Elucidation of the mechanism of skeletal muscle failure caused by artificial sweeteners and dietary type, and verification of the effects of exercise

• Project/Area Number: 23K10627
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 59020:Sports sciences-related
• Research Institution: Fukuoka University
• Principal Investigator: 山本 泰暉 福岡大学, スポーツ科学部, 助教 (10845506)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 上原 吉就 福岡大学, スポーツ科学部, 教授 (70373149) ; 小松 知広 福岡大学, 医学部, 講師 (80838756)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2025: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2024: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: Non nutritive sweetner / Skeletal muscle / Sucralose / acesulfame K

Outline of Research at the Start

人工甘味料は糖尿病や肥満患者にとって摂取カロリーを減少させながら、甘味を感じることができる有用なものである一方で、高脂肪食との組み合わせることで糖代謝プロセスに影響を与える可能性が危惧されており、未だ解明されていない部分が多い。また、人工甘味料と高脂肪食が糖代謝の重要器官である骨格筋に対する作用は報告されていない。そこで本研究では、マウスモデルを用いて人工甘味料摂取がエネルギー代謝および骨格筋量ならびに骨格筋機能に与える影響を明らかにすることによって、人工甘味料が骨格筋に直接与える作用を解明するとともに運動パフォーマンスへの影響を明らかにすることを目的としている。

Outline of Annual Research Achievements

人工甘味料は糖尿病や肥満患者にとって摂取カロリーを減少させながら、甘味を感じることができる有用なものである一方で、高脂肪食との組み合わせることで糖代謝プロセスに影響を与える可能性が危惧されており、未だ解明されていない部分が多い。また、人工甘味料と高脂肪食が糖代謝の重要器官である骨格筋に対する作用は報告されていない。そこで本研究では、マウスモデルを用いて人工甘味料摂取がエネルギー代謝および骨格筋量ならびに骨格筋機能に与える影響を明らかにすることによって、人工甘味料が骨格筋に直接与える作用を解明するとともに運動パフォーマンスへの影響を明らかにすることを目的としている。
2023年度は、マウス骨格筋細胞から分化させたサテライト細胞を用いて人工甘味料が骨格筋培養細胞に与える影響について検証を行った。その結果、骨格筋サテライト細胞にアスパルテームを添加することで、代謝機能に関わるミトコンドリアの酸素消費速度（OCR）が減少することを確認した。一方で、同じ人工甘味料であるスクラロースを添加したところOCRが増加することを報告した。そのため、人工甘味料であっても全くことなる反応を示すことが明らかとなった。Serrano., et al., (2023)らの研究により骨格筋内に甘味受容体が発見されたことから、本研究では当初の計画から予定を一部変更を行い上記実験に取り組んだ。その結果、骨格筋内の受容体を介して人工甘味料が代謝に影響を及ぼしたでのではないかと考えられる。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

マウスモデルを用いた甘味料並びに高脂肪食の組み合わせの検証を始めている予定ではあったが、細胞モデルでの実験を先行して実施した。マウスの購入は年度末に実施しており、次年度当初（2024年4月）からは条件に沿った飼育を実施予定としている。

Strategy for Future Research Activity

現在、進行が遅れている甘味料並びに高脂肪食の組み合わせのマウスモデルの検証を進めていく。

Research Products

• [Presentation] Artificial sweetener, Sucralose, accelerates mitochondrial respiration in mouse skeletal muscle-derived satellite cells (2024)
  • Author(s): Taiki Yamamoto, Shihoko Nakashima, Satomi Abe, Daisuke Inoue, Masaki Kusano, Yuki Tomiga, Tomohiro Komatsu, Yasuki Higaki, Yoshinari Uehara
  • Organizer: American College of Sports Medicine 71st Annual Meeting
  • Int'l Joint Research