運動によるエネルギー代謝亢進のメカニズム

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21300240
• Research Institution: National Institute of Health and Nutrition
• Principal Investigator: 三浦 進司 National Institute of Health and Nutrition, 基礎栄養プログラム脂質・糖代謝プロジェクト, プロジェクトリーダー (10342932)
• Keywords: エネルギー代謝 / 運動 / fuel sensor

Research Abstract

運動によりエネルギー代謝を調節するfuel sensorの分子メカニズムを明らかにすることを目的に、骨格筋特異的にLKB1活性を抑制したLKB1-DNマウスを用いて検討を行った。その結果、骨格筋のLKB1活性が、ある一定強度以上の運動時の消費エネルギー増加に必要であること、特に脂肪酸燃焼に必須であることがわかった。しかし、非常に低い強度の身体活動時の消費エネルギー増加には関与しなかった。一方、全身のβアドレナリン受容体を欠損したβレスマウスは、身体活動時の消費エネルギー量が低く、家事などの日常生活における身体活動時のエネルギー消費増加にはβ受容体が、運動時のエネルギー消費増加には骨格筋のLKB1が関与することを明らかにした。
次に、運動トレーニングのエネルギー消費への影響を調べることを目的に、骨格筋特異的にPGC-1αを過剰発現させたPGC-1αマウスを用いて検討を行った。PGC-1αマウスでは骨格筋の赤筋化、ミトコンドリア増加が認められ、長期間運動トレーニングを行ったときの変化に類似した変化が起きていた。しかし、PGC-1αマウスの身体活動量が0の時の消費エネルギー量に影響を与えなかった。一方、身体活動時のエネルギー消費量の増加が認められ、運動トレーニングによる骨格筋の質的変化のエネルギー代謝への影響は、主に身体活動時に現れることがわかった。
運動を行うと、交感神経系の興奮を介してPGC-1αの発現量が増加する。そこで、運動トレーニングによる骨格筋の質的変化のエネルギー代謝への影響にβアドレナリン受容体の活性化が必要か調べた。その結果、野生型マウスでは1ヶ月間の運動トレーニングにより、身体活動時のエネルギー消費量が亢進していたが、βレスマウスでは変化が認められず、運動トレーニングの効果にβアドレナリン受容体の活性化が関与することを明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] The cathepsin L gene is a direct taret of FOXO1 in the skeletal muscle. (2010)
  • Author(s): Yamazaki, Y., Kamei, Y., Sugita, S., Akaike, F., Kanai, S., Miura, S., Hirata, Y., Troen, B.R., Kitamura, T., Nishino, I., Suganami, T., Ezaki, O., Ogawa, Y.
  • Journal Title: Biochem.J. 427 Pages: 171-178
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Increased expression of DNA methyltransferase 3a in obese adipose tissue : studies with transgenic mice. (2010)
  • Author(s): Kamei, Y., Suganami, T., Ehara, T., Kanai, S., Hayashi, K., Yamamoto, Y., Miura, S., Ezaki, O., Okano, M., Ogawa, Y.
  • Journal Title: Obesity 18 Pages: 314-321
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ubiquitin C-terminal hydrolase-L3-knockout mice are resistant to diet-induced obesity and show increased activation of AMP-activated protein kinase in skeletal muscle. (2009)
  • Author(s): Setsuie, R., Suzuki, M., Kabuta, T., Fujita, H., Miura, S., Ichihara, N., Yamada, D., Wang, YL., Ezaki, O., Suzuki, Y., Wada, K.
  • Journal Title: FASEB J. 23 Pages: 4148-4157
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Overexpression of FOXO1 in skeletal muscle does not alter longevity in mice. (2009)
  • Author(s): Chiba, T., Kamei, Y., Shimizu, T., Shirasawa, T., Katsumata, A., Shiraishi, L., Sugita, S., Ogawa, Y., Miura, S., Ezaki, O.
  • Journal Title: Mech.Ageing Dev. 130 Pages: 420-428
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 運動はどのようにして脂肪酸酸化を亢進するのか (2010)
  • Author(s): 三浦進司
  • Organizer: 日本農芸化学会2010年度大会
  • Place of Presentation: 東京大学、東京
  • Year and Date: 2010-03-30
• [Presentation] 低強度運動による脂質代謝亢進に骨格筋AMPKの活性化は必須ではない (2009)
  • Author(s): 三浦進司
  • Organizer: 第64回日本体力医学会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ、新潟
  • Year and Date: 2009-09-18
• [Presentation] Fibrate treatment causes muscle atrophy with increased FOXO1 mRNA in a PPAR α-dependent manner in mice. (2009)
  • Author(s): Miura, S., Kai, Y., Ezaki, O
  • Organizer: The 69th American Diabetes Association Scientific Sessions
  • Place of Presentation: New Orleans, LA, USA
  • Year and Date: 2009-06-06
• [Remarks]
  • URL: http://www.nih.go.jp/eiken/info/pdf/kenkoeiyonews31.pdf