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Preventive effect of exercise on systemic inflammation caused by S1 of SARS-CoV-2 and its mechanism

Research Project

Project/Area Number 21K11472
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 59020:Sports sciences-related
Research InstitutionKyorin University

Principal Investigator

Shirato Ken  杏林大学, 医学部, 講師 (60559384)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
KeywordsSARS-CoV-2 / スパイクタンパク質 / マクロファージ / 炎症性応答 / 習慣的運動 / シグナル伝達 / インフラマソーム / 機能性食品 / PAMP / DAMP / 新型コロナウイルス / 全身性炎症
Outline of Research at the Start

本研究は、新型コロナウイルスSARS-CoV-2による重度炎症機構におけるスパイクタンパク質S1サブユニット(S1)の役割とそのメカニズム、および習慣的運動の予防効果を実験科学的に明らかにすることにより、新型コロナウイルス感染症COVID-19の重症者および死亡者を抑制するための科学的根拠に基づいた運動処方を確立することを目的とする。具体的には、1)SARS-CoV-2のS1による全身性炎症とそのメカニズム、2)SARS-CoV-2のS1による全身性炎症に対する習慣的運動の予防効果、3)SARS-CoV-2のS1による全身性炎症に対する糖尿病の影響と習慣的運動の予防効果を検討する。

Outline of Final Research Achievements

To elucidate the role of spike (S) protein in severe inflammation caused by SARS-CoV-2 and its mechanism, and the preventive effect of habitual exercise on S protein-induced systemic inflammation, we first investigated the effects of habitual exercise on the pro-inflammatory response of macrophages triggered by the S protein. The results obtained from in vitro experiments suggested that habitual exercise does not affect at least the sensitivity of peritoneal exudate macrophages to the S protein. Subsequently, an overseas research group reported that the envelope (E) protein, rather than the S protein, mainly contributes to systemic inflammation caused by SARS-CoV-2 infection. Therefore, we plan to continue investigating the preventive effect of habitual exercise on systemic inflammation caused by the E protein.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果の学術的意義は、COVID-19の重度炎症において重要な役割を果たしている末梢血単球由来マクロファージのSタンパク質に対する感受性に対して、習慣的運動は抑制効果を及ぼさないことを示唆する実験結果を得た点にある。2021年11月頃に生じたデルタ株からオミクロン株への変異以降、COVID-19の重症化例はあまり見かけられなくなった。しかし、Eタンパク質やSタンパク質による全身炎症に対する習慣的運動の予防効果の検討を今後も継続することは、運動の抗炎症効果の科学的根拠の一端の明らかにし、健康増進における運動の有用性を立証する上で社会的意義があると考えられる。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Macrophage Meets the Circadian Clock: Implication of the Circadian Clock in the Role of Macrophages in Acute Lower Respiratory Tract Infection2022

    • Author(s)
      Shirato K, Sato S
    • Journal Title

      Frontiers in Cellular and Infection Microbiology

      Volume: 12 Pages: 826738-826738

    • DOI

      10.3389/fcimb.2022.826738

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Standardized Extract of Asparagus officinalis Stem Attenuates SARS-CoV-2 Spike Protein-Induced IL-6 and IL-1β Production by Suppressing p44/42 MAPK and Akt Phosphorylation in Murine Primary Macrophages2021

    • Author(s)
      Shirato K, Takanari J, Kizaki T
    • Journal Title

      Molecules

      Volume: 26 Issue: 20 Pages: 6189-6189

    • DOI

      10.3390/molecules26206189

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] アスパラガス茎抽出物はマクロファージのNLRP3インフラマソームの活性化を抑制する2024

    • Author(s)
      白土 健,春日啓介,小笠原準悦,高成 準,石井晴之,木崎節子,苅田香苗
    • Organizer
      第94回日本衛生学会学術総会(鹿児島市)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Suppressive effect of ETAS(R)50 on NLRP3 inflammasome activation in macrophages2023

    • Author(s)
      Shirato K, Kasuga K, Ogasawara J, Takanari J, Ishii H, Kizaki T, Karita K
    • Organizer
      The 31st Annual Meeting of International Congress on Nutrition and Integrative Medicine (ICNIM2023) (Sapporo, Japan)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] アスパラガス茎抽出物はニゲリシンによるマクロファージのIL-1β分泌誘導を軽減する2023

    • Author(s)
      白土 健,春日啓介,小笠原準悦,高成 準,石井晴之,木崎節子,苅田香苗
    • Organizer
      第93回日本衛生学会学術総会(東京)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ETAS(R)50 suppresses SARS-CoV-2 spike protein-induced pro-inflammatory responses in murine peritoneal exudate macrophages2022

    • Author(s)
      Shirato K, Takanari J, Ogasawara J, Kizaki T
    • Organizer
      The 30th Annual Meeting of International Congress on Nutrition and Integrative Medicine (ICNIM2022) (Sapporo, Japan)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] マクロファージのNO産生におけるO-結合型N-アセチルグルコサミン転移酵素の生理的役割2022

    • Author(s)
      白土 健,木崎節子
    • Organizer
      第92回日本衛生学会学術総会(西宮市:WEB開催)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] SARS-CoV-2 Sタンパク質によるマクロファージのIL-6/1β発現誘導に対するEASの阻害機序2022

    • Author(s)
      白土 健,高成 準,木崎節子
    • Organizer
      第92回日本衛生学会学術総会(西宮市:WEB開催)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] マクロファージの誘導型一酸化窒素合成酵素とアルギナーゼの基質競合におけるO-結合型N-アセチルグルコサミン転移酵素の役割2021

    • Author(s)
      白土 健,木崎節子
    • Organizer
      第50回杏林医学会総会(三鷹市:YouTube配信)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] SARS-CoV-2スパイクタンパク質によるマクロファージの炎症性応答に対するETAS(R)50の抑制効果2021

    • Author(s)
      白土 健,高成 準,木崎節子
    • Organizer
      第75回日本栄養・食糧学会大会(東京:WEB開催)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Book] Chapter 8. Physiological role of alveolar macrophage in acute lower respiratory tract infection: phagocytosis and aging. In: Phagocytosis - Main Key of Immune System. Athari SS, Nasab EM (Eds.)2023

    • Author(s)
      Shirato K, Kasuga K, Sato S, Ishii H
    • Total Pages
      230
    • Publisher
      IntechOpen, London, UK
    • ISBN
      9781837687411
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Book] Chapter 2. Circadian clock regulation of macrophage functions. In: Research Aspects in Biological Science Vol. 8. Dominguez-Mancera B (Ed.)2022

    • Author(s)
      Shirato K, Sato S
    • Total Pages
      148
    • Publisher
      Book Publisher International, London, UK
    • ISBN
      9789355478580
    • Related Report
      2022 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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