Molecular mechanisms of protective effects of physical activity for brain functions

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K11506
• 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: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Arai Hideaki 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (60313160)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柳原 大 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (90252725)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 血液脳関門 / 加齢 / 老化 / 身体活動 / 骨格筋 / マイオカイン / 炎症

Outline of Final Research Achievements

Physical activity shows protective effects to prevent age-related diseases or cognitive decline of the brain. In the vascular system of the brain, brain endothelial cells form tight junctions sealing blood vessels, generally known as blood-brain barrier (BBB). The barrier functions of the BBB decreases with advanced age and/or brain diseases especially in neurodegenerative diseases. The beneficial effects of physical activity on brain health might be related to the maintenance of the barrier functions of the BBB.
Skeletal muscles secrete hormone-like substances collectively know as myokines. We activated one of the receptors of myokines in mice and found that activation of this receptor resulted in decrease of a molecule which is known to downregulate BBB barrier function. We are currently investigating the changes of target pathway of this molecule using cultured endothelial cells, especially related to inflammation and regulated cell death, both of which likely disrupt BBB.

Free Research Field

健康科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

超高齢社会を迎えた日本において高齢期の健康を維持することは喫緊の課題である。認知症などの脳の疾患は、高齢期のQOLを著しく低下させ、介護医療費を押し上げるため社会経済的にも極めて大きな問題である。生活習慣を改善することで加齢にともなう脳機能の低下を予防できれば、社会に与える影響が大きく、また、関連する産業は潜在的に非常に大きな価値を生み出すといえる。
本研究で得られた知見は、身体活動を増やすことで得られる脳機能の保護作用の分子メカニズムのひとつが明らかになる端緒となる知見であるといえる。この研究の進展により、身体活動による脳機能の維持をより効果的に行うための生活習慣を開発することが期待できる。