運動強度に着目した異所性脂肪蓄積、インスリン抵抗性改善メカニズムの解明

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K16522
• Research Institution: Juntendo University
• Principal Investigator: 竹野 景海 順天堂大学, 医学部, 非常勤助教 (50459062)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 骨格筋細胞内脂質 / 運動強度 / インスリン抵抗性

Outline of Annual Research Achievements

（目的）近年、糖尿病や動脈硬化発症の予防・治療において、運動量に加えて、運動強度の重要性が認識されつつあるが、運動強度の違いが骨格筋代謝反応にどのような違いを与えるかについて、不明の部分が多く残されている。本研究では、得られたヒトの骨格筋生検サンプルをリピドーム、マイクロアレイ解析し、in vitro, in vivoによる機能解析を通し、適切な「運動強度」とそれを裏付けるメカニズムを明らかとする。

（方法）同意が取得された被験者を登録し、消費エネルギーを同一にした（300kcal）低強度運動群（40%VO2max）と、高強度運動群（70%VO2max）にランダムに分け、5日間連続で行わせ、その前後で生理学的な測定及び、骨格筋生検を行う。測定日前日の21時からは絶食とし、1H-MRS法による前脛骨筋、ヒラメ筋における細胞内脂質の定量、MRIによる腹腔内脂肪・皮下脂肪量の定量を行う。その後、人工膵臓室にて使い捨て生検針を用いて筋生検及び脂肪生検を行う。筋生検終了後、安定同位体[6,6-2H2]glucoseを用いた高インスリン正常血糖クランプ検査（インスリン注入速度20mU/m2/min）により、肝臓、骨格筋のインスリン抵抗性を判定する。

（本年度の研究業績）前年度構築された全被験者20名のデータベースを基に、解析を計画した。本年度は、骨格筋サンプル解析を開始することとし、まずは前年度までに得られた骨格筋サンプルを用いたリピドーム解析を施行した。その結果、低強度運動の介入により、いくつかの特定のリン脂質の増減が確認された。また高強度運動の介入においてもいくつかの異なる特定のリン脂質の増加が確認された。低強度および高強度の運動負荷という運動強度の違いが、骨格筋リン脂質組成に影響を与えることが明らかとなった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度の解析として骨格筋のリピドーム解析による代謝産物の解析を施行した。リピドーム解析においては、fatty acyls, glycerolipids, glycerophospholipids, sphingolipids, sterol lipids, prenol lipidsに分類される600の代謝産物を網羅的に測定されており、現状において問題はなく解析が施行されている。

Strategy for Future Research Activity

現在までに得られたデータと昨年までに構築されたデータベースをもとに、運動強度の差異によるインスリン感受性をはじめとした各種臨床データとリピドームの変化のかかわりを解析し、運動強度の差異が骨格筋細胞内脂質に与える影響を詳細に評価、解析を行う予定である。
また次に骨格筋RNAを抽出しマイクロアレイ解析を行う予定とする。マイクロアレイ解析の手技等に関しては当施設にて過去の研究にて報告を行っており（Takeno K. Diabetes, 2011、Kakehi S.Diabetes,2011,Kawaguchi M.Diabetes,2011、いずれも米国糖尿病学会において発表）手技等において問題はない。これらの解析から、今回のテーマに関連する候補遺伝子10程度まで絞り込み、その候補遺伝子の機能解析を検討する。解析から得られる候補遺伝子を関与が強く示唆された遺伝子から順に、アデノウイルス発現ベクターとshRNA発現抑制ベクターを作成する。その後、マウス骨格筋由来細胞株C2C12細胞にアデノウイルスを感染させ、候補遺伝子の細胞での機能について検討を行うことを検討する。