運動による心血管疾患の発症リスク低下にマイオカイン：irisinが及ぼす影響

• Project/Area Number: 22KJ3018
• Project/Area Number (Other): 21J23418 (2021-2022)
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Multi-year Fund (2023); Single-year Grants (2021-2022)
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 59020:Sports sciences-related
• Research Institution: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: 井上 健一郎 立命館大学, スポーツ健康科学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2023-03-08 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 2023: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
• Keywords: irisin / 有酸素性トレーニング / アテローム性動脈硬化 / 肥満

Outline of Research at the Start

本研究は、運動により骨格筋から分泌する内分泌因子（マイオカイン）であるirisinがアテローム性動脈硬化発症リスクの低下に与える影響およびその分子機序を解明する。
肥満の伴うアテローム性動脈硬化モデル動物を対象として、有酸素性トレーニングにより分泌増大したirisinがアテローム性動脈硬化リスクの低下に関与するか否か、さらにその分子機序を検討する。本研究成果により、心血管疾患に対する新たな運動効果の機序解明や、エビデンスに基づいた効果的な運動プログラム開発への貢献が期待できる。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、肥満に伴いアテローム性動脈硬化を発症するモデル動物を用いて、有酸素性トレーニングにより分泌増大したirisinがアテローム性動脈硬化リスクの低下に関与するか否か、さらにその分子機序を明らかにすることを目的とした。昨年度までに、有酸素性トレーニングによるirisin分泌の増加が内皮型一酸化窒素合成酵素であるeNOSタンパク発現の増加とともに血管内皮機能を改善し、血管内の脂肪沈着を抑制する可能性が示された。
今年度は、骨格筋におけるirisinの前駆体であるfibronectin type III domain containing 5（FDNC5）mRNA発現を測定したところ、ApoE欠損マウスの有酸素性トレーニングによって増加した。血中irisin濃度と骨格筋FNDC5 mRNA発現との間には正の相関関係が認められた。さらに、有酸素性トレーニングによるirisin分泌の増加がアテローム性動脈硬化を抑制する機序として、動脈血管の炎症物質を評価した。ApoE欠損マウスの有酸素性トレーニングにより、炎症性サイトカインであるtumour necrosis factor-α（TNF-α）、interleukin-6（IL-6）タンパク発現および白血球を血管壁に接着させるintercellular cell adhesion molecule-1（ICAM-1）、vascular cell adhesion molecule-1（VCAM-1）mRNA発現は低下した。これらの結果から、有酸素性トレーニングによる骨格筋からのirisin分泌の増加がeNOSタンパク発現の増加とともに血管内皮機能を改善、血管の炎症を抑制し、アテローム性動脈硬化を抑制する可能性が示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Relationships between circulating irisin levels, cardiorespiratory fitness, and cardiometabolic risk: a cross-sectional study in Japanese adults (2023)
  • Author(s): Inoue Kenichiro、Fujie Shumpei、Kurose Satoshi、Miyauchi Takumi、Sanada Kiyoshi、Kimura Yutaka、Iemitsu Motoyuki
  • Journal Title: American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology Volume: 325 Issue: 6 Pages: H1318-H1324
  • DOI: 10.1152/ajpheart.00573.2023
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Dioscorea esculenta Intake with Resistance Training Improves Muscle Quantity and Quality in Healthy Middle-Aged and Older Adults: A Randomized Controlled Trial (2023)
  • Author(s): Iemitsu Keiko、Fujie Shumpei、Uchida Masataka、Inoue Kenichiro、Shinohara Yasushi、Iemitsu Motoyuki
  • Journal Title: Nutrients Volume: 15 Issue: 11 Pages: 2438-2438
  • DOI: 10.3390/nu15112438
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effect of Exogenous Acute β-hydroxybutyrate Administration on Different Modalities of Exercise Performance in Healthy Rats (2023)
  • Author(s): Horii Naoki、Miyamoto-Mikami Eri、Fujie Shumpei、Uchida Masataka、Inoue Kenichiro、Iemitsu Keiko、Tabata Izumi、Nakamura Shigeru、Tsubota Jun、Tsubota Kazuo、Iemitsu Motoyuki
  • Journal Title: Medicine and Science in Sports and Exercise Volume: - Issue: 7 Pages: 1184-1194
  • DOI: 10.1249/mss.0000000000003151
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Aerobic exercise training‐induced follistatin‐like 1 secretion in the skeletal muscle is related to arterial stiffness via arterial NO production in obese rats (2022)
  • Author(s): Inoue Kenichiro、Fujie Shumpei、Horii Naoki、Yamazaki Henry、Uchida Masataka、Iemitsu Motoyuki
  • Journal Title: Physiological Reports Volume: 10 Issue: 10
  • DOI: 10.14814/phy2.15300
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Wild Watermelon-Extracted Juice Ingestion Reduces Peripheral Arterial Stiffness with an Increase in Nitric Oxide Production: A Randomized Crossover Pilot Study (2022)
  • Author(s): Fujie Shumpei、Iemitsu Keiko、Inoue Kenichiro、Ogawa Taro、Nakashima Ayaka、Suzuki Kengo、Iemitsu Motoyuki
  • Journal Title: Nutrients Volume: 14 Issue: 24 Pages: 5199-5199
  • DOI: 10.3390/nu14245199
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Acute effects of the different relaxation periods during passive intermittent static stretching on arterial stiffness (2021)
  • Author(s): Higaki Y, Yamato Y, Fujie S, Inoue K, Shimomura M, Kato S, Horii N, Ogoh S, Iemitsu M.
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 16 Issue: 11 Pages: e0259444-e0259444
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0259444
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 習慣的な低強度レジスタンス運動は加齢に伴う筋機能・筋質の低下を改善させる (2024)
  • Author(s): 安永壮佑, 藤江隼平, 内田昌孝, 井上健一郎, 家光素行
  • Organizer: 京都滋賀体育学会第153回大会
• [Presentation] Effects of combined low-intensity resistance training and chlorella intake on endothelial function in aged mice (2023)
  • Author(s): Sosuke Yasunaga, Shumpei Fujie, Kenichiro Inoue, Toru Mizoguchi, Eri Okumura, Motoyuki Iemitsu
  • Organizer: American College of Sports Medicine 70th Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Acute effects of different exercise intensity and duration on salivary antimicrobial peptide secretion (2023)
  • Author(s): Reita Ito, Takamasa Uchino, Masataka Uchida, Shumpei Fujie, Kenichiro Inoue, Keiko Iemitsu, Yasushi Shinohara, Motoyuki Iemitsu
  • Organizer: American College of Sports Medicine 70th Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Aerobic exercise training-induced irisin secretion prevents atherosclerosis with improvement of endothelial function in ApoE-deficient mice (2023)
  • Author(s): Kenichiro Inoue, Shumpei Fujie, Masataka Uchida, Motoyuki Iemitsu
  • Organizer: The 28th Annual Congress of the European College of Sport Science
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effects of different exercise duration on salivary IgA secretion and secretory regulating factor (2023)
  • Author(s): Takamasa Uchino, Masataka Uchida, Reita Ito, Shumpei Fujie, Keiko Iemitsu, Kenichiro Inoue, Yasushi Shinohara, Motoyuki Iemitsu
  • Organizer: The 28th Annual Congress of the European College of Sport Science
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Chlorella intake combined with short-term high intensity intermittent training further enhances aerobic and anaerobic capacities in athletes: a double-blind randomized study (2023)
  • Author(s): Shumpei Fujie, Kenichiro Inoue, Katsunori Tsuji, Naoki Horii, Moe Oshiden, Toru Mizoguchi, Eri Okumura, Izumi Tabata, Motoyuki Iemitsu
  • Organizer: The 28th Annual Congress of the European College of Sport Science
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Chlorella-induced increase in cardiac function further enhances aerobic capacity by short-term high intensity intermittent training (2023)
  • Author(s): Shumpei Fujie, Kenichiro Inoue, Katsunori Tsuji, Naoki Horii, Moe Oshiden, Toru Mizoguchi, Eri Okumura, Izumi Tabata, Motoyuki Iemitsu
  • Organizer: American College of Sports Medicine 70th Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 老齢マウスの低強度レジスタンストレーニングと長期的なクロレラ摂取の併用が動脈血管内皮機能に及ぼす影響 (2023)
  • Author(s): 安永壮佑, 藤江隼平, 井上健一郎, 奥村衣梨, 溝口亨, 家光素行
  • Organizer: 日本運動生理学会31回大会
• [Presentation] 有酸素性トレーニングによるアテローム性動脈硬化の進行抑制にirisin分泌の促進が関与する (2022)
  • Author(s): 井上健一郎、藤江隼平、内田昌孝、堀居直希、下村美桜、家光素行
  • Organizer: 第77回日本体力医学会大会
• [Presentation] 一過性運動における運動強度依存的唾液IgA分泌量低下に関わる要因の検討 (2022)
  • Author(s): 内野崇雅、内田昌孝、家光恵子、藤江隼平、井上健一郎、伊藤嶺汰、篠原靖司、家光素行
  • Organizer: 第77回日本体力医学会大会
• [Presentation] レジスタンストレーニングによる骨格筋FSTL1発現の増大は筋量の増大および糖取り込みの亢進と関連する (2022)
  • Author(s): 井上健一郎、堀居直希、藤江隼平、内田昌孝、家光素行
  • Organizer: 第9回日本サルコペニア・フレイル学会大会
• [Presentation] 老齢マウスの低下した筋機能・筋質を長期的なクロレラ摂取は改善させる (2022)
  • Author(s): 安永壮佑、堀居直希、藤江隼平、内田昌孝、井上健一郎、奥村衣梨、溝口亨、家光素行
  • Organizer: 第9回日本サルコペニア・フレイル学会大会
• [Presentation] 高齢女性における習慣的な高強度レジスタンス運動と高たんぱく質摂取の併用が筋力・筋量および動脈硬化度に及ぼす影響 (2022)
  • Author(s): 山崎エンヒ、藤江隼平、堀居直希、井上健一郎、家光恵子、内田昌孝、篠原靖司、真田樹義、宮地元彦、家光素行
  • Organizer: 第9回日本サルコペニア・フレイル学会大会
• [Presentation] 体育授業におけるマスク着用の有無が口腔内免疫機能に及ぼす影響 (2022)
  • Author(s): 伊藤嶺汰、内野崇雅、内田昌孝、藤江隼平、井上健一郎、家光恵子、保井智香子、上田憲嗣、篠原靖司、家光素行
  • Organizer: 京都滋賀体育学会第152回大会
• [Presentation] Aerobic exercise training-induced irisin secretion prevents atherosclerosis with improvement of endothelial function in ApoE-deficient mice (2022)
  • Author(s): Kenichiro Inoue、Shumpei Fujie、Masataka Uchida、Motoyuki Iemitsu
  • Organizer: The 27th Annual Congress of the European College of Sport Science
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effect of exercise intensity and exercise duration on salivary IgA secretion response to acute exercise (2022)
  • Author(s): Takamasa Uchino、Masataka Uchida、Shumpei Fujie、Kenichiro Inoue、Reita Ito、Keiko Iemitsu、Yasushi Shinohara、Motoyuki Iemitsu
  • Organizer: The 27th Annual Congress of the European College of Sport Science
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Acute effects of different exercise modes on salivary IgA and plasma cortisol secretory responses (2022)
  • Author(s): Takamasa Uchino, Masataka Uchida, Shosaku Kato, Keiko Iemitsu, Shumpei Fujie, Kenichiro Inoue, Reita Ito, Takeshi Hashimoto, Motoyuki Iemitsu
  • Organizer: American College of Sports Medicine 2022 Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Acute effects of the passive static stretching on central and peripheral hemodynamics (2022)
  • Author(s): Yuya Higaki, Yosuke Yamato, Shumpei Fujie, Kenichiro Inoue, Mio Shimomura, Shosaku Kato, Naoki Horii, Shigehiko Ogoh, Motoyuki Iemitsu
  • Organizer: American College of Sports Medicine 2022 Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Different relaxation periods during passive intermittent static stretching affect the reduction of arterial stiffness (2022)
  • Author(s): Yuya Higaki, Yosuke Yamato, Shumpei Fujie, Kenichiro Inoue, Mio Shimomura, Shosaku Kato, Naoki Horii, Shigehiko Ogoh, Motoyuki Iemitsu
  • Organizer: World Physiotherapy Asia Western Pacific Regional Congress with HKPA Conference 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 肥満ラットの有酸素性トレーニングによる動脈硬化度の低下に異なる筋線維タイプの骨格筋におけるFSTL1分泌が及ぼす影響 (2021)
  • Author(s): 井上健一郎, 藤江隼平, 堀居直希, 長谷川夏輝, 内田昌孝, 下村美桜, 家光素行
  • Organizer: 第76回日本体力医学会大会
• [Presentation] 高齢女性の習慣的な高強度レジスタンス運動と高たんぱく質摂取の併用が動脈硬化度に及ぼす影響 (2021)
  • Author(s): 梶本浩基, 藤江隼平, 堀居直希, 井上健一郎, 家光恵子, 内田昌孝, 長谷川夏輝, 篠原靖司, 真田樹義, 宮地元彦, 家光素行
  • Organizer: 第76回日本体力医学会大会
• [Presentation] 肥満ラットにおける有酸素性トレーニングとクロレラ摂取の併用が動脈硬化改善効果に及ぼす影響 (2021)
  • Author(s): 山崎エンヒ, 藤江隼平, 長谷川夏輝, 堀居直希, 井上健一郎, 内田昌孝, 奥村衣梨, 溝口亨, 家光素行
  • Organizer: 第76回日本体力医学会大会
• [Presentation] 高齢女性の習慣的なレジスタンス運動と高タンパク食摂取の併用による 筋質向上に関わる血液バイオマーカーの検討 (2021)
  • Author(s): 堀居直希, 梶本浩基, 井上健一郎, 家光恵子, 内田昌孝, 有光琢磨, 篠原靖司, 真田樹義, 宮地元彦, 家光素行
  • Organizer: 第76回日本体力医学会大会
• [Presentation] プロバイオティクスサプリメント摂取が運動パフォーマンスに及ぼす影響 (2021)
  • Author(s): 内田昌孝, 堀居直希, 藤江隼平, 長谷川夏輝, 井上健一郎, 下村美桜, 家光恵子, 中山雄記, 高村裕介, 家光素行
  • Organizer: 第75回日本栄養・食糧学会大会