Elucidation of metabolic disorders in athletes due to disruption of intracellular calcium homeostasis
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21H03327
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 59020:Sports sciences-related
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| Research Institution | Kokushikan University |
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Principal Investigator |
羽田 克彦 国士舘大学, 体育学部, 教授 (60506228)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 欣郎 岩手大学, 農学部, 教授 (10252123)
二国 徹郎 東京理科大学, 理学部第一部物理学科, 教授 (50360160)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2021: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
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| Keywords | 細胞内カルシウムダイナミクス / シナプス可塑性 / アスリート / ビタミンD / 失体感症 / 精神疲労 / 細胞内カルシウム恒常性破綻 / 神経ノイズ / 細胞内カルシウム濃度 / 分子栄養学 / NMDA受容体 / カルシウム恒常性 / マグネシウム |
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| Outline of Research at the Start |
我々は本研究の最終目標を、細胞内Ca恒常性破綻によるアスリート特有の健康上の問題を解決する栄養学的アプローチを開発することとし、研究計画を３段階に分ける。
研究①－１では、細胞内Caダイナミクスに関わる栄養素の働きを理論的に解析する。研究①－２では、研究①－１で得られた成果も用いながらin vivo実験により細胞内Ca恒常性と呼吸・循環生理との関わりを解明する。研究②では、これらの結果を基に、細胞内Ca恒常性の維持がアスリートのパフォーマンスに与える影響を臨床的栄養介入試験により行う予定である。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の背景には、カルシウム恒常性の破綻が内科的疾病に関連し、特にアスリートがストレスや栄養不足によってそのリスクが高まるという問題がある。細胞内カルシウム恒常性の破綻は、神経細胞の機能不全や神経活動の抑制に繋がり、これが内科的疾病の発症に寄与すると考えられている。これを受けて、本研究ではCa恒常性の破綻要因を分子栄養学的に抽出し、これらの要因を解決することでアスリートの健康維持とパフォーマンス向上を目指すことに焦点を当てた。
我々は、まず血液検査結果から年齢を推定するRandom Forest Modelを用いて、Ca濃度と健康状態の関連性を評価した。その結果、Ca濃度が健康状態の重要な指標であり、特定の栄養素のバイオマーカーが身体の老化状態を反映することが確認された。Ca濃度の適切な維持が、健康寿命の延伸や疾病予防に寄与する可能性が示唆された。
さらに、COVID-19後の疲労がTMSの効果に与える影響を調査し、栄養介入の必要性を検討した。その結果、疲労がCaシグナリングや神経活動に負の影響を与え、TMSによる抑うつ症状の改善が困難になることが示された。疲労管理がCaシグナリングの正常化において重要な役割を果たすことが示唆された。
以上の研究結果から、Ca濃度の適切な維持が、神経活動の再開や健康状態の維持に重要であり、疲労管理が必要であることが確認された。Ca恒常性の維持には、適切な栄養補給と疲労管理が不可欠であり、特にアスリートにおいては、運動後の迅速な回復とストレス管理がCaシグナリングの正常化に寄与することが示された。
これらの知見を踏まえると、分子栄養学的アプローチがアスリートの健康維持とパフォーマンス向上に有効であることが示唆される。具体的な栄養戦略として、Caの摂取量を増やすことや、ビタミンDやマグネシウムなどの栄養素をバランスよく摂取することが推奨される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究は、カルシウム恒常性の破綻が内科的疾病に関連し、特にアスリートがストレスや栄養不足によってそのリスクが高まるという問題に着目し、Ca恒常性の破綻要因を分子栄養学的に抽出することで、アスリートの健康維持とパフォーマンス向上を目指すことを目的としている。
我々は、まず血液検査結果から年齢を推定するRandom Forest Modelを用いて、Ca濃度と健康状態の関連性を評価し、Ca濃度が健康状態の重要な指標であり、特定の栄養素のバイオマーカーが身体の老化状態を反映することを確認した。また、COVID-19後の疲労がTMSの効果に与える影響を調査し、疲労管理がCaシグナリングの正常化において重要な役割を果たすことを示唆した。
以上の研究結果から、Ca濃度の適切な維持と疲労管理が、神経活動の再開や健康状態の維持に重要であることが確認された。Ca恒常性の維持には、適切な栄養補給と疲労管理が不可欠であり、特にアスリートにおいては、運動後の迅速な回復とストレス管理がCaシグナリングの正常化に寄与することが示された。
これらの知見を踏まえると、分子栄養学的アプローチがアスリートの健康維持とパフォーマンス向上に有効であることが示唆され、具体的な栄養戦略として、Caの摂取量を増やすことや、ビタミンDやマグネシウムなどの栄養素をバランスよく摂取することが推奨される。
現在の進捗状況としては、やや遅れている。当初はCOVID-19の感染拡大により、思うようにアスリートを用いた実験や共同研究が出来なかったことが遅れの主な原因である。現在は比較的順調に進んでいるが、当初の遅れを取り戻すべく、進捗の加速に努めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
近年、アスリートが「心の危機」を訴えるケースが増加しており、感情調節能の喪失と関連する。感情調節能とは自己の感情体験を正確に特定・修正する能力であり、これが損なわれた状態をアレキシソミア（失体感症）と言う。アスリートのアレキシソミア有病率は高く、合併症としてオーバートレーニング症候群、燃え尽き症候群、精神疲労との関係が指摘されている。
一方、細胞内カルシウム恒常性に関わる栄養素の体内動態の破綻がアスリートの精神疾患に繋がることが分かっている。今年度は、中枢神経系での細胞内カルシウム恒常性破綻とアレキシソミアの関連を検証する。また、大学生アスリートを対象に、アレキシソミア症状とカルシウム代謝異常との相関関係を調査する。
アレキシソミアモデルマウス(Alxマウス)を作成し、島皮質-扁桃体ネットワークとアレキシソミア発症メカニズムとの関連を神経生理学的に解明する。Alxマウスと対照群に対してDREADDにより島皮質-扁桃体ネットワークを可逆的に活性化・抑制し、行動学的およびカルシウムイメージングにより解析する。
大学生アスリートを対象とした調査では、アレキシソミア症状とカルシウム代謝関連指標の関連性を統計学的に解析し、カルシウム代謝異常に伴う臨床症状との関係性を多角的に検討する。これらの結果から、アレキシソミアの発症メカニズムにおけるカルシウム恒常性の重要性を明らかにし、新たな予防・治療法の開発に繋げる。
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Report
(2 results)
Research Products
(12 results)
