The mechanisms of exercise-induced glucose utilization by hexokinase and mitochodria in skeletal muscle

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K13196
• Research Institution: Niigata University of Health and Welfare
• Principal Investigator: 増田 紘之 新潟医療福祉大学, 健康科学部, 助手 (10738561)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 糖代謝 / 骨格筋 / 運動 / ヘキソキナーゼ / ミトコンドリア

Outline of Annual Research Achievements

血糖(グルコース)は骨格筋の重要なエネルギー源であり、運動中に活動筋がGLUT4(糖輸送担体) の働きによって血糖を盛んに取り込むという分子機序はよく知られている。しかし、活発に取り込まれた血糖が余すことなく効率的に解糖系とミトコンドリアでのATP 生成に利用されるのに必要な機序には不明な点が多い。そこで、解糖系の源流段階に位置して取り込まれた血糖をリン酸化するヘキソキナーゼが、ミトコンドリアと協調して活動筋の血糖利用に重要な役割を果たすとの可能性を検証するために、実験動物を用いて、「運動中に活動筋ではヘキソキナーゼのミトコンドリア膜への結合が増加する(仮説1)」ならびに「この結合は運動によるAkt キナーゼ活性化によって媒介される(仮説2)」との仮説を立てた。
1年目には、運動によって活性化されるAktキナーゼ活性が、LT強度未満の低強度運動では得られないが、LT(乳酸性作業閾値)以上 の運動強度によって得られることを確かめた。そこで、ヘキソキナーゼのミトコンドリア膜への結合もLT強度から高まることが予想される。そこで、2,3年目には、LT強度に焦点を絞り、この運動でヘキソキナーゼのミトコンドリア膜への結合状態を確かめるために、ラットの骨格筋から、遠心分離法を用いたミトコンドリアの単離技術を習得し、この点を確かめている最中である。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

今年度の予定では、「活動筋では、Aktキナーゼ活性化を介して ヘキソキナーゼのミトコンドリア膜への結合が増加する可能性」に着手したいと考えていたが、未着手の状態である。

Strategy for Future Research Activity

研究計画の変更は無いが、研究時間の確保に努める。

Causes of Carryover

次年度に使用額が生じた理由は、予定よりも研究の遂行が遅れているためである。今後の使用計画として、ミトコンドリアの単離ならびにウェスタンブロッティング等の生化学的実験を用い、積極的に研究を進めていく次第である。