2018 Fiscal Year Annual Research Report
Translational study on a next generation exercise strategy for preventing cognitive decline
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18H04081
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
征矢 英昭 筑波大学, 体育系, 教授 (50221346)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
根本 清貴 筑波大学, 医学医療系, 准教授 (80550152)
グレニエ フランソワ 筑波大学, 体育系, 研究員 (90738692)
Yassa Michael 筑波大学, 体育系, 教授 (90817610)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 運動 / 認知機能 / fMRI / DREADDシステム / 海馬 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、 海馬機能を高める運動とアスタキサンチン（ASX）の併用を「次世代運動戦略」として開発し、種々の臨床現場への応用促進を目指す。３年計画の初年度である平成30年度は、実験計画に従いプロジェクト１～３を実施した。
プロジェクト１では、独自に明らかにしてきた認知機能を高める運動条件 (超低強度運動 あるいは低強度運動 (LET)) の神経機構解明を目指して実験を行った。運動効果の起点としてDA作動性神経系が関与するかを明らかにするため、一過性の運動がDA作動性神経系の活動に及ぼす効果を検討したところ、DA作動性神経系の起始を有するVTA、LCにおいてc-Fos発現が増加する傾向が示唆された（実験１－１）。
プロジェクト２では、運動が健常高齢者の海馬に与える影響に関して、一過性（実験２－１）、及び慢性（実験２－２）の効果を検証する。平成30年度は、別経費で行った実験のMRIデータに関して詳細な解析を行い、10分間のLETが即時的に海馬の記憶機能を向上させること、この神経基盤として海馬歯状回と周辺皮質との機能的な連携が強化されることを健常若齢成人を対象に明らかにした。この成果は、米国科学アカデミー紀要に刊行された（Suwabe et al., PNAS, 2018）。実験２－２として、健常高齢者を対象に長期間の運動介入実験を行い、計画通り、60名以上の研究対象者に各種MRI測定、認知機能検査、有酸素能力などの各種体力測定を行い、データ収集を完了した。
プロジェクト３では、病態モデル動物の導入と運動条件の設定を行った（実験３－１）。アルツハイマー病モデル動物であるApp NL-G-Fマウスの繁殖に成功し、運動条件設定のため換気生作業閾値（VT）の検討を行った。その結果、VT出現時の走速度は野生タイプとの間に差は認められず、同等の体力レベルを有することが明らかとなった。
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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
プロジェクト１では、認知機能を高める運動条件 (超低強度運動 (LET) や高強度間欠的運動 (HIT))の神経機構解明に向け、運動時におけるDA作動性神経系活性化の確認が完了した（実験１－１前半部）。DA作動性神経系に人工受容体を発現させた遺伝子改変ラットは筑波大学施設で繁殖に成功しているため、運動時の神経活動抑制実験を開始できる見込みである。加えて、培養細胞を用いてアスタキサンチン (ASX) の神経保護作用検討の準備も開始しており（実験１－３）、次年度以降の円滑な実験開始が見込まれる。
プロジェクト２では、長期間の運動が健常高齢者の海馬の機能・構造に与える影響に関して実験を行い、計画通りにデータ収集を完了した（実験２－２）。一過性LETが健常高齢者の海馬機能に対する効果検証（実験２－１）は、MRI装置の利用に関して実験２－２を優先したため実験が遅れているが、研究倫理委員会の承認、研究対象者の募集などの実験準備は整っており、全体としては概ね順調に進展している。
プロジェクト３では、アルツハイマー病マウスの繁殖に成功するとともに、運動条件の検討が完了した。次年度以降運動効果の検討（実験３－１）を開始することが可能である。
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| Strategy for Future Research Activity |
プロジェクト１では、運動時におけるDA作動性神経系を不活動化し、海馬適応に及ぼす効果を検討する（実験１－１後半部）。さらに、運動による海馬適応の効果がどのように認知機能発揮に貢献しているかを明らかにするため、認知課題中の神経活動のモニタリング（マイクロダイアリシスを始めとした各種バイオセンサーによる測定やin vivo 電気生理実験）を実施する。加えて、ASXの神経保護作用を解明するため、ASX投与がレプチン発現に及ぼす効果をヒト神経芽細胞 (SH-SY5Y) で検討する
プロジェクト２実験２－１では、一過性のLETが健常高齢者の海馬機能に与える効果に関して実験を行う。実験２－２では、平成30年度に実施した長期間の運動介入によるRCTのMRIデータ分析を進め、論文化を目指す。実験２－３では、運動とASX摂取の併用が動物研究での知見と同様に海馬機能に対する運動効果を増強させるかどうかを明らかにするため、これまでに得られた実験結果を踏まえて研究計画を立案し、実験の準備（研究倫理委員会の承認、研究対象者の募集など）を行う。
プロジェクト３では、昨年度の実験で確立した運動モデルを用い、アルツハイマー病モデルマウスに対するLETの効果を検討するとともに、ヒトを対象とした研究では、軽度認知症（MCI）患者を対象にした実験の準備（研究倫理委員会の承認、研究対象者の募集など）を行う。
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[Presentation] Rapid stimulation of hippocampal memory circuit with acute mild exercise2018
Author(s)
Suwabe K, Byun K, Hyodo K, Reagh ZM, Roberts JM, Matsushita A, Saotome K, Ohi G, Fukuie T, Suzuki K, Sankai Y, Yassa MA, Soya H
Organizer
第7回IIISシンポジウム ～睡眠の謎に挑む～
Int'l Joint Research
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