骨格筋の筋収縮活動が肝臓のインスリン作用を増強する分子機序の解明

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25750337
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Research Institution: Niigata University of Health and Welfare
• Principal Investigator: 越中 敬一 新潟医療福祉大学, 健康科学部, 助教 (30468037)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 肝臓 / 運動

Research Abstract

身体運動によって骨格筋の筋収縮活動が亢進すると、活動筋のみならず肝臓のインスリン作用も増強する。しかしながら、骨格筋とは異なり運動には直接動員されない肝臓に筋収縮由来の運動効果が生じる理由は不明である。本研究では、「筋収縮活動によって産生された熱は拡散によって肝臓に筋活動量を伝え、肝臓のAMPKを活性化することでインスリン作用増強効果を惹起・調節している」との仮説を検証している。
ラットにトレッドミルによる走行運動を負荷すると、走速度の増加に応じて骨格筋のみならず肝臓の温度が上昇し、肝臓のグリコーゲンの減少と肝臓のAMP－activated protein kinase (AMPK)と呼ばれる酵素の活性化を認めた。走行運動では主に後肢骨格筋が運動に動員されることから、走行運動によって骨格筋で生じた熱が拡散によって肝臓に伝わった可能性がある。
そこで、今度はラットの後肢を温水に30分浸水して（温水刺激）、走行運動をすることなく骨格筋温度を変化させ肝臓での温度変化を測定した。その結果、骨格筋温度の上昇にともない肝臓の温度が上昇することを認め、さらに、走行運動をしていないにも関わらず肝臓のグリコーゲンの減少とAMPKの活性化が確認できた。このように、身体運動によって肝臓で生じる身体運動効果は、骨格筋の温水刺激によっても一部再現できることが分かった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

初年度における予定では、回転ゲージを用いた自発的走行運動トレーニングも行い、その期間における肝臓温度の変化を無線式の体内留置型体温計で連続的に測定して、AMPKの活性化やトレーニング効果との関係を明らかにする予定であった。しかし、一般的なスチール材質による回転ゲージでは無線の電波が妨害されてしまうことがわかり、初年度ではデータの回収ができていない。この状況を改善するために、全てアクリル材質でできた回転ゲージを特注作成した。現時点において電波の受信状況は良好であり、次年度に実験を行う予定である。

Strategy for Future Research Activity

アクリル製の回転ゲージを用いて、走行運動中を含む全トレーニング期間中の肝臓温度の変化を連続的に測定する。私は先行研究において、4週間の走行運動トレーニングが全身性のインスリン作用を増強させることをすでに報告している。よって、同実験モデルにおいて、身体活動量－肝臓温度の変化量－AMPKの活性化の程度－インスリン作用増強の程度の関係を明らかにする予定である。さらに、熱そのものによる影響を検討するため、身体運動は行わず後肢骨格筋への温水刺激を反復的に負荷して、肝臓に与える影響を検討する予定である。身体運動時と同様に、骨格筋や肝臓においてインスリン作用増強効果が確認できることが期待される。また、これらのインスリン作用増強効果の分子機序の一端として、肝臓や骨格筋から分泌される生理活性物質に与える影響を、インスリンシグナル系の解析と同時に進める。次年度、最終年度と、実験計画書に準拠した研究を行う予定である。