Prevention of diabetic kidney disease via habitual aerobic exercise

• Project/Area Number: 20K19554
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 59020:Sports sciences-related
• Research Institution: St. Marianna University School of Medicine
• Principal Investigator: Watanabe Shiika 聖マリアンナ医科大学, 医学部, 助教 (40844775)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 2型糖尿病 / 糖尿病性腎臓病 / サルコペニア / 腎臓 / 骨格筋 / 運動 / 筋腎連関 / 有酸素運動 / マイオカン / 腎血流

Outline of Research at the Start

近年、運動が腎保護的に作用する可能性が指摘され、慢性腎臓病患者に対するリハビリテーションが普及し始めているが、その詳細なメカニズムや適正な運動療法（種類、強度、時間、頻度）の有り方(運動処方)については、十分な検討がされているとは言えない。そこで、本研究では、習慣的有酸素運動による糖尿病性サルコペニア予防および筋腎連関を介した糖尿病性腎臓病(DKD)予防の可能性を検証することとし、将来的には、適正な運動処方の確立を目指す。

Outline of Final Research Achievements

Recently, habitual aerobic exercise, which improves obesity and decreases blood pressure, is noticed to provide beneficial effects on kidney disease. The aim of this study was to evaluate protective effects of endurance exercise training against diabetic kidney disease (DKD) with muscle weakness by using male spontaneously diabetic Torii (SDT) fatty rats as type 2 diabetic animal models. As a result, the exercise prevented increases in urinary albumin and L-FABP levels, and attenuated renal inflammation, fibrosis, and morphological abnormalities via improving endothelial abnormality and enhancing fatty acid metabolism. In addition, the exercise increased muscle strength and prevented the muscle atrophy of extensor digitorum longus muscle in the SDT fatty rats. Future study is needed to reveal how exercise leads to more positive effects against DKD.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

高齢化社会では、平均寿命と健康寿命のギャップを埋めるため、健康寿命を延伸する対策が重要である。特に2型糖尿病は、サルコペニアと進行性の腎臓病を合併しやすい疾患であり、それらの進行抑制は、健康寿命の延伸につながる。本研究では、サルコペニアと腎臓病を発症する2型糖尿病動物を使用し、定期的走運動が、腎臓内の血管内皮細胞の機能を維持し、腎臓病の進行を抑制することに加え、サルコペニアを抑制することを明らかにした。これらの結果は、2型糖尿病において定期的走運動が、腎臓病およびサルコペニアを抑制し、健康寿命の延伸に寄与する可能性を示しており、今後、より効果的な運動療法や運動を模倣する薬剤の開発へ発展させる。

Research Products

• [Journal Article] Mechanism for exercise-mediated prevention against muscle wasting on extensor digitorum longus muscle in Spontaneously Diabetic Torii fatty rats. (2023)
  • Author(s): Kotake H, Ogura Y, Yamada S, Inoue K, Watanabe S, Ichikawa D, Sugaya T, Ohata K, Natsuki Y, Hoshino S, Watanabe M, Kimura K, Shibagaki Y, Kamijo-Ikemori A.
  • Journal Title: J Physiol Sci Volume: 73 Issue: 1 Pages: 5-5
  • DOI: 10.1186/s12576-023-00865-5
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A prospective observational study on caregiver burden of elderly peritoneal dialysis patients (2022)
  • Author(s): Murasawa M, Watanabe S, Koitabashi K, Shibagaki Y, Sakurada T
  • Journal Title: Clin Exp Nephrol Volume: 26(4) Issue: 4 Pages: 376-377
  • DOI: 10.1007/s10157-021-02167-9
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effect of GLP-1 receptor agonist, liraglutide, on muscle in spontaneously diabetic torii fatty rats (2022)
  • Author(s): Yamada S, Ogura Y, Inoue K, Tanabe J, Sugaya T, Ohata K, Nagai Y, Natsuki Y, Hoshino S, Watanabe S, Ichikawa D, Kimura K, Shibagaki Y, Kamijo-Ikemori A.
  • Journal Title: Mol Cell Endocrinol. Volume: 539 Pages: 111472-111472
  • DOI: 10.1016/j.mce.2021.111472
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Endurance Exercise Training-Attenuated Diabetic Kidney Disease with Muscle Weakness in Spontaneously Diabetic Torii Fatty Rats (2022)
  • Author(s): Kotake H, Yamada S, Ogura Y, Watanabe S, Inoue K, Ichikawa D, Sugaya T, Ohata K, Natsuki Y, Hoshino S, Watanabe M, Kimura K, Shibagaki Y, Kamijo-Ikemori A.
  • Journal Title: Kidney Blood Press Res. Volume: 36 Issue: 3 Pages: 203-218
  • DOI: 10.1159/000521464
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Spontaneous Remission of Thrombospondin Type-1 Domain-Containing-Associated Membranous Nephropathy (2021)
  • Author(s): Watanabe S, Suzuki T, Han W, Nakata M, Koitabashi K, Ichikawa D, Kamijo-Ikemori A, Koike J, Shibagaki Y.
  • Journal Title: Internal Medicine Volume: 60 Issue: 19 Pages: 3125-3128
  • DOI: 10.2169/internalmedicine.6413-20
  • NAID: 130008095981
  • ISSN: 0918-2918, 1349-7235
  • Year and Date: 2021-10-01
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Spontaneous remission in adult patients with IgA nephropathy treated with conservative therapy (2021)
  • Author(s): Sato Hirotaka、Ichikawa Daisuke、Okada Eri、Suzuki Tomo、Watanabe Shiika、Shirai Sayuri、Shibagaki Yugo
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 16 Issue: 5 Pages: e0251294-e0251294
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0251294
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Renoprotective effect of GLP-1 receptor agonist, liraglutide, in early-phase diabetic kidney disease in spontaneously diabetic Torii fatty rats (2021)
  • Author(s): Yamada S, Tanabe J, Ogura Y, Nagai Y, Sugaya T, Ohata K, Natsuki Y, Ichikawa D, Watanabe S, Inoue K, Hoshino S, Kimura K, Shibagaki Y, Kamijo-Ikemori A.
  • Journal Title: Clin Exp Nephrol Volume: 25 Issue: 4 Pages: 365-375
  • DOI: 10.1007/s10157-020-02007-2
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Galactose-deficient IgA1 and nephritis-associated plasmin receptors as markers for IgA-dominant infection-related glomerulonephritis: A case report. (2021)
  • Author(s): Han W, Suzuki T, Watanabe S, Nakata M, Ichikawa D, Koike J, Oda T, Suzuki H, Suzuki Y, Shibagaki Y
  • Journal Title: Medicine (Baltimore). Volume: 100(5) Issue: 5 Pages: e24460-e24460
  • DOI: 10.1097/md.0000000000024460
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Clinical characteristics of thrombospondin type-1 domain-containing 7A-associated membranous nephropathy (2020)
  • Author(s): Suzuki T, Han W, Watanabe S, Terashita M, Nakata M, Ichikawa D, Shirai S, Shibagaki Y.
  • Journal Title: Ren Fail Volume: 42 Issue: 1 Pages: 966-968
  • DOI: 10.1080/0886022x.2020.1819318
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Nephrotic syndrome due to preeclampsia before 20 weeks of gestation: a case report (2020)
  • Author(s): Suzuki T, Ichikawa D, Nakata M, Watanabe S, Han W, Kohatsu K, Shirai S, Imai N, Koike J, Shibagaki Y.
  • Journal Title: BMC Nephrol Volume: 21 Issue: 1 Pages: 240-240
  • DOI: 10.1186/s12882-020-01876-9
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 糖尿病性腎臓病の進行抑制効果を有する習慣的走運動の骨格筋への影響 (2023)
  • Author(s): 小竹徹、山田将平、渡邉詩香、市川大介、井上一歩、菅谷健、木村健二郎、柴垣有吾、池森敦子
  • Organizer: 第13回日本腎臓リハビリテーション学会学術集会
• [Presentation] 慢性感染症によるAAアミロイドーシスとIgA腎症を合併した1例 (2022)
  • Author(s): 佐藤菜摘美, 市川大介, 麻生芽亜, 野田竜之介, 藤田陽子, 渡邉詩香, 井上友彦, 白井小百合, 柴垣有吾
  • Organizer: 第52回日本腎臓学会東部学術集会
• [Presentation] 骨折や手術によるADL低下で門脈血栓症を合併したADPKDの一例 (2022)
  • Author(s): 小山亮, 森久保悟, 坂本敦, 渡邉詩香, 小山哲平, 小波津香織, 白井小百合, 市川大介, 柴垣有吾
  • Organizer: 第52回日本腎臓学会東部学術集会
• [Presentation] 肉眼的血尿と急性腎障害の原因に難渋した一例 (2022)
  • Author(s): 白井小百合, 吉田圭佑, 緒方聖友, 渡邉詩香, 松田拓也, 市川大介, 柴垣有吾
  • Organizer: 第52回日本腎臓学会東部学術大会
• [Presentation] 習慣的走運動によるサルコペニア及び糖尿病性腎臓病の進行抑制効果の検証 (2022)
  • Author(s): 小竹徹, 山田将平, 小倉裕司, 渡邉詩香, 市川大介, 井上一歩, 星野誠子, 田邉淳, 菅谷健, 永井義夫, 木村健二郎, 柴垣有吾, 池森敦子
  • Organizer: 第65回日本腎臓学会学術総会
• [Presentation] 2型糖尿病における習慣的走運動のサルコペニアおよび腎疾患抑制効果の検証 (2022)
  • Author(s): 小竹徹、山田将平、小倉裕司、渡邉詩香、市川大介、井上一歩、田邉淳、菅谷健、永井義夫、木村健二郎、柴垣有吾、池森敦子
  • Organizer: 第１２回日本腎臓リハビリテーション学会学術集会
• [Presentation] 2型糖尿病における習慣的走運動のサルコペニアおよび腎疾患抑制効果の検証 (2022)
  • Author(s): 小竹徹、山田将平、小倉裕司、渡邉詩香、市川大介、井上一歩、田邉淳、永井義夫、菅谷健、木村健二郎、柴垣有吾、池森敦子
  • Organizer: 第34回腎と脂質研究会
• [Presentation] 2型糖尿病における定期的走運動のサルコペニア抑制及び腎保護効果 (2021)
  • Author(s): 小竹徹、山田将平、小倉裕司、渡邉詩香、井上一歩、星野誠子、菅谷健、夏木靖典、大畑敬一、柴垣有吾、池森敦子
  • Organizer: 第32回日本糖尿病性腎症研究会
• [Presentation] 2型糖尿病における定期的走運動のサルコペニア抑制及び腎保護効果の検証 (2021)
  • Author(s): 小竹徹、山田将平、小倉裕司、渡邉詩香、市川大介、田邉淳、永井義夫、菅谷健、大畑敬一、木村健二郎、柴垣有吾、池森敦子
  • Organizer: 第64回日本腎臓学会学術総会
• [Presentation] 2型糖尿病における習慣的走運動のサルコペニアおよび腎疾患抑制効果の検証 (2021)
  • Author(s): 小竹徹、山田将平、小倉裕司、渡邉詩香、市川大介、田邉淳、永井義夫、菅谷健、木村健二郎、柴垣有吾、池森敦子
  • Organizer: 第11回日本腎臓リハビリテーション学会学術集会
• [Presentation] 糖尿病性腎臓病を伴う2型糖尿病におけるGLP－１受容体作動薬のサルコペニア抑制効果の検討 (2021)
  • Author(s): 山田将平, 田邉淳, 小倉裕司,菅谷健, 永井義夫, 渡邉詩香, 市川大介, 木村健二郎, 柴垣有吾, 池森敦子
  • Organizer: 第11回日本腎臓リハビリテーション学会学術集会