熱中症予防を目指した熱放散反応のガラニン関連メカニズム解明

• Project/Area Number: 19K22795
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 59:Sports sciences, physical education, health sciences, and related fields
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 藤井 直人 筑波大学, 体育系, 助教 (00796451)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2022-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2019: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
• Keywords: 神経ペプチド / マイクロダイアリシス / 熱中症 / 体温 / 地球温暖化

Outline of Research at the Start

本研究は3年計画 (2019-2021年) で行う。実験では、本研究代表者が世界で初めて開発した新型の透析プローブ を用いる。本研究では、①体温上昇時の皮下でガラニン及びガラニン様ペプチドが増加するのか、②ガラニンとガラニン様ペプチドを皮下に投与することで、熱放散反応が亢進するのか、③体温上昇時の熱放散反応がガラニン受容体ブロックにより抑制されるのか、をそれぞれ検討する。以上の結果より、熱放散反応のガラニン関連メカニズムを解明する。

Outline of Annual Research Achievements

本年度の実験では、世界で初めて開発した新型の透析プローブ を用いて、①体温上昇時の皮下でガラニン及びガラニン様ペプチドが増加するのか、②体温上昇時の熱放散反応がガラニン受容体阻害薬により抑制されるのか、を検討することを目的とした。被験者は12名の健康な男女であった。前腕４部 位に、マイクロダイアリシスのチューブを挿入し、それぞれ以下の溶液を還流させた: ①リンゲル溶液 (コントロール)、②ガラニン受容体2阻害薬 (M871)、③ ガラニン受容体3阻害薬 (SNAP 37889)、④非選択的ガラニン受容体阻害薬(M40)。各処置部において、皮膚血流量 (レーザードップラー血流計)と発汗量 (カプセル換気法)を測定した。血圧、心拍数、深部体温、皮膚温も同時に計測した。実験中、被験者は水循環スーツを着用し、スーツ内に温水 (42-50℃)を循環させることで深部体温を約1℃上昇させた。実験参加者には、事前に実験時に起こりうる危険性などについて十分に説明を行い、書面で実験参加の同意を得た。 皮下でのガラニン及びガラニン様ペプチドの濃度変化を評価する (ELISA)ため、実験中は、透析プローブから透析液を連続的に回収した。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

順調に予備実験を進め、その結果をもとに速やかに本実験を開始るすることができた。データ解析が終わり次第、ただちに投稿論文執筆にかかり、国際誌に投稿する予定である。また、皮下でのガラニン及びガラニン様ペプチドを測定するためのELISAを購入し、速やかにデータ分析を行う用意ができている。

上記の実験に加え、局所加温による皮膚血管拡張反応が、ガラニン受容体阻害薬により抑制されるのか、を検討することを目的とした実験を開始した。前腕４部 位に、マイクロダイアリシスのチューブを挿入し、それぞれ以下の溶液を還流させた: ①リンゲル溶液 (コントロール)、②ガラニン受容体2阻害薬 (M871)、③ ガラニン受容体3阻害薬 (SNAP 37889)、④非選択的ガラニン受容体阻害薬(M40)。局所温度を３３度から４２度へ上昇させて皮膚血管拡張を起こした。皮下でのガラニン及びガラニン様ペプチドの濃度変化を評価する (ELISA)ため、実験中は、透析プローブから透析液を連続的に回収した。現在、５名の被験者のデータが集まっている。

Strategy for Future Research Activity

今後は、得られた発汗・皮膚血流データを解析し、透析液のガラニン及びガラニン様ペプチド濃度をELISAで解析する。また、局所加温時の皮膚血管拡張反応にガラニンが影響するかを検証する実験に関しても、被験者を6-7名追加する。共同研究者であるカナダのオタワ大学のGlen Kenny教授にデータを見てもらい、議論を経たのちに投稿論文を執筆し、生理学のトップジャーナルへの投稿を目指す。さらに、次の実験に関しても計画を順次立てていく。候補としては、暑熱下運動時の皮膚血管および発汗反応におよぼすガラニン受容体の役割解明や、阻血後反応性充血におよぼすガラニン受容体の役割解明などがあげられる。準備が整い次第、予備実験を開始し、そのデータをもとにプロトコルを最終決定し、本実験に移る。また、これまで得られたデータを国内、国際学会で発表することも検討している。