2017 Fiscal Year Annual Research Report
The research on maintenance of intestinal function and role of commensal bacteria by physical stress such as exercise under heat / hypoxic environment
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17H02147
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| Research Institution | Kawasaki University of Medical Welfare |
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Principal Investigator |
松生 香里 川崎医療福祉大学, 医療技術学部, 准教授 (60513570)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
後藤 一成 立命館大学, スポーツ健康科学部, 教授 (60508258)
岡崎 和伸 大阪市立大学, 都市健康・スポーツ研究センター, 教授 (70447754)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 腸内細菌叢 / 暑熱 / 低酸素 / コンディショニング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度は、川崎医療福祉大学倫理委員会の承認を得て、ヒト対象試験を中心に実施した。暑熱環境によって腸内細菌叢が変化する現象を明らかにすることを確認するため、国内の陸上競技選手を対象とし、夏期合宿中（暑熱下でのトレーニング）の練習前半・後半における腸内細菌叢の変化をT-RFLP解析を用いて調べた。
その結果、暑熱環境下での練習によって腸内環境の変化が大きかった選手と大きな変化が見られなかった選手が存在した。これまでの申請者の研究で実施している一般成人の腸内細菌叢と比較したところ、暑熱環境に強い選手に特徴的な腸内細菌群を保有している可能性が示唆された。他の生理学的指標と腸内細菌叢との関連メカニズムを解明に向けた詳細な検討を進めているところである。平成30年度には、一般成人を対象とし、人為的に暑熱環境を作成し、暑熱環境下に対する適応因子（生理・心理学的指標）と腸内細菌の相互の関連メカニズムを明らかにしていく計画である。
さらに、動物実験において、低酸素下での腸内環境変化と代謝等を含めたメカニズムの詳細を調べるため、低酸素環境を作成するチャンバーの準備、動物施設利用申請や倫理委員会への申請など、本研究実施のセットアップを行なった。平成30年度には、低酸素環境における腸内細菌叢変化および代謝動態の変化を調べ、Living High Training Low（高地に滞在し低地でトレーニングを実施）のトレーニングを低酸素チャンバーを用いてモデル化し、腸内細菌・骨格筋の関連を調べる。外環境が変化することで、腸内細菌と腸管上皮のインタラクションから個体にどのような影響をおよぼしているか、これらの解明にも着手していく予定である。
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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
ヒト対象試験の倫理委員会への申請の承諾を得られ、初年度（平成29年度）の夏期にアスリートを対象とした暑熱環境下における腸内細菌解析を実施した。東京オリンピックに向けて、現場測定が多くなっていることから、当初、２年目に予定していた計画を先に実施している。暑熱下でのトレーニング対策に関連する研究は、研究分担者の岡崎和伸氏（大阪市立大学）、後藤一成氏（立命館大学）と連携をとり、対象となるアスリートへの依頼は、研究協力者の杉田正明氏（日本体育大学）のもとで行っているため、非常にスムーズに遂行できている。現在は、腸内細菌およびその他の生理学的指標との関連性を解析しているところであり、平成30年度、31年度中には、実践的な研究として論文投稿および学会での報告を視野にいれて取り組んでいる。
一方で、動物実験は、低酸素環境を作成するための低酸素チャンバーの購入・施設のセットアップに時間を要したことから、当初の計画とは少し遅れてスタートしているが、ヒト対象試験で置き換えられる部分もあるため、概ね順調に計画が遂行しており、研究計画全体としては遂行できている状況である。平成30年度中には、低酸素環境下における腸内細菌の変化から、それに付随し、腸管機能と骨格筋の関連メカニズムの解明に至る実験まで完了する予定である。動物実験は川崎医療福祉大学で実施するが、隣接している川崎医科大学の施設では、顕微鏡をはじめ実験の機器が揃った共同実験室が完備されているため、スムーズな研究遂行が可能であると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
計画１）外環境変化（低酸素環境）が腸内細菌叢の変化と骨格筋の適応（運動・トレーニング効果）におよぼす影響を調べる（平成30年度）
具体的には、動物実験を用いて高地などの低酸素環境下での滞在、Living High Training Low（LH-TL：高地に滞在し低地でトレーニングを実施）のトレーニングをモデル化し、腸内細菌の種類変化を明らかにする。低酸素滞在中の代謝動態やLH-TLトレーニングにおける骨格筋の適応を制御している現象と関連メカニズムを調べる。これらの実験により、低酸素による外環境変化に伴って変化する腸内細菌が腸管機能と骨格筋の適応に、どのように関わっているか相互のメカニズムを証明する。
計画２）外環境変化（暑熱環境）が腸内細菌叢におよぼす変化について、生理・心理学的指標との関連から明らかにする（平成30-31年度予定）
前年度の現場的測定結果を基盤に、ヒト対象試験を実施する。実験室内に暑熱環境を作成し、運動・トレーニングを実施しすることで、急激に暑熱順化した場合に変化する腸内細菌叢の種類を調べ、環境変化に適応しやすい腸内細菌群をT-RFLP解析、マイクロバイオーム解析を用いて同定する。暑熱順化の確認は、一過性運動時の直腸温の変化を指標とし、外環境変化に伴う適応に焦点を絞り、変化する腸内細菌の種類と生理学的指標、自律神経機能（心拍数・体温）や心理指標との相互の関係性を調べる。さらに、外環境が変化することで、腸内細菌と腸管上皮のインタラクションから、個体にどのような影響をおよぼしているか、これらの解明にも着手していく予定である。
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[Journal Article] リオデジャネイロオリンピック男子マラソン代表選手の事前合宿における暑熱コンディションサポート2017
Author(s)
松生香里, 保科圭汰, 竹井康彦, 岡崎一伸, 杉田正明, 小川智, 小島忠幸, 山頭直樹, 大澤陽祐, 宗猛, 吉川三男, 酒井勝充
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Journal Title
日本陸上競技聯盟 陸上競技研究紀要
Volume: 12
Pages: 130-135
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