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乳酸による適応のメカニズム解明とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 20H04071
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分59020:スポーツ科学関連
研究機関東京大学

研究代表者

八田 秀雄  東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (60208535)

研究分担者 北岡 祐  神奈川大学, 人間科学部, 教授 (30726914)
星野 太佑  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (70612117)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
キーワード乳酸 / ピルビン酸 / 高強度インターバル運動 / エストロゲン / アンドロゲン / 運動 / 骨格筋 / ミトコンドリア / PGC-1α
研究開始時の研究の概要

これまでの研究によって乳酸のもつ多様な役割が明らかになりつつある一方で、乳酸のシグナル因子としての役割が体内でどのような代謝環境において選択されるのかは不明である。本研究では、動物実験とヒトを用いた実験を組み合わせ、体内の代謝環境を様々に変化させることで、1)細胞内の乳酸濃度、2)細胞外の乳酸濃度、3)細胞内における乳酸の産生量、のどれが最も細胞の代謝的適応に貢献するかを明らかにし、スポーツ現場での乳酸測定データを最大限に活かした運動トレーニングの提言を目指す。

研究成果の概要

乳酸がミトコンドリアの呼吸機能を高めることを明らかにしたとともに、乳酸代謝の性差および性ホルモン欠乏の影響についても検討した。また、乳酸輸送担体の阻害によってマウスの運動能が低下することを示したことに加えて、運動時の乳酸産生量を血中乳酸濃度から算出する方法を確立した。さらに、休息時間の異なるインターバル運動実験から、同一の運動内容であっても乳酸を中心とした代謝物質の濃度変化の違いがトレーニング効果の違いをもたらす可能性を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

疲労物質だと誤解されたきた乳酸が、運動パフォーマンスに関わるエネルギー基質であり、ミトコンドリアの質的な変化をもたらす物質であることを示したことの学術的な意義は大きいと考えられる。さらに、血中の乳酸濃度から筋での産生量を算出する方法を確立できたことで、乳酸測定を活かした効率的なトレーニングにつながる可能性を示すことができた。また、乳酸代謝の性差を明らかにすることができたことも社会的な意義に繋がる成果として挙げられる。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Metabolomic responses to high-intensity interval exercise in equine skeletal muscle: effects of rest interval duration2024

    • 著者名/発表者名
      Kenya Takahashi, Kazutaka Mukai, Yuji Takahashi, Yusaku Ebisuda, Hideo Hatta, Yu Kitaoka
    • 雑誌名

      Journal of Experimental Biology

      巻: 227 号: 4

    • DOI

      10.1242/jeb.246896

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cooling of male rat skeletal muscle during endurance‐like contraction attenuates contraction‐induced PGC‐1α mRNA expression2023

    • 著者名/発表者名
      Hoshino Daisuke、Wada Ryota、Mori Yutaro、Takeda Reo、Nonaka Yudai、Kano Ryotaro、Takagi Ryo、Kano Yutaka
    • 雑誌名

      Physiological Reports

      巻: 11 号: 21 ページ: 1-11

    • DOI

      10.14814/phy2.15867

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sex-specific differences in the metabolic enzyme activity and transporter levels in mouse skeletal muscle during postnatal development2023

    • 著者名/発表者名
      Takahashi K, Kitaoka Y, Hatta H.
    • 雑誌名

      Appl Physiol Nutr Metab

      巻: - 号: 5 ページ: 361-378

    • DOI

      10.1139/apnm-2022-0462

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effects of Endurance Training on Metabolic Enzyme Activity and Transporter Proteins in Skeletal Muscle of Ovariectomized Mice.2023

    • 著者名/発表者名
      Takahashi K, Kitaoka Y, Matsunaga Y, Hatta H.
    • 雑誌名

      Med Sci Sports Exerc

      巻: 55 号: 2 ページ: 186-198

    • DOI

      10.1249/mss.0000000000003045

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effects of endurance training on metabolic enzyme activity and transporter protein levels in the skeletal muscles of orchiectomized mice2022

    • 著者名/発表者名
      Takahashi K, Kitaoka Y, Hatta H.
    • 雑誌名

      J Physiol Sci

      巻: 72 号: 1 ページ: 14-14

    • DOI

      10.1186/s12576-022-00839-z

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of endurance training and PGC-1α overexpression on calculated lactate production volume during exercise based on blood lactate concentration2022

    • 著者名/発表者名
      Reo Takeda, Yudai Nonaka, Katsuyuki Kakinoki, Shinji Miura, Yutaka Kano, Daisuke Hoshino
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1 ページ: 1635-1635

    • DOI

      10.1038/s41598-022-05593-1

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Lactate administration does not affect denervation-induced loss of mitochondrial content and muscle mass in mice2021

    • 著者名/発表者名
      Kenya Takahashi, Yu Kitaoka, Yutaka Matsunaga, Hideo Hatta
    • 雑誌名

      FEBS Open Bio.

      巻: 11 号: 10 ページ: 2836-2844

    • DOI

      10.1002/2211-5463.13293

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of post-exercise lactate administration on glycogen repletion and signaling activation in different types of mouse skeletal muscle2020

    • 著者名/発表者名
      Kenya Takahashi, Yu Kitaoka, Yutaka Matsunaga, Hideo Hatta
    • 雑誌名

      Current Research in Physiology

      巻: 3 ページ: 34-43

    • DOI

      10.1016/j.crphys.2020.07.002

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Effect of endurance training and PGC‐1α overexpression on calculated lactate production volume during exercise based on blood lactate concentration2023

    • 著者名/発表者名
      Reo Takeda
    • 学会等名
      第31回日本運動生理学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ピルビン酸投与が骨格筋ミトコンドリア関連遺伝子のmRNA発現に与える影響2023

    • 著者名/発表者名
      安藤泰地, 竹田怜央, 狩野遼太郎, 狩野豊, 星野太佑
    • 学会等名
      第31回日本運動生理学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] A new paradigm for the role of lactate as an important metabolic signal regulating mitochondrial biogenesis2023

    • 著者名/発表者名
      Takahashi K, Hatta H.
    • 学会等名
      The 10th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Metabolomic analysis of equine skeletal muscle during high-intensity interval exercise: a comparison of two different rest intervals2023

    • 著者名/発表者名
      Takahashi K, Mukai K, Takahashi Y, Ebisuda Y, Hatta H, Kitaoka Y.
    • 学会等名
      American Physiology Summit 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 持久的トレーニングおよび骨格筋特異的PGC1a過剰発現が乳酸産生に及ぼす影響2021

    • 著者名/発表者名
      竹田 怜央, 野中 雄大, 柿木 克之, 三浦 進司, 狩野 豊, 星野 太佑
    • 学会等名
      第76回日本体力医学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] A method for calculating lactate production rate using blood lactate concentration during exercise in mice2021

    • 著者名/発表者名
      Reo Takeda, Yudai Nonaka, Katsuyuki Kakinoki, Yutaka Kano, Daisuke Hoshino
    • 学会等名
      Experimental Biology
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Lactate is not the cause of fatigue2020

    • 著者名/発表者名
      Hideo Hatta
    • 学会等名
      The 2020 Yokohama Sport Conference
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Lactate as a signaling molecule for adaptation2020

    • 著者名/発表者名
      Yu Kitaoka
    • 学会等名
      The 2020 Yokohama Sport Conference
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マウスにおける運動中の血中乳酸濃度を用いた乳酸産生量の算出方法を確立する2020

    • 著者名/発表者名
      竹田 怜央, 野中 雄大, 柿木 克之, 狩野 豊, 星野 太佑
    • 学会等名
      第75回日本体力医学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 適応をもたらすシグナル因子としての乳酸2020

    • 著者名/発表者名
      北岡 祐
    • 学会等名
      第75回日本体力医学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] ミトコンドリアトレーニング ―筋肉中心で考えるトレーニングサイエンス―2024

    • 著者名/発表者名
      八田秀雄
    • 総ページ数
      190
    • 出版者
      市村出版
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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