Elucidating optimal exercise intensity calculated with oxygen consumption to promote hippocampus neurogenesis in aged mice
| Project/Area Number |
21K17477
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
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| Research Institution | Showa University |
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Principal Investigator |
上條 翔太郎 昭和大学, 薬学部, 講師 (50894143)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | 有酸素運動 / 至適運動強度 / 神経新生 / 高齢者 / 認知症 / リハビリテーション / 海馬神経新生 / 最大酸素消費量 / マイオカイン |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は高齢マウスの海馬神経新生を促す最大酸素消費量に基づく至適な運動強度を解明する.
ヒト，マウス共に加齢により海馬神経新生が減少し，認知機能低下と関連する．マイオカインは骨格筋から分泌されるサイトカインの総称である．有酸素運動はマイオカインを分泌させ，海馬神経新生を促すことで認知機能を改善する.酸素消費量はヒトのリハビリテーションにおいて運動強度の指標となる．最大酸素消費量に基づく運動強度と，海馬神経新生の程度，骨格筋や脳組織内でのマイオカイン量を定量的に評価し，高齢変化した海馬において神経新生を促す至適運動強度を解明する．高齢者の認知機能を改善させる運動療法の基盤構築を目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は高齢マウスを用いて，加齢により神経新生が低下した海馬において神経新生を促す至適な運動強度を解明することを目的とする. ヒト，マウス共に加齢 により海馬神経新生が減少し，認知機能低下と関連する.マイオカインは骨格筋から分泌されるサイトカインの総称である.運動は骨格筋からマイオカインを分泌 させ，海馬神経新生を促し認知機能を改善させる.しかし高齢変化した海馬において神経新生を促す至適運動強度は明らかにされていない.最大酸素消費量に基づ く運動強度により海馬神経新生の程度，骨格筋や脳組織内でのマイオカイン量，生体ストレス反応の程度を定量的に測定し，高齢変化の生じた脳において神経新 生を促す至適運動強度を解明する.
令和5年度では昨年度実施した条件検討のもと，高齢マウスを用いて最大酸素摂取量の測定した後、最大酸素摂取量の30％強度の運動群、50％強度の運動群と非運動群（対照群）を作成した。なお当初予定していた最大酸素摂取量の70％強度の運動群は高齢マウスでは走行ができないことが判明し、これは高齢者が強度運動を行えないという臨床状況に合致していると考える。これら運動群から海馬および下肢骨格筋のウェスタンブロットおよびreal-time PCRのサンプリングを行った。データの解析とともに追加の実験を行なっていく予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
薬学部コアカリキュラムの改訂に伴い、学部講義の見直しを行なったため。また2023年8月より開始したアメリカ留学のための準備を行なったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
トレッドミル運動後に海馬歯状回に対してBrdUとNeuN 抗体の二重免疫染色と，Doublecortin抗体での免疫染色を用いて新生神経細胞の発現量を評価する. 樹状 突起の変化: ニューロフィラメント抗体を用いた免疫染色またはゴルジ染色を用いて樹状突起の形態的変化を評価する. グリア細胞の評価:海馬歯状回において BrdU+NeuN抗体とIba-1またはGFAP抗体の三重免疫染色により細胞発現量の変化を評価する.海馬神経新生に作用する生体反応の測定として，トレッドミル運動負 荷後に筋， 血液でのマイオカイン量，海馬でのBDNF発現量を測定する. mRNA量をreal-time PCR法で，タンパク量をELISA法で測 定し運動強度による分泌量の違 いを解明す る. マイオカイン測定:骨格筋，血液においてBDNF，イリシン，カゼプシンB，IGF-1，Pgc1-αのmRNA量およびタンパク量を測定する.海馬でのBDNF発 現量測定: 海馬でのBDNF発現部位を免疫染色でタンパク発現量をWestern blot法で評価する .ストレス反応測定:運動負荷中尾静脈から採血しACTHをELISA法で測 定する. これらの実験の成果を国内学会および国際学会で発表し，論文発表を行う計画であり，成果発表のために経費を使用する計画である.
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Report
(3 results)
Research Products
(16 results)
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[Journal Article] Optogenetic activation of DRN 5-HT neurons induced active wakefulness, not quiet wakefulness.2021
Author(s)
Moriya R, Kanamaru M, Okuma N, Yoshikawa A, Tanaka KF, Hokari S, Ohshima Y, Yamanaka A, Honma M, Onimaru H, Kikuchi T, Izumizaki M.
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Journal Title
Brain Res Bull.
Volume: 177
Pages: 129-142
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Entorhinal cortex and parahippocampus volume reductions impact olfactory decline in aged subjects2021
Author(s)
izuka N, Masaoka Y, Kubota S, Sugiyama H, Yoshida M, Yoshikawa A, Koiwa N, Honma M, Watanabe K, Kamijo S, Kamimura S, Ida M, Ono K, Izumizaki M.
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Journal Title
Brain and Behavior
Volume: 11
Issue: 5
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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