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The Effects of Exercise on Stressful Depression and Anxiety Like Behavior via gut microbiota

Research Project

Project/Area Number 22K11572
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 59020:Sports sciences-related
Research InstitutionKawasaki University of Medical Welfare

Principal Investigator

小柳 えり  川崎医療福祉大学, 医療技術学部, 講師 (50804647)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 矢野 博己  川崎医療福祉大学, 医療技術学部, 教授 (20248272)
青木 孝文  川崎医療福祉大学, 医療技術学部, 講師 (30782239)
三宅 沙知  川崎医療福祉大学, 医療技術学部, 講師 (80633859)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywordsうつ様・不安様行動 / 自発運動 / 社会的敗北ストレス / 腸内細菌叢 / 行動変容 / 自発運動習慣
Outline of Research at the Start

世界的規模で蔓延する新型コロナウイルス感染症により、その対策の基本とされる不要不急の外出自粛が人々の生活を激変させている。健康で幸せな生活を維持する上で、運動・身体活動は欠かせないものであることは周知の事実であり、コロナ禍の外出自粛は、今後さらに健康を脅かす可能性が高い。社会からの孤立により生じるうつ様不安症状に対して、改めて運動習慣の意義を強く見出せるものと考える。
本研究は、ストレス社会で生きる現代人の気分障害に対する運動の効果を2つの視点、1)腸内細菌叢を介した運動の予防効果、2)腸内細菌叢を介さない運動の独立した効果の両方から、SDSモデルマウスを用いて検討する。

Outline of Annual Research Achievements

世界的規模で蔓延する新型コロナウイルス感染症により、その蔓延防止対策の基本とされる不要不急の外出自粛が人々の生活を激変させている。健康で幸せな生活をするうえで運動・身体活動は欠かせないことは周知の事実であるが、外出自粛は今後さらに健康を脅かす可能性が高い。社会からの孤立により生じたうつ様不安症状に対して、改めて運動習慣の意義を強く見いだせるものと考える。
本研究では、気分障害に対する運動の効果を2つの視点1)腸内細菌叢を介した運動の予防効果、2)腸内細菌叢を介さない運動の独立した効果の両面から明らかにすることとし、社会的敗北ストレス(Social Defeat Stress: SDS)モデルマウスのうつ様及び不安行動評価と自発運動マウスの行動評価、脳内遺伝子発現、腸内細菌叢解析を実施している。これまで実験動物にはC57/BL6雄マウスを使用し、ランダムに安静および自発運動を10週間負荷を行った。その後、SDSを負荷し、行動観察を行った。その結果、SDS負荷マウスのうつ様及び不安行動は、シュークロース嗜好性テストおよび社交性テストで低下することが観察されたものの、あらかじめ自発運動を負荷した運動習慣を有するマウスでは同様のストレス後においてもストレス耐性を示す個体が多く、ストレス耐性を示した。腸内細菌叢の変化については、ストレスおよび自発運動負荷による腸内細菌叢の変化が観察され、大変興味深いことにセロトニン代謝に関わる腸内細菌の変化が観察された。
そこで、本年度は運動したマウスの腸内細菌叢を移植されたレシピエントマウスのストレス反応としてうつ様行動の予防効果が観察されるか否か検討を行った。その結果、レシピエントマウスのうつ様行動の軽減や改善は観察されなかった。したがって運動負荷したマウスの腸内細菌叢そのもののみではうつ様行動の予防効果は生じない可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

実験動物の飼育スペースの問題で若干、研究のスケジュールは遅れている。しかし、次年度は確実に腸内細菌叢の解析まで行える準備が整っており、計画していた分析を遂行する予定である。

Strategy for Future Research Activity

今年度の研究については、運動したマウスの腸内細菌叢の移植された個体(レシピエントマウス)のストレス反応としてみられるうつ様行動に影響について実験を行い、サンプリングまで終了し、順次、ターゲットとしている行動関連因子についての分析を進めている。SDSマウスおよび自発運動負荷マウスの腸内細菌叢の変化についての解析は、糞便中細菌DNA抽出を終え、現在次世代シークエンス解析の準備を進めている。また糞便移植による、レシピエントマウスの表現型の変化についても解析を終え、一定の解釈ができる分析データがそろった。腸内細菌叢の分析については、飼育スペースの関係でサンプリングを行う個体数の確保が遅れたため、若干スケジュールは遅れてた。現段階では計画していた個体のサンプル準備が整ったので、順次進めていく。行動に影響するとされる中枢の因子の遺伝子発現に加えて免疫系の関与についても測定を行うことを予定している。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2023 2022

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Antidepressant properties of voluntary exercise mediated by gut microbiota2023

    • Author(s)
      Chihiro Watanabe, Eri Oyanagi, Takafumi Aoki, Hiroki Hamada, Masato Kawashima, Takashi Yamagata, Michael J. Kremenik, Hiromi Yano
    • Journal Title

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      Volume: 87 Issue: 11 Pages: 1407-1419

    • DOI

      10.1093/bbb/zbad115

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 運動のうつ病予防効果と腸内細菌叢の関与2023

    • Author(s)
      渡邉知央、小栁えり、青木孝文、濱田大幹、川島将人、山形高司、マイケル J. クレメニック、矢野博己
    • Journal Title

      岡山体育学研究

      Volume: 31 Pages: 2-11

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Effect of voluntary exercise on depression in high-fat-fed mice.2023

    • Author(s)
      Oyanagi, E., Watanabe, C. Hamada, H., Kawashima, M., Aoki, T., Yano, H.
    • Organizer
      25th Annual Congress of the European College of Sport Science
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Preventive effect of exercise on depression-like behavior via decreasing hippocampal TSPO.2023

    • Author(s)
      Watanabe, C., Oyanagi, E., Hamada, H., Kawashima, M., Yamagata, T., Aoki, T., Yano, H.
    • Organizer
      25th Annual Congress of the European College of Sport Science
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 自発運動習慣のストレス耐性効果に及ぼす高脂肪食の影響2023

    • Author(s)
      小栁えり,渡邉知央,山形高司,立石加津紀,川島将人,青木孝文,濱田大幹,矢野博己
    • Organizer
      第90回日本体力医学会中国・四国地方会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 高脂肪食摂取マウスのうつ様行動に及ぼす腸内細菌叢および血中代謝産物の影響2023

    • Author(s)
      渡邉知央,小栁えり,青木孝文,濱田大幹,川島将人,矢野博已
    • Organizer
      第91回日本体力医学会中国・四国地方会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 肥満マウスのSDS誘導性うつ様行動に及ぼす自発運動の影響2022

    • Author(s)
      渡邉知央,小栁えり,青木孝文,濱田大幹,川島将人,矢野博已
    • Organizer
      第77回日本体力医学会学術集会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Exercise Alters Gut Microbiota and Induces Prevention of Depression-Like Behavior in Mice2022

    • Author(s)
      Watanabe C, Oyanagi E, Aoki T, Hamada H, Kawashima M, Kremenik MJ, Yano H
    • Organizer
      The 15th Symposium of the International Society of Exercise and Immunology
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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