Novel physiological function of heart in neonatal hypoglycemia

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K06780
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 48020:Physiology-related
• Research Institution: National Institute of Health Sciences (2023); Shinshu University (2021-2022)
• Principal Investigator: Kawagishi Hiroyuki 国立医薬品食品衛生研究所, 薬理部, 室長 (30819082)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 心筋細胞 / アドレナリン / 糖代謝 / 乳酸

Outline of Final Research Achievements

Mammals are susceptible to hypoglycemia during the transition from placental to pulmonary circulation. Adrenaline is known to promote hepatic gluconeogenesis in response to hypoglycemic stress. Recently, we found that adrenergic stimulation rapidly promoted glycolysis and lactate secretion in neonatal mouse ventricular cardiomyocytes without apparent changes in mitochondrial oxygen consumption. This effect was attributed to the induction of glycogenolysis. Pharmacological inhibition of the cAMP-PKA pathway, which is a major downstream signaling pathway of the adrenergic receptor, did not suppress the adrenergic enhancement of glycolysis, suggesting that adrenergic stimulation promotes cardiac glycolysis via a cAMP-PKA-independent pathway. Taken together, these data suggest a novel function of the mammalian heart in the hypoglycemic response through adrenergic signaling during developmental stages.

Free Research Field

細胞生物学、薬理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年乳酸は、エネルギー源だけではなく、細胞間シグナル分子として機能することが明らかになっている。このことは、心室筋細胞から分泌された乳酸が、自身や周辺細胞の表現型を調節している可能性がある。本研究で得られた知見は、発生・発達段階における乳酸を介した細胞間機能調節メカニズムに関する重要なものであり、発達期の環境が将来の健康状態に及ぼす影響（DOHaD）のメカニズムの理解に貢献できる。また、アドレナリンの糖代謝亢進作用は、従来のcAMP-PKA経路とは別の経路を介していることが示唆されることから、新生児低血糖などの小児代謝系疾患に対する新たな治療標的の発見につながることが期待される。