疲労の生成及びそれが行動する動機の減弱に関わる脳内機序の解明と食品によるその調節

2012 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24380070
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 井上 和生 京都大学, 農学研究科, 准教授 (80213148)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 都築 巧 京都大学, 農学研究科, 助教 (50283651)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 疲労 / 脳内自己刺激 / 脳報酬系 / ストレス

Research Abstract

現代の日本では、多くの人が疲労を自覚しており、特に肉体的疲労というよりも様々なストレスによって引き起こされる精神的疲労(中枢性疲労)をいかに抑制するかが重要な課題である。本研究では、疲労に関わる脳内部位として視床下部や報酬系、辺縁系を想定し、疲労負荷に対する応答を神経科学的に明らかにしてその関与や作用機序を明らかにすることを目的とした。また疲労に関わる脳内機構を神経科学/化学的により広範に明らかにし、食品による疲労の調節への可能性を検討する。
(1)ICSSを用いた疲労度の測定とその応用
コミュニケーションボックスなどによる負荷を用い、脳報酬系を電気刺激により活性化する脳内自己刺激系(ICSS)で測定した脳報酬閾値が中枢性疲労で上昇することを明らかにした。中枢性疲労発生に関与することを明らかとしたTGF-βを脳内投与するためのカニューレとICSS電極のラット頭部への設置についてそのコーディネートを検討した。
(2)疲労感生成、あるいは行動する動機の抑制に関する脳内機序の解明
トレッドミルによる疲労負荷を行い、脳報酬系を成す側坐核でのドーパミン細胞外液中濃度が上昇することを明らかにした。
(3)疲労、あるいはエネルギー代謝調節における信号としての乳酸の機能
中枢性疲労発生に関与するTGF-βの潜在型から活性型への変換に血中乳酸が信号として機能するかを明らかにするために、トレッドミル走行させたラット脳脊髄液中での活性型TGF-β濃度の増大を明らかにした。運動時に増大する血中乳酸がTGF-βの活性化に関係することが予測された。
(4)抗疲労・疲労回復機能を持つ食品のスクリーニング
強制遊泳によるマウスの疲労に対し食品の疲労回復効果を検討するスクリーニング系でより精度の高い疲労度=遊泳時間の測定が行えるよう流水プールの流量条件について検討を行った。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

課題(1)についてTGF-βを脳内微少投与するためのカニューレとICSS電極との干渉を避けるための手術が困難であったが、その設置位置・角度の決定に目処がついたため、計画を遂行できる。課題(2)(3)については計画通り進行している。課題(4)は運動能力定量をさらに厳密なものとする条件検討を行ったため、実際の食品投与まで進んでいなかったが、条件設定が完了したため計画の遂行が可能となった。

Strategy for Future Research Activity

24年度の若干の遅れを取り戻しつつ、25年度計画を予定通り遂行する。ICSS電極の挿入位置について、既報と我々の用いているラットでコーディネートのずれがあるらしく、手術の歩留まりがやや低い。このずれの修正を行い、実験に用いることのできる動物数をさらに向上し効率よくデータを取得する。