだろうと思い足をちょん切って、そのベッドに合うよう

竹森： 以上が、「名取の階段」に関する私ます。スキンドファイバーの一段の意味をにした盗賊がいたという絵のようです。その解釈です。

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ことをよく言っていました。

筋収縮の謎

まだ全部はわからない
筋収縮の仕組みでは、現在竹森先生はどういう研究をされ左にくるとポイっと離す。そういうシンプているか。筋収縮に残された「宿題」へのルなモデルなのです。これをみると、それというところが非常に本質をついていアプローチについて語っていただく。MRIはそうだろうなとつい思ってしまいます。て、もうひとつには人間の陥りがちな思いは何をみているかというところまで展開す

しかし、本当はそこに隠されている重大な込みを見事に裏切ってくれていて、すばらる専門的だが、実に興味深い話である。

仕組みがあって、もしつかんだまま行ったしいモデルなのです。大沢先生はそれを有り来たりしているのであれば、全然滑り合名なアメリカの理論物理学者のファイマン「57年モデル」えないわけです。図の右ではくっつくけれ（Richard Phillips Faynman）の物理学の── 日本の優れた筋生理学の歴史を聞く

ども、左では離すというふうにＴ字型のも本に載っているモデルにならって「ラチェと、当たり前ですが、生命と筋細胞がつなのが変化しなければいけない。しかし、こットモデル」という別の説明の仕方をしてがっている。その流れをくんで、現在先生れは当たり前なことではないのです。右でいます。このハクスレーの優れたモデルがの研究テーマは？

はアクチンとミオシンはくっつこうとして出たのが1957年なので「57年モデル」と竹森：前述したように、活動電位が発生すいるし、左ではくっついているやつは離れわれわれは呼んでいます。このモデルでは、る仕組みを解明したハクスレーが、「神経ようとしている。つまりこの線を境にＴ字ひとつはこれがどうやってブルンブルンしはわかった、次は筋肉だ」と筋研究に乗り型のものが変化しなければいけないんだとているのかというブルンブルンの仕方と、出したときに、筋肉の収縮はこういう仕組いうことを、ハクスレーが見事に見抜いた

ブルンブルンするものの変身の仕方、そこみだというモデルを出しています。図16のです。にATPがこの変身にどういうふうに関係です。

（次頁）がそれですが、ここでたとえば赤筋肉の力のみなもとはATPだと言いましているか、これらがわかれば、筋収縮のい丸（図ではスミ網の●）が細いアクチンすけれど、ATPのエネルギーはどこに使仕組みは全部わかったということになりそフィラメント上のアクチン分子で、ブルンっているのかというと、このモデルでは、うです。少なくとも機械としてわかったとブルンと動いているのが太いミオシンフィ

このＴ字型のものが右にいるときと左にいいうことになるだろうと思われます。

ラメントから突き出しているミオシンの頭るときとでは違う性質になるために使われそこでこの機械を構成している主要部品部（図ではＴ字形のもの）でこれがブルンていることになるのです。右にいるときはであるミオシンとアクチンの構造の解明にブルンと震えています（編集部注・実際にアクチンとミオシンでくっつこうとするＴ大きな努力が注ぎ込まれました。そして今は動画だが、誌面では別の表現にしてあ字型であり、左にいるときは離れようとすやどちらの構造も解けました。しかし、冒る）。これが右にくるとアクチンをよいしるＴ字型である。そのＴ字型が変身するた頭にも申しましたように、いまだにどうしょと捕まえるのです。それで運んでいって、めにATPを使っているというモデルなのて筋肉が収縮するのかがわからずにいまSportsmedicine 2010 NO.117

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