ヒトの寒冷適応能の全身的協関に見られる多様性と運動習慣による相乗効果

• Project/Area Number: 19H03314
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 45060:Applied anthropology-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 若林 斉 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (50452793)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 後藤 一成 立命館大学, スポーツ健康科学部, 教授 (60508258) ; 二連木 晋輔 独立行政法人国立病院機構(京都医療センター臨床研究センター), 臨床研究企画運営部, 研究員 (70741156) ; 斉藤 昌之 北海道大学, 獣医学研究院, 名誉教授 (80036441)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000); Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2021: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2020: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2019: ¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000)
• Keywords: 褐色脂肪 / 寒冷適応 / 非震え代謝 / 個人差 / 骨格筋 / 運動トレーニング / 主観的寒冷耐性 / 皮膚血管収縮 / 皮膚温度感受性 / 震え代謝

Outline of Research at the Start

ヒト成人の褐色脂肪組織（BAT）の活性が再検証されて以来，非震え代謝亢進に注目した研究が盛んに行われている．一方で，BATの限局性を考慮すると，骨格筋の代謝貢献，非震え代謝と震え代謝の相互補償作用や皮膚血管収縮による放熱抑制との全身的協関によって深部体温の恒常性を維持していると考えられる．
本研究では，BAT陽性者と陰性者の混在する日本人集団を対象に，体温調節機能の寒冷適応現象に見られる多様性を全身的協関の観点から検証する．さらに，寒冷環境および運動習慣が体温調節機能の適応に及ぼす相乗効果について検証する．

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、寒冷環境におけるヒトの体温調節機能に見られる生理的多様性を、全身的協関の観点から包括的に検証すること、また、寒冷曝露および運動習慣が体温調節機能の適応に及ぼす相互作用の検証を目的として行った。
本年度は、これまでに取得したデータの解析と成果の発表や著書の執筆、招待講演などを中心に研究を進めた。特に褐色脂肪組織の活性に応じた非震え代謝応答と骨格筋を発現組織とする震え代謝応答の相互補完的機能協調作用は、全身的協関の観点からヒトの体温調節機能を説明する上で興味深い知見となった。本知見を含めた研究成果と褐色脂肪組織の集団差、個人差、さらに個人内変動（季節差や日内差）などの知見などを加えて研究分担者と総説を執筆し出版された。代謝応答のみならず、循環応答との相互補完性についても先行研究に基づいて説明している。また、本研究における主要な発見となった、褐色脂肪組織と骨格筋の機能協調による体温調節応答に関する知見を中心に和文著書を執筆した。また、本研究成果に加えて、ヒトの寒冷適応に関する従来の知見を特に褐色脂肪組織による産熱型適応についてアップデートし、環境人間工学と生理人類学に関する国際ミニシンポジウムにおいて招待講演を行った。さらに、本研究の成果を含めて、寒冷環境におけるヒトの体温調節機能や寒冷適応、その他の生体応答に関する最新の知見に基づき従来の知見をアップデートした英文著書を執筆した。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] HUMAN BROWN ADIPOSE TISSUE AS A REGULATOR OF SYSTEMIC METABOLISM (2022)
  • Author(s): 斉藤昌之、若林斉
  • Journal Title: Japanese Journal of Physiological Anthropology Volume: 27 Issue: 2 Pages: 27-37
  • DOI: 10.20718/jjpa.27.2_27
  • ISSN: 1342-3215, 2432-0986
  • Year and Date: 2022-05-25
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Multiorgan contribution to non-shivering and shivering thermogenesis and vascular responses during gradual cold exposure in humans (2020)
  • Author(s): Wakabayashi Hitoshi、Matsumoto Kentaro、Kobori Yusuke、Ebara Tasuku、Matsushita Mami、Kameya Toshimitsu、Maeda Takafumi、Saito Masayuki
  • Journal Title: European Journal of Applied Physiology Volume: 120 Issue: 12 Pages: 2737-2747
  • DOI: 10.1007/s00421-020-04496-1
  • NAID: 120007173919
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Physiological adaptation to the cold environment (2022)
  • Author(s): Hitoshi Wakabayashi
  • Organizer: The 2nd International Mini-Symposium on Environmental Ergonomics and Physiological Anthropology in the Thermal Environment
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Relationship between human brown adipose tissue activity and thermogenesis induced by menthol skin application (2022)
  • Author(s): Tomomi Fujimoto, Aiko Miura, Juno Kita, Mami Matsushita, Takafumi Maeda, Toshimitsu Kameya, Masayuki Saito, Hitoshi Wakabayashi.
  • Organizer: International Conference on Environmental Ergonomics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 主観的寒冷耐性の個人差と解剖学的特性の関係 (2022)
  • Author(s): 渡邊優，若林斉，亀谷俊満，松下真美，米代武司，斉藤昌之．
  • Organizer: 第24回日本体力医学会北海道地方会大会
• [Presentation] 温熱的中立環境におけるメンソール溶液塗布による代謝亢進と褐色脂肪組織活性の関係 (2021)
  • Author(s): 若林斉，三浦愛子，北樹乃，藤本知臣，前田享史，亀谷俊満，松下真美，斉藤昌之．
  • Organizer: 第76回日本体力医学会大会
• [Presentation] Variation in human brown adipose tissue activity and cold-induced thermogenesis (2021)
  • Author(s): Hitoshi Wakabayashi
  • Organizer: Virtual Environmental Ergonomics
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Innovation of healthy mild cold environment for sedentary workers (2019)
  • Author(s): Hitoshi Wakabayashi
  • Organizer: 14th International Congress of Physiological Anthropology
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Verification of tissue temperature in supraclavicular fossa for evaluating brown adipose tissue activity (2019)
  • Author(s): Yusuke Kobori, Kentaro Matsumoto, Hitoshi Wakabayashi, Mami Matsushita, Toshimitsu Kameya, Takafumi Maeda, Masayuki Saito.
  • Organizer: 14th International Congress of Physiological Anthropology
• [Presentation] Multiple organs coordination for non-shivering and shivering thermogenesis and vasomotor control in cold environment (2019)
  • Author(s): Kentaro Matsumoto, Yusuke Kobori, Hitoshi Wakabayashi, Toshimitsu Kameya, Mami Matsushita, Takafumi Maeda, Masayuki Saito.
  • Organizer: 14th International Congress of Physiological Anthropology
• [Presentation] Human brown adipose tissue and skeletal muscle contribution for resting, non－shivering and shivering thermogenesis during gradual cold exposure (2019)
  • Author(s): Hitoshi Wakabayashi, Kentaro Matsumoto, Yusuke Kobori, Mami Matsushita, Toshimitsu Kameya, Takafumi Maeda, Masayuki Saito.
  • Organizer: 18th International Conference on Environmental Ergonomics
• [Book] 褐色脂肪組織の研究動向と応用, 第1章 褐色脂肪組織の熱産生と健康, 褐色脂肪組織と骨格筋の機能協調による体温調節, (2024)
  • Author(s): 若林斉
  • Publisher: シーエムシー出版
• [Book] The Thermal Environment: From Viewpoints of Physiological Anthropology and Environmental Ergonomics, Yutaka Tochihara (ed), Chapter 5 Physiological Responses and Performance in the Cold Environment (2024)
  • Author(s): Hitoshi Wakabayashi
  • Publisher: Springer Nature