熱中症予防の為のヒト熱放散反応におけるTRPA1チャネルとNOSの役割解明

• Project/Area Number: 21K17601
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 59020:Sports sciences-related
• Research Institution: Waseda University (2022-2023); University of Tsukuba (2021)
• Principal Investigator: 片岡 由布子 早稲田大学, 人間科学学術院, その他(招聘研究員) (10896244)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: TRPA1 channel / forearm blood flow / sweat rate / NOS / Cinnamaldehyde / Forearm blood flow / TRP イオンチャネル / TRPA1チャネル / 皮膚血管拡張 / 体温調節能 / 発汗機能

Outline of Research at the Start

地球温暖化の中、熱中症対策は重要である。申請者はこれまでヒトを対象とし運動直後の糖質・たんぱく質摂取による血液量増加が体温調節能を改善する事を報告した。しかしこの体温調節能の1つ、皮膚血管拡張の改善時の末梢のメカニズムは不明である。そこで本研究では生体刺激を感受するセンサーの1つ、TRPA1チャネルと、皮膚血管拡張物質と考えられるNO合成酵素のNOSに着目し、①TRPA1チャネルを薬理的に刺激した時の皮膚血管拡張メカニズム、②暑熱下運動時の皮膚血管拡張におけるTRPA1チャネルとNOSの役割、③暑熱下運動時、血液量増加による皮膚血管拡張増大へのTRPA1チャネルとNOSの寄与を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、ヒトにおいて、TRPA1チャネル活性が皮膚血管拡張反応を引き起こす場合、これには一酸化窒素(NO)合成酵素であるNOSが関与しているかを明らかに
することを目的とする。
ヒトにおいて、TRPチャネルの一つ、TRPA1チャネルを活性するシナモンの匂い成分のシンナムアルデヒドを皮内透析法によりヒトの皮下に局所投与した。そし
てTRPA1チャネル活性化による、皮膚での血管拡張にNOSは寄与する一方、COX、KCaチャネルはほとんど寄与しないという結果を得た。
また、実験中の皮膚温度に関して、本研究では実験を通して33度に皮膚を局所加温している。TRPA1は高い温度で不活性化するという報告もあるが、本実験では不活性化せず、TRPA1活性剤の刺激に反応して血管拡張した。本研究では他の温度、例えば25℃や40℃などに温度設定した場合の、TRPA1活性剤に対する血管反応を見ていないので比較はできないが、少なくとも33℃という温度はTRPA1の働きを阻害しなかった。また、マウスを用いた研究での、TRPA1チャネル活性による皮膚血管拡張にNOSが関与した(Aubdool etal., 2016)、という結果と照らし合わせ、本研究のヒトでのTRPA1チャネル活性による血管拡張は、感覚神経上のTRPA1チャネルが活性化することによって引き起こされている可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

TRPA1活性剤であるシンナムアルデヒドを使い、ヒトを対象として、まず常温環境下でのTRPA1活性に伴う血管拡張にNOSが関与することを明らかにした。この皮膚血管拡張は感覚神経上のTRPA1が関与している可能性が考えられ、常温環境下でのTRPA1による血管拡張の可能性についても広く検討するため、実験準備中であったが、本年度は、プライベートな理由により長期間休みを取ったため、計画通りに実験をすることが難しかった。

Strategy for Future Research Activity

次年度は今年度の計画を踏まえ、研究を遂行する予定である。

Research Products

• [Journal Article] TRPA1 Channel Activation With Cinnamaldehyde Induces Cutaneous Vasodilation Through NOS, but Not COX and KCa Channel, Mechanisms in Humans (2022)
  • Author(s): Kataoka Yufuko、Kenny Glen P.、Nishiyasu Takeshi、Amano Tatsuro、M?ndel Toby、Zheng Huixin、Lei Tze-Huan、Watanabe Koichi、Fujii Naoto
  • Journal Title: Journal of Cardiovascular Pharmacology Volume: 79 Issue: 3 Pages: 375-382
  • DOI: 10.1097/fjc.0000000000001188
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Brain regions related with thermal sensation (2023)
  • Author(s): Hironori Watanabe, Satoshi Shibuya, Taisuke Sugi, Issei Kato, Yufuko Kataoka, Kiyoshi Saito, Kei Nagashima
  • Organizer: The 100th Anniversary Annual Meeting of The Physiological Society of Japan
• [Presentation] 渡邊裕宣、渋谷賢、杉泰佑、片岡由布子、加藤一聖、齋藤潔、永島計 (2023)
  • Author(s): 温冷感の形成に関連する脳領域の解明
  • Organizer: 第17回 環境生理学プレコングレス
• [Presentation] 湿度と皮膚表面の濡れが発汗率へ与える影響 (2022)
  • Author(s): 片岡由布子、加藤一聖、渡邊裕宣、杉泰佑、 永島計
  • Organizer: 第61回 日本生気象学会
• [Presentation] ヒトの温冷感の形成に関連する脳領域の解明 (2022)
  • Author(s): 渡邊裕宣、渋谷賢、杉泰佑、片岡由布子、加藤一聖、永島計
  • Organizer: 第61回 日本生気象学会
• [Presentation] TRPA1 channel activation with cinnamaldehyde induces cutaneous vasodilation through NOS, but not COX and KCa channel, mechanisms in human (2021)
  • Author(s): Kataoka Y, Kenny G, Nishiyasu T, Amano T, Mundel T, Zheng H, Lei TH, Watanabe K, Fujii N
  • Organizer: American Physiological Society annual meeting at Experimental Biology in 2021
  • Int'l Joint Research