The role of hypothalamic glycogen in exercise endurance: A novel strategy for higher endurance capacity

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16H05920
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Sports science
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: Matsui Takashi 筑波大学, 体育系, 助教 (80725549)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 持久性能力 / 視床下部 / グリコーゲン / 乳酸

Outline of Final Research Achievements

The injection of glycogenolysis inhibitor into the rat brain revealed that brain glycogen contributes to exercise endurance through the production/supply of lactate, which is an important energy source for neurons, and its metabolic failure causes central fatigue. Furthermore, the mixed formulation of exercise and a high carbohydrate diet, "glycogen loading", increases glycogen levels not only in the skeletal muscle but also in the brain (hypothalamus and hippocampus) and enhances exercise endurance. In addition, metabolomics revealed that plasma tyrosine is a biomarker for brain glycogen loading. These findings should contribute to the development of a new strategy for athletes' higher endurance capacity called brain glycogen loading.

Free Research Field

運動生化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまで、本課題に関連する研究分野では種々の神経伝達物質に焦点が置かれてきた。本研究は、脳内糖代謝がそれらと協働して運動持久性に寄与することを明らかにしたものであることから独創性が高い。また、本研究により、運動持久性を支える脳グリコーゲンの役割とそれを基盤とした革新的競技力向上策「脳グリコーゲンローディング」が動物モデルから提案された。今後、核磁気共鳴法（NMR）などを用いた非侵襲的脳グリコーゲン定量を導入できれば、ヒト・アスリートへの実装を目指すことが可能となる。さらに、それを補助する栄養サプリメント開発を進めることができるなどの応用可能性がある。