| Project/Area Number |
22K11554
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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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 | The University of Shiga Prefecture |
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Principal Investigator |
中井 直也 滋賀県立大学, 人間文化学部, 教授 (90324508)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | タンパク質合成 / ケトン体 / 短鎖脂肪酸 / 骨格筋細胞 / 骨格筋 / α-ketoglutarate / 中間代謝物 / 運動 / 栄養 |
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| Outline of Research at the Start |
骨格筋量の維持・増進の方策提案は、健康寿命延伸のために必須の課題である。運動時や飢餓時は、タンパク質分解が亢進するがその後の栄養摂取によりタンパク質合成が分解を上回る。申請者は、グルコース枯渇後の骨格筋細胞にクエン酸回路の中間代謝物を添加するとタンパク質合成促進シグナルが上昇することを見出した。そこで本研究では、運動や栄養による中間代謝物の変動に着目し、細胞内外の中間代謝物が骨格筋のタンパク質合成と分解に及ぼす影響を検討し、そのメカニズムを明らかにすることを目的とする。本研究の実施により、中間代謝物を指標とした栄養摂取法や運動プログラム策定の基礎的知見を提供する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
骨格筋の維持・増進の方策提案およびそのメカニズムの解明は、健康寿命延伸のために必須の課題である。運動時はエネルギー需要が高まり、タンパク質分解が亢進するがその後の栄養摂取によりタンパク質合成が分解を上回る。本研究では、運動や栄養摂取による中間代謝物の変動が骨格筋のタンパク質合成と分解に及ぼす影響を検討することを目的とした。2023年度は、運動により血中濃度が上昇するケトン体および短鎖脂肪酸がタンパク質合成と分解に及ぼす影響について解析した。マウス筋芽由来の培養細胞であるC2C12筋管細胞をグルコース不含培地で24時間培養するとタンパク質合成促進シグナルの指標であるp70 S6 kinase (p70S6K)のリン酸化が低下するが、ケトン体および短鎖脂肪酸を添加することによりp70S6Kのリン酸化の低下を一部抑制した。ケトン体ではβ-ヒドロキシ酪酸が、短鎖脂肪酸では酪酸がもっとも抑制効果が高かった。タンパク質分解システムの一つであるオートファジーの指標であるLC3II/I比に対しては酪酸のみで上昇抑制効果を認めた。ケトン体および短鎖脂肪酸は生体内の各組織でエネルギー基質として利用される他に、これらを認識する細胞膜受容体を介したシグナル分子としての役割が示唆されている。そこで、β-ヒドロキシ酪酸と酪酸を認識するGタンパク質共役型受容体41（GPR41）およびGPR43を介したメカニズムを検討したが、それぞれのGPR作動薬の添加はグルコース枯渇によるp70S6Kのリン酸化の低下を抑制しなかった。以上の結果より、β-ヒドロキシ酪酸と酪酸はGPRを介したシグナル分子としてではなく、エネルギー基質として利用されるなどによりグルコース枯渇時の骨格筋細胞のタンパク質合成の低下を抑制する可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究計画調書にしたがっておおむね順調に研究が進んでいる。運動により血中濃度が上昇する中間代謝物であるケトン体および短鎖脂肪酸がタンパク質合成促進シグナルを回復させるメカニズムの一部を明らかにすることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画調書の年次計画にしたがって、研究を進めていくが、培養細胞を対象とした解析に加え、マウスを対象に中間代謝物を変動させる条件がタンパク質合成と分解に及ぼす影響についての検討を実施する予定である。
中間代謝物を変動させる条件として、（１）α-ケトグルタル酸添加水の長期的摂取、（２）間欠的絶食、（３）自発走行運動、（４）加齢、が報告されている。そこで、これらの条件を複数組み合わせることによる中間代謝物の変動が骨格筋のタンパク質合成と分解に及ぼす影響について検討する。
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