Comprehensive analysis of the effects of gross carbohydrate content on skeletal muscle metabolism

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K11711
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 59040:Nutrition science and health science-related
• Research Institution: 株式会社関西メディカルネット(関西電力医学研究所)
• Principal Investigator: Hamamoto Yoshiyuki 株式会社関西メディカルネット(関西電力医学研究所), 糖尿病研究センター代謝・栄養研究部, 部長 (50390787)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 炭水化物 / 尿糖排泄 / 糖新生 / 骨格筋

Outline of Final Research Achievements

To investigate the effects of net amount of carbohydrate in the body on metabolism in skeletal muscle and liver, SGLT2-deficient mice which show increased urinary glucose excretion were fed a normal diet (SC; 57.9% carbohydrate and 28.9% protein) and a low carbohydrate diet (LC; 20.9% carbohydrate and 28.3% protein). Under ad libitum feeding, LC resulted in increased total energy intake with a relatively high fat diet, mice gained weight and deteriorated glucose tolerance, but the loss of SGLT2 preserved glucose tolerance. On the other hand, when energy intake was equalized in the SC and LC groups using pair-feeding method, only SGLT2-deficient mice showed increased body weight with increased intraperitoneal fat in the LC diet group, suggesting that concomitant carbohydrate restriction and increased urinary glucose excretion result in fat accumulation. Slight changes in gene expression were observed in skeletal muscle.

Free Research Field

代謝栄養学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

低炭水化物ダイエットが流行し、糖尿病治療薬としてSGLT2阻害薬が臨床応用されている現在、摂取炭水化物制限と尿中糖排泄促進を同時に行った際に、臓器レベルの代謝調節機構や全身の代謝にどのような影響をもたらすかは明らかでない。同様条件下で臨床的に正常血糖ケトアシドーシスを発症するリスクが知られているが、慢性的な影響は体重への影響ですら明確ではないため、明らかにすることは喫緊の課題である。特に肝臓における糖新生や脂肪代謝、骨格筋における糖代謝やアミノ酸代謝を解明し、長期的な低炭水化物食やSGLT2阻害薬の全身・臓器代謝への影響を詳らかにすることは、高齢社会を迎えた我が国の健康寿命延伸にも寄与する。