Heat stress-induced Nrf2 activation: Mechanisms and Physiological Significance

• Project/Area Number: 17H04759
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Applied health science
• Research Institution: Nippon Sport Science University
• Principal Investigator: TAMURA Yuki 日本体育大学, 体育学部, 助教 (20794978)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥13,910,000 (Direct Cost: ¥10,700,000、Indirect Cost: ¥3,210,000); Fiscal Year 2019: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2018: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2017: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
• Keywords: 温熱刺激 / 骨格筋 / 悪液質 / Nrf2

Outline of Final Research Achievements

The main purpose of this study is to clarify the molecular mechanism and physiological significance of activation of transcription factor Nrf2 by heat stress. Our results suggest that the activation of heat stress-induced Nrf2 activation may be mediated by the activation of mTORC1-p62 signal transductions. It was also suggested that the activation of Nrf2 by heat stress might be compensated with the transcription factor HSF1. Activation of Nrf2 by heat stress can contribute to the proteostasis. Moreover, experiments were also conducted to explore the applicability of essential findings. The results suggest that heat stress can be useful for the rehabilitation of cancer cachexia.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

温熱刺激は、古典的な物理療法として整形外科でのリハビリテーションや温泉療法として臨床で広く利用されている。しかし、これらの効果を裏付ける生物的根拠は乏しく、新規適応症や禁忌症を見逃す恐れがある。本研究で温熱刺激によるNrf2の活性化のメカニズムや生理的意義の一端を解明したことにより、より安全かつ効果的な温熱療法の開発が期待できる。実際に、本研究では、癌悪液質への適用可能性を見出すことができた。

Research Products

• [Presentation] 温熱刺激による骨格筋ミトコンドリアの適応と加齢による変調 (2020)
  • Author(s): 田村優樹
  • Organizer: 国立精神・神経医療研究センター 精神・神経疾患研究開発費 筋ジストロフィ研究班 合同班会議
  • Invited
• [Presentation] 温熱刺激による骨格筋ミトコンドリアの適応と機序：物理療法の作用を生命科学で紐解く (2020)
  • Author(s): 田村優樹
  • Organizer: 第16回 乳酸研究会
  • Invited
• [Presentation] PGC-1α knockdown attenuates heat stress-induced mitochondrial adaptations in mouse skeletal muscle (2019)
  • Author(s): Yuki Tamura
  • Organizer: Cell Symposia: Exercise Metabolism
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 温熱刺激による骨格筋ミトコンドリアの適応と加齢関連疾患治療への応用可能性 (2019)
  • Author(s): 田村優樹
  • Organizer: 第27回 東京大学 身体運動科学シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] 温熱刺激による骨格筋ミトコンドリアの適応と分子機序 (2019)
  • Author(s): 田村優樹
  • Organizer: 第11回 分子骨格筋代謝研究会
  • Invited
• [Presentation] 温熱刺激による代謝適応を介在する「熱センサー分子」は何か？ (2019)
  • Author(s): 田村優樹
  • Organizer: 日本メカノバイオロジー研究会 第１回学術集会
• [Presentation] 温熱刺激による骨格筋ミトコンドリアの適応と加齢による変調 (2019)
  • Author(s): 田村優樹
  • Organizer: 国立精神・神経医療研究センター 精神・神経疾患研究開発費 ジストロフィン欠損モデル動物を基盤とした筋ジストロフィーの新しい治療法の開発
  • Invited
• [Presentation] Heat stress-induced mitochondrial adaptations in skeletal muscle: Molecular mechanisms and translation (2019)
  • Author(s): 田村 優樹
  • Organizer: 2nd Behavioral Science Cafe
  • Invited
• [Presentation] A Single Bout of Heat Stress Increases Mitochondria-related Genes with A Non-detectable Changes in p53 Phosphorylation and Translocation in Skeletal Muscle (2018)
  • Author(s): Yuki Tamura and Koichi Nakazato
  • Organizer: ACSM Conference on Integrative Physiology of Exercise
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A single bout of heat stress increases Nrf2 and its target genes in mouse skeletal muscle (2017)
  • Author(s): uki Tamura, Yu Kitaoka, Koichi Nakazato, and Hideo Hatta
  • Organizer: Experimental Biology 2017 (Annual Meeting of American Physiological Society)
  • Int'l Joint Research / Invited