2020 Fiscal Year Research-status Report
Neural and Humoral Regulation of Circulatory and Metabolc Systems during exercise
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20K20622
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| Research Institution | Osaka Sangyo University |
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Principal Investigator |
宮本 忠吉 大阪産業大学, スポーツ健康学部, 教授 (40294136)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
遠山 岳詩 九州大学, 大学病院, 医員 (00828197)
川田 徹 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (30243752)
杉町 勝 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 非常勤研究員 (40250261)
朔 啓太 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (40567385)
上田 真也 岐阜大学, 教育学部, 准教授 (40616926)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 高次脳機能 / 心拍数 / 血圧 / エネルギー代謝 / 運動 / 糖代謝 / 脂質代謝 / 呼吸 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
システム生理学的研究手法を用いて、運動ストレスに対する骨格筋・末梢循環及び糖代謝の神経性・体液性調節メカニズムの解明に取り組むため、今年度は動物実験での検証が難しい運動準備期におけるヒト高次脳機能を介する神経性・体液性調節メカニズムが骨格筋末梢循環及び糖代謝機構に及ぼす影響をシステムレベルで明らかにする研究テーマに取り組んだ。非肥満、非喫煙の健常男子学生18名を対象に自転車エルゴメータを用いて(1)最大ランプ運動負荷テスト及び(2)準備ありなし条件下にて 高強度ステップ運動負荷テストをそれぞれ実施し、以下の各測定項目についてデータを取得した。
1) 呼気ガス分析装置を用いた呼吸循環代謝諸量の連続測定。すべての実験条件下において、呼気ガス分析装置（ARCO-2000, ARCO社, 千葉）を用いて、酸素摂取量（VO2）、二酸化炭素排出量、分時換気量（VE）、呼吸数、一回換気量、ガス交換比、呼気終末O2分圧および呼気終末CO2分圧（PETCO2）を計測。心拍数はテレメータ心電図計を用いて1拍毎に連続モニターし、血圧は自動血圧計を用いて30秒毎に測定した。2) 13C安定同位体比分析システムを用いた糖質代謝動態の連続測定。糖質の代謝動態を定量評価するために、実験直前に13C 安定同位体を標識したグルコース（100mg）を経口投与し，呼気より排出されるCO2 から経口投与した基質の酸化量を求めた。3)静脈採血による糖質の分解、合成に関わる血中ホルモン動態の測定。糖質代謝動態の定量評価を行うために、随時、静脈採血を実施し、乳酸、グルコース、インスリン、グルカゴン、カテコラミンなどの各評価指標を求めた。
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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
コロナ禍にて、実験の実施が年度末になったが、無事計画通り、1年目のヒトを対象とした、研究①(2020年度)；高位中枢を介する神経性・体液性調節メカニズムが骨格筋末梢循環および糖代謝応答のダイナミクスに及ぼす影響に関する、一連の計画していた実験研究を終えた。実験対象者は18名で、現在、すべての被検者の糖代謝、脂質代謝にかかわる血液データの分析中であり、呼気ガス分析データと併用した解析を進めているところである。また、13Cグルコースの分析も同時に進めている。今年度中に実験データをまとめ発表する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は、国立循環器病研究センターの分担研究者らと共同で、研究②(2021年度)；小動物実験モデルを用いた運動時の骨格筋末梢循環及び糖代謝調節機構の定量評価法の開発研究に、以下の方法論を用いて、段階を経て取り組んでいく予定である。すでに、小動物実験を行う実験条件の構築を前年度に済ませており、8月～10月の間に実験を実施する予定で現在、準備を進めている。実験計画は以下の通りである。
対象:8週齢のオスSDラット(n=12)を対象に、αクロラロース及びウレタンを腹腔内投与し、麻酔自発呼吸下でプログラム通電刺激を用いた運動負荷実験を行う。実験手技: 気管内チューブの先端に、研究代表者が小動物用に開発した低抵抗、少死腔量の一方向弁を取り付け、呼気側に高感度差圧式流量計を装着し呼気流量を連続測定する。呼気ガス濃度は質量分析計（ARCO-2000, ARCO社, 千葉）を用いて連続測定し、breath-by-breath法にて換気・代謝諸量の測定を行う。プログラム通電刺激を用いた運動負荷の方法は、坐骨神経遠心路にbipolar電極を装着しプログラム通電刺激を用いてリズミカルな筋収縮を誘発させ、代謝量（酸素消費量）増大を伴う運動負荷を模擬する。電気刺激の強度は5Hzの周波数にて0.5V（低強度）、3.0V（高強度）の2段階を実施する。通電刺激の時間は24分間とする。測定項目：下図の実験プロトコールに従って、以下の各項目について測定評価する。1) 呼気ガス分析システムを用いた呼吸循環代謝諸量の連続測定、2) 13C安定同位体比分析システムを用いた糖質代謝動態の連続測定、3)静脈採血による糖質の分解、合成に関わる血中ホルモン動態の測定。
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| Causes of Carryover |
分担研究者である上田氏の少額（79円）の未使用額については、次年度予算と合算して執行する。
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