2019 Fiscal Year Research-status Report

末梢血単核球のミトコンドリア活性化を用いた新しい運動トレーニング評価法の開発

Research Project

Project/Area Number	18K19681
Research Institution	Kochi University
Principal Investigator	荻野景規高知大学, 医学部, 特任教授 (70204104)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	古松毅之岡山大学, 大学病院, 講師 (20432651) [Withdrawn] 長岡憲次郎岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 助教 (40752374) [Withdrawn] 梅田孝名城大学, 薬学部, 教授 (50311535) [Withdrawn] 伊藤達男岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 助教 (80789123) [Withdrawn] 荻野学芳岡山大学, 医学部, 客員研究員 (70614204) 荻野志穂奈岡山大学, 医学部, 客員研究員 (70746685) 浜田博喜岡山理科大学, 理学部, 教授 (10164914) [Withdrawn] 高柴正悟岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (50226768) [Withdrawn] 松田依果帝京平成大学, 健康メディカル学部, 講師 (60368678) [Withdrawn] 東華岳産業医科大学, 医学部, 教授 (20273146) [Withdrawn] 菅沼成文高知大学, 教育研究部医療学系連携医学部門, 教授 (50313747) 栄徳勝光高知大学, 教育研究部医療学系連携医学部門, 助教 (50552733)
Project Period (FY)	2018-06-29 – 2021-03-31
Keywords	ミトホルミシス / 運動トレーニング評価 / 抗酸化酵素
Outline of Annual Research Achievements	運動トレーニングによる酸化ストレス刺激が、ミトコンドリアの活性化による抗酸化酵素や解毒酵素群の発現上昇を招き、寿命延伸につながるというミトホルミシスの概念が、運動後の生体の骨格筋細胞の　【生検】　組織で検討されていた。本邦では、筋肉の　【生検】　は、一般的ではないので、末梢血単核球でも評価出来るか可能性を検討してきた。当初、毎日1時間の運動を1ヶ月続けることにより末梢血単核球で、抗酸化酵素群のmRNAの上昇が検出可能であったが、毎日30分、2週間の軽いジョギングの臨床研究で、末梢血単核球のSOD1、SOD2、catalase、selenoprotein P等の抗酸化酵素群や CARS2、SQR等の硫化水素代謝酵素、SIRT3等のmRNAの発現上昇が認められ、ミトホルミシス現象を検証できた。運動中止後2週間経過した時点でもこれらの酵素群の高発現を認め、運動効果の持続を認めた。運動前の検証で、SOD2は、運動習慣のある人で有意に高いことが判明した。SOD2やSIRT3、CARS2、SQRはミトコンドリアに存在する酵素であり、特にCARS2、SQRは、GSH合成や硫化水素代謝酵素であり、これらの酵素の発現上昇は、電子伝達系からATP合成能の増加の可能性もある。ヒトの運動後の末梢血単核球のミトホルミシス現象は、ヒト培養単核球であるTHP1を、低酸素から再酸素添加状態でも同じ結果が得られることから、運動による末梢血単核球細胞の抗酸化酵素上昇発現は、筋肉だけの現象ではなく、運動により末梢血細胞を含む全組織細胞が、低酸素後の再酸素化(虚血再還流)でミトコンドリアが活性化され、誘導されることを示した。末梢血単核球のSOD2mRNAと運動習慣と関連性を検証するため、岡山県で最も企業健診受診者の多い健診機関である淳風会で企業健診受診者約400名を対象に行い、横断研究で、現在解析中である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 研究場所が、岡山大学から高知大学へ異動したことにより、改めて介入研究の、倫理申請が必要となったことによる。また、指先採血での検討が、RNAの回収不足のため戦略を変更する必要が生じた。
Strategy for Future Research Activity	現在、運動介入研究によって顕著なmRNA 発現を認めたSOD2及びselenoproteinの細胞内局在を、数名の運動介入研究により証明する。特にslenoprotein Pは、hepatokineと呼ばれ肝臓から分泌され、運動抵抗性や糖尿病に関連する注目されているタンパク質である。このタンパク質が、末梢血単核球で、どの様な役割をしているのか、血糖及びインスリンとの関連性を検討する必要がある。運動トレーニング介入研究では、運動習慣の評価因子として末梢血単核球のSOD2及びselenoprotein Pが候補に挙がっているが、現在解析中の会社健診400名の運動習慣とSOD2やselenoprotein Pとの関連性から、運動評価因子が新たに決まる。今後、整形外科手術後の中高年者のフレイルからリハビリの運動指標に、ミトホルミシス現象を検討する計画が、山口大学病院整形外科と進行中である。
Causes of Carryover	昨年6月に研究を実施する大学が岡山大学から高知大学に異動し、運動トレーニングの臨床介入研究を開始するための倫理審査が遅れ、一部の介入研究が3月末日までずれ込んで、解析を行うことができなかった。また、指先採血で運動介入の効果を検証する実験が、RNA不足のため行うことができないので、戦略の変更が必要とされたため遅延が生じ、助成金の繰り越しとなった。【繰越金と翌年分を合わせた研究計画】昨年度、運動介入により末梢血単核球の顕著なmRNAの上昇を認めたSOD2やselenoprotein Pの細胞内局在を数名の運動介入により実施する。また、本年3月末に健診機関から集めた会社健診400名の全血からRNAを抽出し、末梢血中の抗酸化酵素群SOD1, SOD1、GPx、selenoprotein P、sirtuin 3, CARS2のmRNAの発現を測定し、運動習慣の関連性を検討する。さらに、指先全血採血、静脈採血(血清を分離した後の赤血球分画及び単核球分画）の間のmRNAの相関を検討する観察研究を企画し、健診の血清を採取した後の運動習慣とミトホルミシス関連抗酸化酵素群の研究が有効であることを証明する。現在、運動習慣と関連するマーカーが特定されれば、今後、整形外科手術後の中高年者のフレイルからリハビリの運動指標に、ミトホルミシス現象を検討する計画が、山口大学病院整形外科と進行中であり、倫理申請書を作成中である。