Development of a noninvasive muscle conditioning determination method using 13C glucose stable isotope breath test

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K11312
• Research Institution: Bunkyo University
• Principal Investigator: 藤見 峰彦 文教大学, 健康栄養学部, 教授 (80322452)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 目加田 優子 文教大学, 健康栄養学部, 准教授 (60617281)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 運動科学 / 糖代謝 / 安定同位体 / グルコース / インスリン / miRNA / グリコーゲンローディング

Outline of Annual Research Achievements

令和3年度は新たにアスリートとして陸上（長距離）部の選手5名、非アスリート7名をリクルートし、研究を行った。昨年度の対象者と合わせ、身長・体重・筋肉量・BMIに有差はなく、体脂肪において有意差を認めた。血液検査ではAST、ALTがアスリートで有意に高値であったが、基準値以内でありトレーニングの影響と考えられる。HbA1c、γ-GTには有意差は無かった。
空腹時に安定同位体グルコース0.1 gを摂取し1時間おきに6回呼気を採取する条件（空腹時呼気試験）、安定同位体グルコース摂取時に同時に非標識グルコースを50 gを摂取し、1時間おきに6回呼気を採取する条件（共投与呼気試験）ともに昨年のデータと合わせて（n≧13）U検定を行い有意差が認められた。いずれも二酸化炭素排出曲線はアスリートで低下し、曲線下面積が下がった。これによりアスリートと非アスリートの糖代謝能の違いを数値として表現することができることが示された。
さらに、アスリートにおいてグリコーゲンローディング（GL）の前後で呼気試験を行った。その結果GLの前後で呼気試験が異なる被験者が認められ、空腹時呼気試験と共投与呼気試験で異なる傾向が認められた。またGL前後で血中miRNAの網羅的解析を行ったところ変動のあるmiRNAが複数認められた。これらGLに伴う結果については検体数が少なく、有意かどうかの判定は今後の課題である。
呼気を扱うことからコロナ禍で被験者が集まりが悪い。次年度も引き続き検体数を増
やす必要があると考える。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本課題は呼気を試料とし、また対象者を大学生（18～24歳位）に設定している。コロナ禍による影響が2年目にも出ることになった。2年目は新たなアスリート群の被験者を確保することに時間を費やすことになった。多くの大学で運動部の活動は再開したものの、コロナ禍での試合を控えた各大学、各部活の対応は慎重であった。結果的に長距離のハイシーズン手前での確保となり、被験者が少数となりかつ1年生に集中した。
一方で懸案であった対照群（非アスリート群）については一般学生の登校規制が緩和され対面授業が多くなったことで比較的確保が進んだ。その結果アスリート群（n=18）と非アスリート群(n=13)の総数が近い値になり検定の精度はやや上がった。
令和4年度に目標としていたグリコーゲンローディングに関する呼気の解析はパイロットテストとして進めることができたが十分な検体数確保には至らなかった。しかしmiRNAの解析については網羅解析を行うことができ、これは当初計画よりも前進と考えた。以上全体を総合してやや遅れていると判断した。

Strategy for Future Research Activity

ワクチン接種の推進や治療薬の開発状況なども含め、新型コロナウイルスに対する社会的な状況が大きく変化してきた。これまで以上にWithコロナの生活が進んでいくことが予想され、被験者の確保についてもハードルが下がると思われる。呼気試料を扱う作業においても感染防止対策のノウハウが蓄積され作業の効率化は進んでいる。
検体数が増えて検定精度が上がっても有意差のあるデータが得られていることから、研究の仮説や計画を大きく変える状況には無いと判断する。コンディショニング（グリコーゲンローディング）の影響を検討する被験者を増やすとともに、他競技に関しても解析を行う予定である。2年目のうちに長距離とパワーリフティングの選手を対象として被験者候補への打診を進めており、3年目はより早期に確保ができると考えられる。

Causes of Carryover

初年度にコロナ禍で被験者が集まらなかった分を上乗せできることを期待したが、そこまでには至らなかった。多くの被験者を集めることが必要であるが、社会状況の変化もあって早めの確保が期待されることから翌年度は被験者数も増えると思われる。一番の原因は呼気試験に用いる赤外分光分析装置の値上げであった。赤外分光分析装置を購入予定であったが、研究計画書作成時（2019年）に取得した見積り額\10560000‐から大幅に値段が上がり\1980000‐となったため、年度中の購入を断念した（装置は他機関の機器を借用して測定を行った）。代わりに研究計画を一部前倒ししてmiRNA分析への注力度合いを上げて関連する試薬、機器に振り向けるとともに網羅解析を取り入れた。このように当初計画と異なる進行になったことが主な原因である。miRNA関連の計画を進めることで使用が進むと考えられる。