| Project/Area Number |
20K20622
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 59:Sports sciences, physical education, health sciences, and related fields
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| Research Institution | Osaka Sangyo University |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
遠山 岳詩 九州大学, 大学病院, 医員 (00828197)
川田 徹 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 非常勤研究員 (30243752)
杉町 勝 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 非常勤研究員 (40250261)
朔 啓太 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (40567385)
上田 真也 岐阜大学, 教育学部, 准教授 (40616926)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥25,870,000 (Direct Cost: ¥19,900,000、Indirect Cost: ¥5,970,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2020: ¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
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| Keywords | 高位中枢 / 予測制御 / 神経性調節 / 液性調節 / 化学受容器反射 / 動脈圧受容器反射 / グルコース代謝 / 13C安定同位体 / 運動適応 / 運動学習 / フィードバック制御 / フィードフォワード制御 / 呼吸調節 / 循環調節 / 代謝調節 / 運動適応学習 / 時系列予測モデル / 呼吸循環系 / 交感神経活動 / 体液性調節 / 糖代謝 / 運動 / 呼気ガス分析 / システム定量解析 / 13C グルコース安定同位体 / 小動物 / エネルギー代謝 / 糖質代謝 / 呼吸 / 循環 / 高次脳機能 / 心拍数 / 血圧 / 脂質代謝 / 運動 運動 / 神経性・体液性調節 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究はシステム生理学的研究手法を用いて、運動ストレスに対する骨格筋・末梢循環及
び糖代謝の神経性・体液性調節メカニズムの解明に取り組む。
初年度は動物実験での検証
が難しい運動準備期におけるヒト高次脳機能を介する神経性・体液性調節メカニズムが骨
格筋末梢循環及び糖代謝機構に及ぼす影響をシステムレベルで明らかにする。
次年度以降は、我々が開発した小動物実験モデルを用いて運動時の骨格筋末梢循環及び糖代謝の神経性・体液性調節メカニズムの解明に取り組み、生体恒常性の維持・変容・破綻機構をネットワーク的に理解することで、呼吸循環代謝性疾患などの病態生理機構の解明等に貢献することが期待される。
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| Outline of Final Research Achievements |
This study elucidated neural and humoral regulatory mechanisms of cardiorespiratory-metabolic responses during exercise at the system level. Human experiments demonstrated that exercise anticipation selectively enhances epinephrine secretion from the adrenal medulla, showing strong correlation with glucose metabolism. Animal experiments pharmacologically proved that epinephrine-β2 receptor-mediated metabolic control represents a fundamental mechanism conserved across species.
Open-loop analysis of arterial baroreceptor reflexes quantified the integrated mechanisms by which central predictive control affects peripheral metabolic regulation. The presence or absence of exercise anticipation resulted in differences in exercise performance, demonstrating the importance of feedforward control by higher brain centers. These research findings provide scientific foundations for individualized exercise prescription and optimization of exercise therapy for patients with diseases.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
学術的意義：高位中枢による運動予測制御において、エピネフリン-β2受容体系を介した糖代謝促進機構が種を超えて保存された基本的制御機構であることを実証した。ヒト・動物双方向検証システムにより、従来個別に研究されていた神経性・体液性調節機構の統合的理解を可能にし、運動生理学及び生体システム制御分野の発展に寄与する新たな研究基盤を確立した。
社会的意義：運動予測による代謝プライミング機構の解明により、個別化運動処方の科学的根拠が確立され、効率的なトレーニングプログラム開発や循環器疾患・糖尿病患者の運動療法最適化が可能となる。健康寿命延伸や医療費削減という社会的課題解決への重要な基盤技術を提供する。
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