虚血プレコンディショニングによる新規糖代謝改善法の開発－運動の併用効果に着目して

• Project/Area Number: 18J01392
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Applied health science (A)
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 木戸 康平 京都大学, 人間・環境学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2018-04-25 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 運動 / 虚血再灌流 / インスリン感受性 / 糖取り込み / AMPK / 糖代謝 / 骨格筋 / 血流

Outline of Annual Research Achievements

運動は、血管機能の改善やAMPK（細胞内エネルギーセンサー）の活性化等を介して糖代謝を亢進する。動物実験の結果より、四肢に対する短時間の虚血再灌流も、血管機能の改善やAMPKの活性化を引き起こすことが示唆されている。これらの背景から、運動と虚血再灌流の併用が相加・相乗的に糖代謝を亢進する可能性を秘めている。そこで本年度は、健常若年男性を対象とし、運動中の虚血再灌流が、糖代謝に及ぼす効果とその作用機序の解明に取り組んだ。
具体的には、健常若年男性10名を対象に、運動中に虚血再灌流を施す試験と虚血再灌流を施さない試験をクロスオーバーデザインで実施した。本実験では、運動前後に骨格筋糖取り込み速度測定、骨格筋生検を行った。さらに、運動3時間後にインスリンクランプを実施し、クランプ中およびその前後でも糖取り込み速度の測定、骨格筋の生検を実施した。その結果、虚血再灌流は、運動による血流量の増加および骨格筋への糖取り込み亢進効果を促進した（p<0.05）。また、運動によるインスリン感受性亢進効果も、虚血再灌流によって促進されることが明らかとなった（p<0.05）。
さらに、本結果が得られた骨格筋細胞内分子メカニズムを解明するため、採取した骨格筋サンプルを用いて、生化学解析を実施した。その結果、運動中の虚血再灌流は、運動によるグリコーゲン利用量、AMPKシグナルの活性化を促進することが明らかとなった。これらの因子は、運動による糖取り込みおよび運動後のインスリン感受性の亢進を正に制御していることが示唆されている。よって、運動中の虚血再灌流は、運動によるグリコーゲン利用、AMPKシグナルの活性化を促進することで、糖取り込みおよびインスリン感受性の亢進効果を促進していることが推測された。
これらの結果は、運動中の虚血再灌流がヒトの血糖コントロールに有効な手段である可能性を示すものとなった。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Denmark(デンマーク)
• [Int'l Joint Research] University of Copenhagen(デンマーク)
• [Journal Article] Effect of resistance training on rat skeletal muscle during severe food restriction (2020)
  • Author(s): Sase Kohei、Kido Kohei、Ato Satoru、Fujita Satoshi
  • Journal Title: Translational Sports Medicine Volume: - Issue: 5 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1002/tsm2.162
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Acute remote ischemic preconditioning has no effect on quadriceps muscle endurance (2020)
  • Author(s): Tanaka Daichi、Suga Tadashi、Kido Kohei、Honjo Toyoyuki、Hamaoka Takafumi、Isaka Tadao
  • Journal Title: Translational Sports Medicine Volume: - Issue: 4 Pages: 314-320
  • DOI: 10.1002/tsm2.149
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dietary Aronia melanocarpa extract enhances mTORC1 signaling, but has no effect on protein synthesis and protein breakdown-related signaling, in response to resistance exercise in rat skeletal muscle (2019)
  • Author(s): Makanae Yuhei、Ato Satoru、Kido Kohei、Fujita Satoshi
  • Journal Title: Journal of the International Society of Sports Nutrition Volume: 16 Issue: 1 Pages: 60-60
  • DOI: 10.1186/s12970-019-0328-1
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The effect of a bout of resistance exercise on skeletal muscle protein metabolism after severe fasting (2019)
  • Author(s): Sase Kohei、Kido Kohei、Ato Satoru、Fujita Satoshi
  • Journal Title: Physiological Reports Volume: 7 Issue: 21
  • DOI: 10.14814/phy2.14270
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Type 2 diabetes causes skeletal muscle atrophy but does not impair resistance training‐mediated myonuclear accretion and muscle mass gain in rats (2019)
  • Author(s): Ato Satoru、Kido Kohei、Sato Koji、Fujita Satoshi
  • Journal Title: Experimental Physiology Volume: 104 Issue: 10 Pages: 1518-1531
  • DOI: 10.1113/ep087585
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] TBC1D4 is necessary for enhancing muscle insulin sensitivity in response to AICAR and contraction (2019)
  • Author(s): Kjobsted Rasmus、Chadt Alexandra、Jorgensen Nicolas O.、Kido Kohei、Larsen Jeppe K.、de Wendt Christian、Al-Hasani Hadi、Wojtaszewski Jorgen F.P.
  • Journal Title: Diabetes Volume: 68 Issue: 9 Pages: 1756-1766
  • DOI: 10.2337/db18-0769
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The effects of resistance training on bone mineral density and bone quality in type 2 diabetic rats (2019)
  • Author(s): Ikedo Aoi, Kido Kohei, Ato Satoru, Sato Koji, Lee Ji‐Won, Fujita Satoshi, Imai Yuuki
  • Journal Title: Physiological Reports Volume: 7 Issue: 6 Pages: e14046-e14046
  • DOI: 10.14814/phy2.14046
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [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] Remote ischemic preconditioning accelerates systemic O2 dynamics and enhances endurance during work-to-work cycling exercise (2018)
  • Author(s): Kido Kohei, Suga Tadashi, Tanaka Daichi, Honjo Toyoyuki, Fujita Satoshi, Hamaoka Takafumi, Isaka Tadao
  • Journal Title: Translational Sports Medicine Volume: 1 Issue: 5 Pages: 204-211
  • DOI: 10.1002/tsm2.36
  • Peer Reviewed
• [Presentation] The effect of acute bout of resistance exercise on skeletal muscle protein synthesis during low amino acid concentrations in rat skeletal muscle (2019)
  • Author(s): Sase Kohei、Kido Kohei、Yoshii Naomi、Satoshi Fujita
  • Organizer: European College of Sport Science 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 骨格筋特異的IGF-I欠損が骨格筋ならびに全身性の代謝に及ぼす影響 (2019)
  • Author(s): 横川拓海、木戸康平、森 理紗子、佐瀬 晃平、増山 律子、林 達也、藤田 聡
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会
• [Presentation] 後肢懸垂時に発生する糖化ストレスによるマウスヒラメ筋萎縮への影響 (2019)
  • Author(s): 江川達郎、横川拓海、木戸康平、後藤勝正、林達也
  • Organizer: 第65回日本宇宙航空環境医学会大会
• [Presentation] ラパマイシンは単回レジスタンス運動に伴う骨格筋のインスリン感受性亢進効果を高める (2019)
  • Author(s): 木戸康平、佐瀬晃平、横川拓海、藤田聡
  • Organizer: 第74回日本体力医学会大会
• [Presentation] 加齢マウスの脳および骨格筋におけるビタミンD受容体の発現量の検討 (2019)
  • Author(s): 横川拓海、木戸康平、森理紗子、高坂和芳、田中秀和、林達也、藤田聡
  • Organizer: 第5回 Neo Vitamin D Workshop学術集会
• [Presentation] Dysregulation of mitochondrial biogenesis and insulin signaling pathway in hippocampus of aged mice (2018)
  • Author(s): Takumi Yokokawa, Kohei Kido, Tatsuya Hayashi, Satoshi Fujita
  • Organizer: The 41st Annual Meeting of Molecular Biology Society of Japan
• [Presentation] Studying skeletal muscle AMPK during exercise by using a skeletal muscle-specific AMPK alpha1/alpha2 inducible knockout mouse model (2018)
  • Author(s): Kohei Kido, Janne R. Hingst, Rasmus Kjobsted, Jesper B. Birk, Marc Foretz, Benoit Viollet, Ylva Hellsten and Jorgen F.P. Wojtaszewski
  • Organizer: 10th in the series of international meetings on AMPK- From Mechanisms to New Therapies
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The influence of chronic resistance training on muscle hypertrophy in type 2 diabetes mellitus rat skeletal muscle (2018)
  • Author(s): Satoru Ato, Kohei Kido, Koji Sato, Satoshi Fujita
  • Organizer: Integrative Physiology of Exercise
  • Int'l Joint Research