Molecular mechanism underlying the preventive effects of exercise on chronic inflammatory diseases: a role for macrophage insulin receptor

• Project/Area Number: 17H02160
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Sports science
• Research Institution: Kyorin University
• Principal Investigator: Kizaki Takako 杏林大学, 医学部, 教授 (00322446)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000); Fiscal Year 2019: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2018: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2017: ¥10,140,000 (Direct Cost: ¥7,800,000、Indirect Cost: ¥2,340,000)
• Keywords: マクロファージ / Toll様受容体 / インフラマソーム / インスリン受容体 / インターロイキン-4 / M2型マクロファージ / シグナル伝達 / 運動 / インスリン / マウス / 炎症反応 / 炎症 / 炎症性反応 / 予防医学

Outline of Final Research Achievements

To elucidate the mechanism underlying the anti-inflammatory effects of exercise, we analyzed the crosstalk between insulin receptor signaling and inflammatory responses in macrophages. We obtained the following results. 1) Exercise has the improving effects on host defense against pathogens by promoting pro-inflammatory responses via inflammasome without affecting TLR signaling. 2) Insulin does not influence pro-inflammatory responses mediated by both TLR signaling and inflammasome in macrophages. 3) Exercise induces the promoting effects of insulin on anti-inflammatory M2-type macrophage differentiation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果の学術的意義は、運動には、病原性微生物に対するマクロファージの炎症性応答の反応性は高める一方、生活習慣病の予防と改善において重要な役割を果たしている抗炎症性マクロファージの分化誘導に対するインスリンの増強効果を促進する効果があることを明らかにした点にある。また、その社会的意義として、運動の生体感染防御機能改善効果と生活習慣病予防効果の科学的根拠の一端を明らかにすることで、健康増進における運動の有用性を立証した点が挙げられる。

Research Products

• [Journal Article] マクロファージのインスリン受容体の生理・病理的役割：習慣的運動の効果． (2019)
  • Author(s): 白土 健, 木崎節子
  • Journal Title: 別冊 BIO Clinica 慢性炎症と疾患 Volume: 8 Pages: 105-109
• [Journal Article] 2型糖尿病におけるマクロファージインスリン受容体の役割：運動とのクロストーク ． (2019)
  • Author(s): 白土 健, 木崎節子
  • Journal Title: BIO Clinica Volume: 34 Pages: 1140-1144
• [Journal Article] マクロファージインスリンシグナルを介した全身性慢性炎症と運動効果の解析． (2019)
  • Author(s): 白土 健, 木崎節子
  • Journal Title: 別冊 BIO Clinica 慢性炎症と疾患 Volume: 8 Pages: 86-90
• [Journal Article] A Mild-Exercise Support Program and Its Affect on Physical Strength and Metabolic Improvement in the Elderly. (2019)
  • Author(s): Nagasawa J, Sakurai T, Haga S, Okada M, Aita F, Miura S, Nakatani T, Shirato K, Sato Y, Ohno H, Kizaki T
  • Journal Title: Journal of Exercise, Sports & Orthopedics Volume: 6 Issue: 1 Pages: 1-5
  • DOI: 10.15226/2374-6904/6/1/00180
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Anti-Inflammatory Effect of ETAS by Inhibiting Nuclear Factor-κB p65 Nuclear Import in Ultraviolet-B-Irradiated Normal Human Dermal Fibroblasts (2018)
  • Author(s): Shirato K, Koda T, Takanari J, Sakurai T, Ogasawara J, Imaizumi K, Ohno H, Kizaki T.
  • Journal Title: Evidence-based complementary and alternative medicine Volume: 2018 Issue: 1 Pages: 5072986-5072986
  • DOI: 10.1155/2018/5072986
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] ETAS Attenuates Ultraviolet-B-Induced Interleukin-6 Expression by Suppressing Akt Phosphorylation in Normal Human Dermal Fibroblasts (2018)
  • Author(s): Shirato K, Koda T, Takanari J, Ogasawara J, Sakurai T, Ohno H, Kizaki T.
  • Journal Title: Evidence-based complementary and alternative medicine Volume: 2018 Issue: 1 Pages: 1547120-1547120
  • DOI: 10.1155/2018/1547120
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A standardized extract of Asparagus officinalis stem prevents reduction in heat shock protein 70 expression in ultraviolet-B-irradiated normal human dermal fibroblasts: an in vitro study (2018)
  • Author(s): Shirato K, Takanari J, Koda T, Sakurai T, Ogasawara J, Ohno H, Kizaki T.
  • Journal Title: Environmental health and preventive medicine Volume: 23 Issue: 1 Pages: 40-40
  • DOI: 10.1186/s12199-018-0730-3
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 低酸素環境下の生体負担指標としての心拍変動DFA解析． (2018)
  • Author(s): 長澤純一，小磯直人，吉富悠騎，辻川比呂斗，杉山康司，祝原豊，長津恒輝，鈴江毅，内丸仁，櫻井拓也，白土健，大野秀樹，木崎節子
  • Journal Title: 登山医学 Volume: 38 Pages: 26-35
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 脂肪細胞のベージュ化に伴う遺伝子発現変化の包括的解析． (2020)
  • Author(s): 櫻井拓也, 白土 健, 加藤久詞, 石橋義, 井澤鉄也, 芳賀脩光, 大野秀樹, 木崎節子
  • Organizer: 第90回日本衛生学会学術総会
• [Presentation] マクロファージの炎症性応答におけるヘキソサミン経路の役割． (2020)
  • Author(s): 白土 健，木崎節子
  • Organizer: 第90回日本衛生学会学術総会
• [Presentation] ETAS(R) attenuates UV-B irradiation-induced IL-6 expression by suppressing Akt phosphorylation in normal human dermal fibroblasts. (2019)
  • Author(s): Shirato K, Koda T, Takanari J, Ogasawara J, Sakurai T, Ohno H, Kizaki T
  • Organizer: The 27th Annual Meeting of International Congress on Nutrition and Integrative Medicine (ICNIM 2019)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ベージュ脂肪細胞の分化に伴う遺伝子発現変化の網羅的解析． (2019)
  • Author(s): 櫻井拓也，白土 健，加藤久詞，石橋義永，井澤鉄也，大石修司，芳賀脩光，大野秀樹，木崎節子
  • Organizer: 第74回日本体力医学会大会
• [Presentation] マクロファージにおけるO-結合型N-アセチルグルコサミン修飾と炎症性応答のクロストークの解析． (2019)
  • Author(s): 白土 健，木崎節子
  • Organizer: 第48回杏林医学会総会
• [Presentation] EASは紫外線による皮膚線維芽細胞のAktリン酸化を抑制してIL-6発現誘導を軽減する． (2019)
  • Author(s): 白土健，小宇田智子，高成準，小笠原準悦，櫻井拓也，大野秀樹，木崎節子
  • Organizer: 第89回日本衛生学会学術総会
• [Presentation] 紫外線による皮膚線維芽細胞のHSP70発現低下に対するEASの予防効果． (2019)
  • Author(s): 白土健，高成準，小宇田智子，櫻井拓也，小笠原準悦，大野秀樹，木崎節子
  • Organizer: 第89回日本衛生学会学術総会
• [Presentation] The role for O-linked N-acetylglucosamine cycling in macrophage Toll-like receptor signaling. (2019)
  • Author(s): Shirato K, Ogasawara J, Sakurai T, Imaizumi K, Ohno H, Kizaki T
  • Organizer: The 9th Federation of Asian and Oceanian Physiological Societies Congress (FAOPS2019) in conjunction with the 96th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan.
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 低酸素環境における生体負荷に対する心拍変動のDFA解析． (2018)
  • Author(s): 小磯直人，吉富悠騎，浅井玲子，祝原豊，内丸仁，鈴江毅，佐野光，杉山康司，辻川比呂斗，長津恒輝，村田真一，櫻井拓也，白土健，大野秀樹，木崎節子，長澤純一
  • Organizer: 第38回日本登山医学会学術集会
• [Presentation] ETAS(R)50 prevents ultraviolet-B irradiation-induced reduction in heat shock protein 70 expression in normal human dermal fibroblasts. (2018)
  • Author(s): Shirato K, Takanari J, Koda T, Sakurai T, Ogasawara J, Ohno H, Kizaki T
  • Organizer: The 26th International Congress on Nutrition and Integrative Medicine (ICNIM2018)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 肥満によって増加するプロサイモシンαは脂肪細胞の分化を増強する． (2018)
  • Author(s): 櫻井拓也，白土健，小笠原準悦，石橋義永，井澤鉄也，大石修司，芳賀脩光，大野秀樹，木崎節子
  • Organizer: 第73回日本体力医学会大会
• [Presentation] マクロファージToll様受容体シグナル伝達における内因性O-結合型N-アセチルグルコサミンの役割． (2018)
  • Author(s): 白土健，櫻井拓也，小笠原準悦，今泉和彦，大野秀樹，木崎節子
  • Organizer: 第91回日本生化学会大会
• [Presentation] マクロファージの炎症性応答におけるO- 結合型N-アセチルグルコサミンの役割． (2018)
  • Author(s): 白土健，櫻井拓也，木本紀代子，大野秀樹，木崎節子
  • Organizer: 第47回杏林医学会総会
• [Presentation] 肥満によって増加するプロサイモシンαは脂肪細胞の分化を促進する． (2018)
  • Author(s): 櫻井拓也，白土健，小笠原準悦，石橋義永，井澤鉄也，大石修司，芳賀脩光，大野秀樹，木崎節子
  • Organizer: 第88回日本衛生学会学術総会
• [Presentation] インスリンによるマクロファージの脂質生合成促進作用と習慣的運動の効果． (2018)
  • Author(s): 白土健，櫻井拓也，小笠原準悦，今泉和彦，大野秀樹，木崎節子
  • Organizer: 第88回日本衛生学会学術総会
• [Presentation] ETASは紫外線による正常ヒト皮膚線維芽細胞のNF-κB核内移行を抑制する． (2018)
  • Author(s): 白土健，小宇田智子，高成準，三栖茉奈美，櫻井拓也，小笠原準悦，今泉和彦，大野秀樹，木崎節子
  • Organizer: 第88回日本衛生学会学術総会
• [Presentation] 高地における高強度運動が酸化ストレスセンサーおよび抗酸化酵素のmRNAに及ぼす影響． (2017)
  • Author(s): 西尾聖剛，吉富悠騎，杉山康司，祝原豊，辻川比呂斗，白土健，櫻井拓也，木崎節子，大野秀樹，長澤純一
  • Organizer: 第37回日本登山医学会学術集会
• [Presentation] Enzyme-treated asparagus extract has suppressive effect on ultraviolet-B radiation-induced NF-κB nuclear translocation in normal human dermal fibroblasts. (2017)
  • Author(s): Shirato K, Takanari J, Misu M, Koda T, Sakurai T, Ogasawara J, Ishibashi Y, Imaizumi K, Ohno H, Kizaki T
  • Organizer: The 25th Annual Meeting of International Congress on Nutrition and Integrative Medicine (ICNIM2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 運動は肥満による脂肪組織のプロサイモシンα発現増加を抑制する． (2017)
  • Author(s): 櫻井拓也，白土健，小笠原準悦，石橋義永，井澤鉄也，大石修司，芳賀脩光，大野秀樹，木崎節子
  • Organizer: 第72回日本体力医学会大会
• [Presentation] マクロファージのインスリン感受性に及ぼす自発性運動の効果とその生理的意義． (2017)
  • Author(s): 白土健，櫻井拓也，小笠原準悦，今泉和彦，大野秀樹，木崎節子
  • Organizer: 第72回日本体力医学会大会
• [Presentation] 強制的な持久的走運動トレーニングにより肩甲部褐色脂肪組織量は減少する． (2017)
  • Author(s): 小笠原準悦，加藤久詞，白土健，井澤鉄也，吉岡英治，西條泰明，木崎節子，吉田貴彦
  • Organizer: 第72回日本体力医学会大会
• [Presentation] O-linked N-acetylglucosamine but not high glucose suppresses lipopolysaccharide-stimulated macrophage inflammatory responses. (2017)
  • Author(s): Shirato K, Sakurai T, Ogasawara J, Imaizumi K, Ohno H, Kizaki T
  • Organizer: RIKEN International Symposium “Systems Glycobiology and Beyond―Toward a bridge between fundamental research and applied science―”
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] マクロファージの泡沫化に対するインスリンの影響と習慣的運動の効果． (2017)
  • Author(s): 白土健，櫻井拓也，木本紀代子，大野秀樹，木崎節子
  • Organizer: 第46回杏林医学会総会
• [Presentation] インスリンによるマクロファージ泡沫化亢進のメカニズム． (2017)
  • Author(s): 白土健，櫻井拓也，小笠原準悦，今泉和彦，大野秀樹，木崎節子
  • Organizer: 第90回日本生化学会大会