朝食のタンパク質不足が筋肥大を抑制する分子メカニズムの解明

• Project/Area Number: 20K19710
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 59040:Nutrition science and health science-related
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 青山 晋也 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 助教 (00757677)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: タンパク質栄養 / 体内時計 / 筋肥大 / オートファジー / 時計遺伝子 / 時間栄養学 / 骨格筋 / アミノ酸

Outline of Research at the Start

タンパク質の摂取は朝食に不足し、この朝食での不足が骨格筋量や筋力の低下につながる可能性が示されているが、その分子メカニズムはほとんどわかっていない。これには体内時計が何らかの因子に日内変動を持たせることで、タンパク質の摂取時刻の影響を生み出していると考えられ、その候補因子としてオートファジーに着目した。そこで本研究では、体内時計によるオートファジーの日内制御に焦点をあて、タンパク質の摂取時刻による筋量の調節メカニズムを解明することを目指す。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、朝食のタンパク質摂取不足が筋肥大を抑制する分子メカニズムの解明を目的としている。これまでにマウスを1日2回食の時間制限給餌（それぞれそ活動期初期と活動期後期の2回）にて飼育し、各食餌のタンパク質量を変化させた場合、活動期初期に低タンパク質食を摂取したマウスでは活動期後期に低タンパク質食を摂取したマウスに比べ、協働筋切除による筋肥大が抑制されることを見つけていた。次にこの摂取タイミングによる影響に概日時計が関与するかを調べるため、時計遺伝子の一つであるClockに変異の入ったClock mutantマウスにて検討した結果、Clock mutantマウスでは摂取タイミングの影響はみられず概日時計の関与が示唆されていた。しかし、全身に変異のあるClock mutantマウスの場合、活動リズムの変化も伴うため、活動期初期のタンパク質不足が筋肥大を抑制されるメカニズムとして、活動量の変化の関与を否定できなかった。そこで、筋特異的BMAL1ノックアウトマウスを用いて同様の検討を行った。筋特異的BMAL1ノックアウトマウスは正常な活動リズムを示す一方で、骨格筋における時計遺伝子のネガティブフィードバックループは減弱している。本マウスにおいても活動期初期の低タンパク質食摂取が筋肥大を抑制しなかったことから、タンパク質の摂取タイミングによる筋肥大への影響は活動リズムとは独立して骨格筋の概日時計が関与している可能性が考えられた。

Research Products

• [Journal Article] Distribution of dietary protein intake in daily meals influences skeletal muscle hypertrophy via the muscle clock (2021)
  • Author(s): Aoyama Shinya、Kim Hyeon-Ki、Hirooka Rina、Tanaka Mizuho、Shimoda Takeru、Chijiki Hanako、Kojima Shuichi、Sasaki Keisuke、Takahashi Kengo、Makino Saneyuki、Takizawa Miku、Takahashi Masaki、Tahara Yu、Shimba Shigeki、Shinohara Kazuyuki、Shibata Shigenobu
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 36 Issue: 1 Pages: 109336-109336
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2021.109336
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Chrono-Nutrition Has Potential in Preventing Age-Related Muscle Loss and Dysfunction (2021)
  • Author(s): Aoyama Shinya、Nakahata Yasukazu、Shinohara Kazuyuki
  • Journal Title: Frontiers in Neuroscience Volume: 15 Pages: 1-7
  • DOI: 10.3389/fnins.2021.659883
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Circadian rhythms and exercise/physical activity (2020)
  • Author(s): Takahashi Masaki、Aoyama Shinya
  • Journal Title: Japanese Journal of Physical Fitness and Sports Medicine Volume: 69 Issue: 4 Pages: 351-358
  • DOI: 10.7600/jspfsm.69.351
  • NAID: 130007873306
  • ISSN: 0039-906X, 1881-4751
  • Year and Date: 2020-08-01
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 概日リズムに影響を及ぼすアミノ酸の探索 (2022)
  • Author(s): 青山晋也、中畑泰和、篠原一之
  • Organizer: 第99回日本生理学会大会
• [Presentation] 運動によるテストステロンの増加作用と生活リズムとの関連 (2021)
  • Author(s): 青山晋也, 樽見航, 中畑泰和, 篠原一之
  • Organizer: 第72回西日本生理学会
• [Presentation] 運動が唾液中テストステロンの日内変動に及ぼす影響とクロノタイプとの関連 (2020)
  • Author(s): 青山晋也, 樽見航, 中畑泰和, 篠原一之
  • Organizer: 第7回日本時間栄養学会学術大会
• [Presentation] 植物に含まれる香りが性行動に関連した生物学的基盤を刺激する可能性について (2020)
  • Author(s): 樽見 航, 中畑 泰和, 青山 晋也, 篠原 一之
  • Organizer: 第71回西日本生理学会
• [Book] アグリバイオ 2020年7月臨時増刊号 特集 骨格筋と時間栄養学 (2020)
  • Author(s): 青山晋也
  • Total Pages: 102
  • Publisher: 北隆館
• [Book] 時間栄養学ー時計遺伝子、体内時計、食生活をつなぐ 分担: 第3章、第4章 (2020)
  • Author(s): 青山晋也
  • Total Pages: 244
  • Publisher: 化学同人
  • ISBN: 9784759820362