睡眠時のエネルギー代謝における個人差の要因および生活習慣病との関連

• 研究課題/領域番号: 20H04120
• 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59040:栄養学および健康科学関連
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 徳山 薫平 筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 教授 (00207565)
• 研究分担者: 鈴木 陽子 筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 研究員 (00813453) ; 麻見 直美 筑波大学, 体育系, 教授 (10300005) ; 矢島 克彦 城西大学, 薬学部, 助教 (70632264) ; 下山 寛之 筑波大学, 体育系, 助教 (80760652) ; 田名辺 陽子 筑波大学, 体育系, 研究員 (90781873)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円); 2022年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2021年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2020年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
• キーワード: メタボリックチャンバー / ヒューマンカロリメータ / エネルギー代謝 / 睡眠時エネルギー代謝 / 尿メタボローム / ヒューマン・カロリメータ / 呼吸商 / 国際共同データベース / 代謝的柔軟性 / 脂肪酸化 / 炭水化物酸化 / 呼吸交換比 / RQ / インスリン抵抗性

研究開始時の研究の概要

睡眠はその間の絶食時間をいかに乗り切るかという代謝調節の課題に対処しつつ進行している。申請者らは24時間のエネルギー代謝測定から、絶食が続くにもかかわらず睡眠の後半には呼吸商（RQ）が上昇に転じて炭水化物の酸化が亢進することを見出した。またRQの経時変化の個人差は特に睡眠中に顕在化し、また男女差があることを見出している。本研究ではこの睡眠時のエネルギー代謝の個人差の要因について、多様な被験者の代謝測定結果の比較と尿メタボローム解析による探索的研究から解析を進める。更にこれらの測定結果を国際共同データ・ベースとして構築し、エネルギー代謝の比較研究（国際比較、年代比較など）の基盤を築く。

研究成果の概要

本研究ではこの睡眠時のエネルギー代謝、特に呼吸商（RQ）の経時変化の個人差の要因について検討し、
１）睡眠の後半にはRQが上昇に転じて炭水化物の酸化が亢進する現象を捉えた。このRQの上昇には性差があり、女性のRQの上昇は男性よりも早期に始まる。高齢者は睡眠時のRQ一過性の低下が小さい。またRQの経時変化を24時間に亘って追跡すると、RQの個人差は睡眠時に顕在化すること等を明らかにした。２）更に睡眠時のRQ と相関する尿中代謝産物として炭素鎖８のアシルカルニチンやコハク酸などを同定した。３）メタボリックチャンバーを用いた代謝測定データを国際共同データベースとして設立する作業を開始した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究ではこの睡眠時のエネルギー代謝、特に呼吸商（RQ）の経時変化の個人差の要因について検討した。睡眠時のRQの経時変化の個人差がインスリン抵抗性発症に向けた最も初期の現象であることが示唆された。今後、インスリン抵抗性や糖尿病の病因解明につながる知見だと考えている。
本研究は申請者らの過去のエネルギー代謝測定データの再解析に加えて、高齢者や無月経女性アスリートの測定を加えて行った。国内外の研究機関に蓄積されているデータと統合したデータベースを設立することでヒトのエネルギー代謝調節の全体像が明らかになると考えている。国際共同データベースが将来のこの分野の発展に大きく寄与すると考えている。

研究成果

• [雑誌論文] Prevalence and risk factors of poor subjective sleep quality in elite judo athletes (2023)
  • 著者名/発表者名: Monma Takafumi、Matsui Takashi、Inoue Kosei、Masuchi Katsuyuki、Okada Takashi、Tamura Masahiro、Ishii Takanori、Satoh Makoto、Tokuyama Kumpei、Takeda Fumi
  • 雑誌名: Sleep and Biological Rhythms 巻: 1 号: 3 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1007/s41105-023-00444-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Exercise Timing Matters for Glycogen Metabolism and Accumulated Fat Oxidation over 24 h (2023)
  • 著者名/発表者名: Iwayama Kaito、Seol Jaehoon、Tokuyama Kumpei
  • 雑誌名: Nutrients 巻: 15 号: 5 ページ: 1109-1109
  • DOI: 10.3390/nu15051109
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Food Quotient Assessments Using One-Week Dietary Records and Food Frequency Questionnaires of Young Japanese Runners (2022)
  • 著者名/発表者名: Uchizawa Akiko、Funayama Airi、Osumi Haruka、Enomoto Yasushi、Zhang Simeng、Tokuyama Kumpei、Omi Naomi、Sagayama Hiroyuki
  • 雑誌名: Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｖｉｔａｍｉｎｏｌｏｇｙ 巻: 68 号: 1 ページ: 47-54
  • DOI: 10.3177/jnsv.68.47
  • NAID: 130008164779
  • ISSN: 0301-4800, 1881-7742
  • 年月日: 2022-02-28
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effects of nocturnal light exposure on circadian rhythm and energy metabolism in healthy adults: A randomized crossover trial (2022)
  • 著者名/発表者名: Choi Youngju、Nakamura Yuki、Akazawa Nobuhiko、Park Insung、Kwak Hyo-Bum、Tokuyama Kumpei、Maeda Seiji
  • 雑誌名: Chronobiology International 巻: 39 号: 4 ページ: 602-612
  • DOI: 10.1080/07420528.2021.2014517
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Bidirectional associations between physical activity and sleep in order adults: a multilevel analysis using polysomnography (2022)
  • 著者名/発表者名: Jaehoon Seol, Jaehee Lee, Insung Park, Kumpei Tokuyama, Shoji Fukusumi, Toshio Kokubo, Masashi Yanagisawa, Tomohiro Okura
  • 雑誌名: Scientific Report 巻: 12 号: 1 ページ: 15399-15399
  • DOI: 10.1038/s41598-022-19841-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Instability of non-REM sleep in older women evaluated by sleep-stage transition and envelope analyses (2022)
  • 著者名/発表者名: Park Insung、Kokudo Chihiro、Seol Jaehoon、Ishihara Asuka、Zhang Simeng、Uchizawa Akiko、Osumi Haruka、Miyamoto Ryusuke、Horie Kazumasa、Suzuki Chihiro、Suzuki Yoko、Okura Tomohiro、Diaz Javier、Vogt Kaspar E.、Tokuyama Kumpei
  • 雑誌名: Frontiers in Aging Neuroscience 巻: 14 ページ: 1-12
  • DOI: 10.3389/fnagi.2022.1050648
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Metabolic flexibility during sleep. (2021)
  • 著者名/発表者名: Zhang S, Tanaka Y, Ishihara A, Uchizawa A, Park I, Iwayama K, Ogata H, Yajima K, Omi N, Satoh M, Yanagisawa M, Sagayama H, Tokuyama K.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 ページ: 17849-17849
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Metabolic responses to polychromatic LED and OLED light at night (2021)
  • 著者名/発表者名: Asuka Ishihara, Insung Park, Yoko Suzuki, Katsuhiko Yajima, Huiyun Cui, Masashi Yanagisawa, Takeshi Sano, Junji Kido, Kumpei Tokuyama
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 号: 1 ページ: 12402-12402
  • DOI: 10.1038/s41598-021-91828-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Novel Equations to Estimate Resting Energy Expenditure during Sitting and Sleeping (2021)
  • 著者名/発表者名: Uchizawa Akiko、Hibi Masanobu、Sagayama Hiroyuki、Zhang Simeng、Osumi Haruka、Tanaka Yoshiaki、Park Insung、Tokuyama Kumpei、Omi Naomi
  • 雑誌名: Annals of Nutrition and Metabolism 巻: 77 号: 3 ページ: 159-167
  • DOI: 10.1159/000516174
  • 査読あり
• [雑誌論文] Changes in sleeping energy metabolism and thermoregulation during menstrual cycle. (2020)
  • 著者名/発表者名: Zhang, S. Osumi, H. Uchizawa, A. Hamada, H. Park, I. Suzuki, Y. Tanaka, Y. Ishihara, A. Yajima, K. Seol, J. Satoh, M. Omi, N. Tokuyama, K.
  • 雑誌名: Physiological Reports 巻: 8 号: 2
  • DOI: 10.14814/phy2.14353
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effect of a single bout of exercise on clock gene expression in human leukocyte (2020)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Yoshiaki、Ogata Hitomi、Kayaba Momoko、Ando Akira、Park Insung、Yajima Katsuhiko、Araki Akihiro、Suzuki Chihiro、Osumi Haruka、Zhang Simeng、Ishihara Asuka、Takahashi Keigo、Shoda Junichi、Nabekura Yoshiharu、Satoh Makoto、Tokuyama Kumpei
  • 雑誌名: Journal of Applied Physiology 巻: 128 号: 4 ページ: 847-854
  • DOI: 10.1152/japplphysiol.00891.2019
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Skipping breakfast for 6 days delayed the circadian rhythm of the body temperature without altering clock gene expression in human leukocytes (2020)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Ogata, Masaki Horie, Momoko Kayaba, Yoshiaki Tanaka, Akira Ando, Insung Park, Simeng Zhang, Katsuhiko Yajima, Jun-ichi Shoda, Naomi Omi, Miki Kaneko, Ken Kiyono, Makoto Satoh, Kumpei Tokuyama
  • 雑誌名: Nutrients 巻: 12 号: 9 ページ: 2797-2797
  • DOI: 10.3390/nu12092797
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effects of exercise before breakfast on plasma free fatty acid profile and 24-h fat oxidation (2020)
  • 著者名/発表者名: Kaito Iwayama, Ayane Ogawa, Yoshiaki Tanaka, Katsuhiko Yajima, Insung Park, Akira Ando, Hitomi Ogata, Momoko Kayaba, Simeng Zhang, Fumiya Tanji, Yoshiharu Nabekura, Kouhei Yamamoto, Kumpei Tokuyama
  • 雑誌名: Metabol Open 巻: 8 ページ: 100067-100067
  • DOI: 10.1016/j.metop.2020.100067
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Subacute ingestion of caffeine and oolong tea increases fat oxidation without affecting energy expenditure and sleep architecture: a randomized, placebo-controlled, double-blinded cross-over trial. (2020)
  • 著者名/発表者名: Zhang, S., Takano, J., Murayama, N., Tominaga, M., Abe, T., Park, I., Seol, J., Ishihara, A., Tanaka, Y., Yajima, K., Suzuki, Y., Suzuki, C., Fukusumi, S., Yanagisawa, M., Kokubo, T., Tokuyama, K.
  • 雑誌名: Nutrients. 巻: 12 号: 12 ページ: 3671-1680
  • DOI: 10.3390/nu12123671
  • 査読あり
• [学会発表] Lack of light in the evening modulates thermal and metabolic physiology. (2022)
  • 著者名/発表者名: Ishihara A, Yoshitake R, Sekiguchi R, Kioka K, Park I, Yajima K, Omi N, Tokuyama K.
  • 学会等名: Recent Advances & Controversies in the Measurement of Energy Metabolism.
  • 国際学会
• [学会発表] Metabolic flexibility during sleep. (2022)
  • 著者名/発表者名: Park I, Yoshitake R, Kioka K, Ishihara A, Yajima K, Omi N, Kanbayashi T, Yanagisawa M, Tokuyama K
  • 学会等名: Recent Advances & Controversies in the Measurement of Energy Metabolism.
  • 国際学会