運動が海馬の神経・シナプス形態に及ぼす影響の解明

• Project/Area Number: 16J10577
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Sports science (B)
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 横川 拓海 京都大学, 人間・環境学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 運動 / 海馬 / シナプス

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、慢性的な運動が神経可塑性関連遺伝子の発現制御を介し、マウス海馬の神経・シナプス形態に作用することで、脳機能改善の一端を担う可能性を解明することを目的としている。今年度は、生化学解析ならびに組織学解析を継続すると共に、蛍光色素のマイクロインジェクション法を用いて、選択的に海馬の神経細胞の可視化することで、運動が神経細胞のスパインの密度・形態などに及ぼす影響を検討した。
8週間の回転ホイールを用いた自発性走運動介入後にサンプリングを実施し、非運動群と比較したところ、海馬において、興奮性シナプス分子の増加が観察された。次に、シナプス分子の適応に伴うと考えていた神経形態の変化を検討したところ、CA1ならびに歯状回において、神経細胞のスパインの密度・形態の変化は検出されなかった。
以上より、長期的な自発性走運動はシナプス分子の包括的な増加をもたらす一方で、神経細胞のスパインの密度・形態の変化は観察されないとの結果が得られた。従って、シナプス分子発現量と神経細胞のスパインの密度・形態は、必ずしも一致しないことが示唆される。一方、その他の理由として、生化学解析に比べ、神経の形態観察は定量性が低いことから、運動による生理学的範囲内の応答を検出できていない可能性が考えられる。従って、より高い定量性を持った神経形態観察法の確立により、運動が海馬神経細胞に及ぼす影響の、より詳細な解明が可能になる可能性がある。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A Lactate-based compound containing caffeine in addition to voluntary running exercise decreases subcutaneous fat mass and improves glucose metabolism in obese rats (2019)
  • Author(s): Hashimoto T, Yokokawa T, Narusawa R, Okada Y, Kawaguchi R, Higashida K
  • Journal Title: Journal of Functional Foods Volume: 56 Pages: 84-91
  • DOI: 10.1016/j.jff.2019.03.007
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Exercise training increases CISD family protein expression in murine skeletal muscle and white adipose tissue (2018)
  • Author(s): Yokokawa Takumi、Kido Kohei、Suga Tadashi、Sase Kohei、Isaka Tadao、Hayashi Tatsuya、Fujita Satoshi
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 506 Issue: 3 Pages: 571-577
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.10.101
  • NAID: 120006545205
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Exercise-induced mitochondrial biogenesis coincides with the expression of mitochondrial translation factors in murine skeletal muscle. (2018)
  • Author(s): Yokokawa Takumi、Kido Kohei、Suga Tadashi、Isaka Tadao、Hayashi Tatsuya、Fujita Satoshi
  • Journal Title: Physiol Rep. Volume: 6 Issue: 20 Pages: e13893-e13893
  • DOI: 10.14814/phy2.13893
  • NAID: 120006534601
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Resistance training recovers attenuated APPL1 expression and improves insulin-induced Akt signal activation in skeletal muscle of type 2 diabetic rats (2018)
  • Author(s): Kido Kohei, Ato Satoru, Yokokawa Takumi, Sato Koji, Fujita Satoshi
  • Journal Title: American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism Volume: 印刷中 Issue: 6 Pages: E564-E571
  • DOI: 10.1152/ajpendo.00362.2017
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of resistance exercise under conditions of reduced blood insulin on AMPKα Ser485/491 inhibitory phosphorylation and AMPK pathway activation (2017)
  • Author(s): Kido Kohei、Yokokawa Takumi、Ato Satoru、Sato Koji、Fujita Satoshi
  • Journal Title: American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology Volume: 313 Issue: 2 Pages: R110-R119
  • DOI: 10.1152/ajpregu.00063.2017
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Acute bout of exercise induced prolonged muscle glucose transporter-4 translocation and delayed counter-regulatory hormone response in type 1 diabetes (2017)
  • Author(s): Sato Koji、Nishijima Takeshi、Yokokawa Takumi、Fujita Satoshi
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 12 Issue: 6 Pages: e0178505-e0178505
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0178505
  • NAID: 120006348184
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Acute resistance exercise-induced IGF1 expression and subsequent GLUT4 translocation (2016)
  • Author(s): Kido K, Ato S, Yokokawa T, Makanae Y, Sato K, Fujita S.
  • Journal Title: Physiol Rep Volume: 4 Issue: 16 Pages: e12907-e12907
  • DOI: 10.14814/phy2.12907
  • NAID: 120006352262
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] オーランチオキトリウム抽出油の摂取と一過性レジスタンス運動の併用がマウス骨格筋のタンパク質合成シグナルに及ぼす影響 (2019)
  • Author(s): 森理紗子, 片本裕太, 横川拓海, 藤田聡.
  • Organizer: 第33回日本体力医学会近畿地方会
• [Presentation] 自発性走運動がマウス海馬の最初期遺伝子およびシナプス分子に及ぼす影響の検討 (2019)
  • Author(s): 横川拓海, 林達也, 藤田聡
  • Organizer: 第33回日本体力医学会近畿地方会
• [Presentation] Dysregulation of mitochondrial biogenesis and insulin signaling pathway in hippocampus of aged mice (2018)
  • Author(s): 横川拓海, 木戸康平, 林達也, 藤田聡
  • Organizer: 第41回日本分子生物学会年会
• [Presentation] Effect of vitamin D supplementation on resistance exercise-induced intramuscular vitamin D and muscle protein metabolism (2018)
  • Author(s): Katamoto, Y., Sase, K., Yokokawa, T., & Fujita, S
  • Organizer: ACSM conference of Integrative Physiology of Exercise
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 慢性運動および除神経がマウス骨格筋におけるmitochondrial sirtuinsの発現量に及ぼす影響 (2017)
  • Author(s): 横川拓海, 菅唯志, 木戸康平, 阿藤聡, 林達也, 藤田聡, 伊坂忠夫
  • Organizer: 第60回日本糖尿病学会年次学術集会
• [Presentation] 電気けいれん療法はマウス海馬のmTORC1を活性化する (2017)
  • Author(s): 横川拓海, 田中秀和, 井次陸, 高坂和芳, 林達也, 藤田聡
  • Organizer: 第40回日本神経科学大会
• [Presentation] 加齢マウスにおける不安行動の増大および海馬のシナプス分子の減少 (2017)
  • Author(s): 横川拓海, 守村直子, 高坂和芳, 木戸康平, 秦侑希, 山本かえで, 菅唯志, 田中秀和, 三品昌美, 林達也, 藤田聡
  • Organizer: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [Presentation] Reduced blood insulin stimulates resistance exercise-induced AMPK pathway activation concomitant with AMPKα Ser485/491 inhibitory phosphorylation in rat skeletal muscle (2017)
  • Author(s): Kohei Kido, Takumi Yokokawa, Satoru Ato, Koji Sato, Satoshi Fujita
  • Organizer: Cell Symposia Exercise Metabolism
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Chronic resistance training-induced increase in insulin-stimulated Akt Activation and GLUT4 translocation is associated with APPL1 expression in skeletal muscle of type 2 diabetic rat (2017)
  • Author(s): Kohei Kido, Satoru Ato, Yusuke Nishimura, Takumi Yokokawa, Koji Sato, Satoshi Fujita
  • Organizer: 77th American Diabetes Association Scientific Sessions
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 自発的走運動はマウス海馬のmTORC1経路を活性化する (2016)
  • Author(s): 横川拓海, 木戸康平, 阿藤聡, 田中秀和, 林達也, 藤田聡
  • Organizer: 第39回 日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜 (神奈川県・横浜市)
  • Year and Date: 2016-11-30
• [Presentation] Chronic exercise regulates the expression of mitochondrial sirtuins in murine skeletal muscle. (2016)
  • Author(s): Yokokawa T, Suga T, Kido K, Ato S, Hayashi T, Fujita S, Isaka T.
  • Organizer: International Sports Science Network Forum in Nagano 2016
  • Place of Presentation: ホテルブエナビスタ (長野県・松本市)
  • Year and Date: 2016-11-10
• [Presentation] インスリン分泌欠乏は筋収縮誘導性のAMPK-Thr172のリン酸化を高める (2016)
  • Author(s): 木戸康平, 横川拓海, 阿藤聡, 佐藤幸治, 藤田聡
  • Organizer: 第71回 日本体力医学大会
  • Place of Presentation: いわて県民情報交流センター (岩手県・盛岡市)
  • Year and Date: 2016-09-25
• [Presentation] 筋核支配領域の縮小はレジスタンス運動による筋タンパク質合成亢進に影響を及ぼさない (2016)
  • Author(s): 阿藤聡, 木戸康平, 横川拓海, 三宅龍樹, 藤田聡
  • Organizer: 第71回 日本体力医学大会
  • Place of Presentation: 盛岡市民文化ホール (岩手県・盛岡市)
  • Year and Date: 2016-09-25
• [Presentation] 慢性運動および不活動が骨格筋におけるGPR56の発現量に及ぼす影響の検討 (2016)
  • Author(s): 森理紗子, 横川拓海, 木戸康平, 阿藤聡, 三宅龍樹, 菅唯志, 伊坂忠夫, 藤田聡
  • Organizer: 第71回 日本体力医学大会
  • Place of Presentation: 盛岡市民文化ホール (岩手県・盛岡市)
  • Year and Date: 2016-09-24
• [Presentation] Resistance Exercise-induced mTORC1-signal Activation Is Not Impaired in Skeletal-muscle of STZ-induced Type 1 Diabetic Rats. (2016)
  • Author(s): Kido K, Ato S, Yokokawa T, Miyake T, Sato K, Fujita S.
  • Organizer: 63th American College of Sport Medicine
  • Place of Presentation: Boston, U.S.A.
  • Year and Date: 2016-06-02
• [Presentation] 単回レジスタンス運動に伴うAMPKのリン酸化及びGLUT4のトランスロケーションは一型糖尿病ラットの骨格筋で減弱しない (2016)
  • Author(s): 木戸康平, 横川拓海, 阿藤聡, 三宅龍樹, 佐藤幸治, 藤田聡
  • Organizer: 第59回 日本糖尿病学会年次学術集会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館 (京都府・京都市)
  • Year and Date: 2016-05-21
• [Presentation] １型糖尿病における運動による持続的な糖代謝亢進が遅発性低血糖を引き起こす (2016)
  • Author(s): 佐藤幸治, 西島壮, 横川拓海, 藤田聡
  • Organizer: 第59回 日本糖尿病学会年次学術集会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館 (京都府・京都市)
  • Year and Date: 2016-05-20