Activation of human brown adipose tissue using food ingredients that enhance the bioavailability of nitric oxide

Research Project

Project/Area Number	23K28013
Project/Area Number (Other)	23H03323 (2023)
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Multi-year Fund (2024) Single-year Grants (2023)
Section	一般
Review Section	Basic Section 59040:Nutrition science and health science-related
Research Institution	Hokkaido University
Principal Investigator	若林斉北海道大学, 工学研究院, 准教授 (50452793)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	斉藤昌之北海道大学, 獣医学研究院, 名誉教授 (80036441) 松下真美天使大学, 看護栄養学部, 講師 (60517316) 米代武司東北大学, 医学系研究科, 准教授 (40724167) 崎浜靖子北海道大学, 農学研究院, 教授 (10344491) 渡邊祐介北海道大学, 大学病院, 特任講師 (90789405)
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2027-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help	¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000) Fiscal Year 2026: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000) Fiscal Year 2025: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000) Fiscal Year 2024: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000) Fiscal Year 2023: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
Keywords	赤ビーツ / 一酸化窒素 / 褐色脂肪 / 非震え代謝 / 食品機能性 / 体温調節
Outline of Research at the Start	現代人は脂質摂取増加や身体活動低下に起因する、肥満症、糖尿病等の健康問題に直面している。肥満症等の解決に資するために、本研究では、赤ビーツに多く含まれる硝酸塩に由来する一酸化窒素（NO）による白色脂肪の褐色化に着目した。また、赤ビーツに含まれるベタニン色素は抗酸化作用を有し、NOの生体利用性を高める可能性がある。本研究では、まず、硝酸塩とベタニンの同時摂取によってNOの生体利用性が高まるという仮説を、単回摂取後の血管拡張性により明らかにする。次に、赤ビーツ飲料の長期摂取により、ヒト褐色脂肪組織の活性化が生じるか仮説を検証する。
Outline of Annual Research Achievements	初年度は呼気ガス分析装置、皮膚血流プローブ、温度データロガー、低温恒温循環装置等を新たに購入するなどし、軽度寒冷曝露時の代謝応答や手部冷水浸漬時の循環応答など体温調節応答を評価するための研究環境の構築を行った。軽度寒冷曝露時の代謝応答評価に関する予備実験を実施し、実験手順や計測機器の確認を行った。研究計画について、当初予定していたプラセボクロスオーバー試験に先行して、赤ビーツ飲料単群によるパイロット研究を実施する必要性が指摘されたため、侵襲性なども考慮し、その他の測定評価項目や各種対応、説明内容を含めて細部まで研究計画の見直しを行い、実施許可の申請を行った。また、赤ビーツの摂取による血管拡張性への影響を検討するための手部冷水負荷試験および近赤外線分光装置を使用した血流依存性血管拡張反応の評価手法について実験計画を吟味した。また、本研究計画に関連する過去の研究データを整理した。その他、本研究の仮説を構築する上で参照した寒冷環境における体温調節反応に関する生理学的知見をレビューし、著書にまとめた。特に褐色脂肪組織の寒冷誘導性産熱応答への貢献について過去の研究に基づき整理した。また、局所寒冷曝露時の循環調節応答の生理的メカニズムについては知見が比較的少ないが、冷却時間の長さに応じて見られる交感神経系による血管収縮と一酸化窒素による血管拡張反応の抑制による血管収縮について、先行研究をレビューし著書にまとめた。これらは、本研究における評価試験時の寒冷曝露時間の設定根拠を示す上で、また、皮膚血流などの計測部位を決定する上で重要であった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 4: Progress in research has been delayed. Reason 当初予定していたプラセボクロスオーバー試験に先行して、赤ビーツ飲料単群によるパイロット研究を実施する必要性が指摘されたため、その他の評価項目を含めて研究計画の見直しを行った。計画の見直しと実施許可の取得に当初想定した以上の期間を要しており、研究への着手が遅れている。本研究は冬季に実験を実施する必要があるため、初年度に実施予定だった実験は2年度目の冬季まで実施できず、相当程度予定が遅れることとなる。
Strategy for Future Research Activity	2年度目の冬季に実施する介入研究は冬になるのを待つ必要があるが、冬になったらすぐに着手できるように準備を春から実施する。また、冬季の介入研究の前後で実施する評価試験に関連づけて、冬季までに実施可能な課題として、手部冷水負荷試験および血流依存性血管拡張反応などの循環調節に見られる生理的メカニズムに着目した研究を実施する。