スポーツ科学の糖尿病運動療法への応用-骨格筋・脳インスリン抵抗性を指標にして

• 研究課題/領域番号: 20K11386
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 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: 名古屋大学
• 研究代表者: 小池 晃彦 名古屋大学, 総合保健体育科学センター, 教授 (90262906)
• 研究分担者: 都築 孝允 名城大学, 薬学部, 助教 (20780068) ; 坂野 僚一 名古屋大学, 総合保健体育科学センター, 准教授 (80597865)
• 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: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: アリュロース / 糖尿病 / 運動療法 / 果糖 / インスリン抵抗性 / 有酸素運動 / 希少糖 / 高インスリン正常血糖クランプ法 / 運動模倣薬 / 運動 / 脳 / 骨格筋

研究開始時の研究の概要

運動療法の健康に及ぼす効果は、運動強度や量と必ずしも相関しないことが近年報告されている。申請者らも、レジスタンス運動による筋肥大を、高強度ではなく低強度の有酸素運動が促進することを報告した。本研究では、骨格筋と脳のインスリン抵抗性発現に対する①低強度運動と短時間高強度間欠的運動の抑制効果、②運動実施時間が及ぼす影響、③希少糖プシコースと強制または自発運動の併用による抑制効果を検討する。インスリン抵抗性の改善は、糖尿病のみならず認知症、サルコペニアの予防につながる可能性がある。スポーツ科学の知見を利用し、より実践しやすい運動方法が明らかになれば、運動療法の活用を促進し健康寿命の延伸に貢献できる。

研究成果の概要

希少糖アリュロースが、ラットの高脂肪食と高ショ糖食誘発インスリン抵抗性を抑制することを、グルコースクランプ法で明らかにした。また、アリュロースが、マウスの運動持久力、消耗運動後の疲労回復能を上げることを示した。アリュロースの効果は、有酸素運動に見られる慢性炎症の改善効果や脂質利用の効率化と共通しており、運動模倣作用の可能性がある。果糖は、肥満症や糖尿病の原因として注目されているが、そのエピマーであるアリュロースに代謝や運動能の改善作用があることから、その作用メカニズムの解明や人での効果を検証することで、健康寿命延伸にとって有用な知見となると考える。

研究成果の学術的意義や社会的意義

運動と栄養の適正化は、糖尿病の予防と治療の根幹である。インスリン抵抗性とは、臓器のインスリンへの反応性が低下することであり、糖尿病の原因のひとつである。インスリン抵抗性は、運動と適正な食生活で低下するが、生活習慣の適正化は容易ではない。本研究では、希少糖アリュロースと自発運動によるインスリン抵抗性や運動能改善効果を報告した。アリュロースは、糖尿病の原因である果糖と類似の糖でノンカロリー甘味料として使われている。この希少糖が高脂肪食や高ショ糖食で起こるインスリン抵抗性を抑制するとともに、有酸素運動を模倣することを示した。このメカニズム解明や人での効果を明らかにすることは健康寿命延伸対策となる。

研究成果

• [雑誌論文] Contribution of skeletal muscle and serum lipids to muscle contraction induced by neuromuscular electrical stimulation in older individuals. (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshiko A, Maeda H, Takahashi H, Koike T, Tanaka N, Akima H.
  • 雑誌名: Physiol Rep. 巻: 10(6) 号: 6
  • DOI: 10.14814/phy2.15236
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Combined effects of exercise training and D-allulose intake on endurance capacity in mice. (2022)
  • 著者名/発表者名: Tsuzuki T, Suzuki R, Kajun R, Yamada T, Iida T, Liu B, Koike T, Toyoda Y, Negishi T, Yukawa K.
  • 雑誌名: Physiol Rep. 巻: 10(9) 号: 9
  • DOI: 10.14814/phy2.15297
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Importance of skeletal muscle lipid levels for muscle function and physical function in older individuals. (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshiko A, Maeda H, Takahashi H, Koike T, Tanaka N, Akima H.
  • 雑誌名: Appl Physiol Nutr Metab. 巻: 47(6) 号: 6 ページ: 649-658
  • DOI: 10.1139/apnm-2021-0685
  • 査読あり
• [雑誌論文] Factors related to trunk intramuscular adipose tissue content - A comparison of younger and older men. (2022)
  • 著者名/発表者名: Kitagawa F, Ogawa M, Yoshiko A, Oshida Y, Koike T, Akima H, Tanaka NI.
  • 雑誌名: Exp Gerontol. 巻: 168 ページ: 111922-111922
  • DOI: 10.1016/j.exger.2022.111922
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] d-Allulose Improves Endurance and Recovery from Exhaustion in Male C57BL/6J Mice (2022)
  • 著者名/発表者名: Liu Bingyang、Gou Yang、Tsuzuki Takamasa、Yamada Takako、Iida Tetsuo、Wang Sixian、Banno Ryoichi、Toyoda Yukiyasu、Koike Teruhiko
  • 雑誌名: Nutrients 巻: 14 号: 3 ページ: 404-404
  • DOI: 10.3390/nu14030404
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation of d-allulose effects on high-sucrose diet-induced insulin resistance via hyperinsulinemic-euglycemic clamps in rats (2021)
  • 著者名/発表者名: Natsume Yukie、Yamada Takako、Iida Tetsuo、Ozaki Nobuaki、Gou Yang、Oshida Yoshiharu、Koike Teruhiko
  • 雑誌名: Heliyon 巻: 7 号: 9 ページ: e08013-e08013
  • DOI: 10.1016/j.heliyon.2021.e08013
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Basigin deficiency prevents anaplerosis and ameliorates insulin resistance and hepatosteatosis. (2021)
  • 著者名/発表者名: Ryuge A, Kosugi T, Maeda K, Banno R, Gou Y, Zaitsu K,Ito T, Sato Y, Hirayama A, Tsubota S, Honda T, Nakajima K, Ozaki T, Kondoh K, Takahashi K, Kato N, Ishimoto T, Soga T, Nakagawa T, Koike T, Arima H, Yuzawa Y, Minokoshi Y, Maruyama S, Kadomatsu K.
  • 雑誌名: JCI Insight. 巻: 6 号: 20
  • DOI: 10.1172/jci.insight.142464
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] d-Allulose Ameliorates Skeletal Muscle Insulin Resistance in High-Fat Diet-Fed Rats (2021)
  • 著者名/発表者名: Gou Yang、Liu Bingyang、Cheng Mengyao、Yamada Takako、Iida Tetsuo、Wang Sixian、Banno Ryoichi、Koike Teruhiko
  • 雑誌名: Molecules 巻: 26 号: 20 ページ: 6310-6310
  • DOI: 10.3390/molecules26206310
  • 査読あり
• [雑誌論文] Eicosapentaenoic acid enhances skeletal muscle hypertrophy without altering the protein anabolic signaling pathway (2021)
  • 著者名/発表者名: Siriguleng, T Koike, Y Natsume, H Jiang, L Mu, Y Oshida
  • 雑誌名: Physiol Res 巻: 70(1) ページ: 55-65
  • DOI: 10.33549/physiolres.934534
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparing intramuscular adipose tissue on T1-weighted and two-point Dixon images. (2020)
  • 著者名/発表者名: M. Ogawa, A. Yoshiko, N. Tanaka, T. Koike, Y. Oshida, H. Akima.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 15(4) 号: 4 ページ: 0231156-0231156
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0231156
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Muscle deoxygenation and neuromuscular activation in synergistic muscles during intermittent exercise under hypoxic conditions (2020)
  • 著者名/発表者名: Akito Yoshiko, Keisho Katayama, Koji Ishida, Ryosuke Ando, Teruhiko Koike, Yoshiharu Oshida, Hiroshi Akima
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 号: 1 ページ: 295-295
  • DOI: 10.1038/s41598-019-57099-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Age-related changes in muscle volume and intramuscular fat content in quadriceps femoris and hamstrings (2020)
  • 著者名/発表者名: Maya Hioki, Nana Kanehira, Teruhiko Koike, Akira Saito, Kiyoshi Shimaoka, Hisataka Sakakibara, Yoshiharu Oshida, Hiroshi Akima
  • 雑誌名: Experimental Gerontology 巻: － ページ: 110834-110834
  • DOI: 10.1016/j.exger.2020.110834
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] D-Allulose improves insulin sensitivity and aerobic performance in C57BL/6J mice. (2022)
  • 著者名/発表者名: 劉 氷陽, 苟 楊, 都築 孝允, 王 思嫻, 坂野 僚一, 豊田 行康, 小池 晃彦
  • 学会等名: 第65回日本糖尿病学会大会
• [学会発表] Anti-obesity Effect of D-Allulose: Comparison Between High-fat and High-sucrose Diet Models (2022)
  • 著者名/発表者名: 苟 楊, 夏目有紀枝, 劉 氷陽, 程 夢瑤, 王 思嫻, 坂野 僚一,小池 晃彦
  • 学会等名: 第65回日本糖尿病学会大会
• [学会発表] D-アルロースは、自発的な運動はC57BL/6Jマウスの運動能力を改善する (2021)
  • 著者名/発表者名: 劉氷陽、苟楊、都築孝允、王思嫻、坂野僚一、豊田行康、小池晃彦
  • 学会等名: 第75回日本体力医学会大会
• [学会発表] D-アルロースは、高脂肪食を与えられたウイスターラットの骨格筋インスリン抵抗性を改善する (2021)
  • 著者名/発表者名: 苟楊、劉氷陽、程夢瑶、王思嫻、坂野僚一、小池晃彦
  • 学会等名: 第75回日本体力医学会大会
• [学会発表] 高ショ糖食摂取マウスの耐糖能改善における運動トレーニングとプシコース摂取の併用効果 (2021)
  • 著者名/発表者名: 都築孝允、上島将史、牧原謙成、小池晃彦、豊田行康、根岸隆之、湯川和典
  • 学会等名: 第75回日本体力医学会大会
• [学会発表] 運動トレーニングとプシコースの摂取がマウスの骨格筋におけるAMPK及びMAPK シグナルに与える影響 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中井夏水、都築孝允、玉城亜寿香、山田貴子、飯田哲郎、小池晃彦、豊田行康、 根岸隆之、湯川和典
  • 学会等名: 第74回日本体力医学会大会
• [産業財産権] 抗疲労用組成物 (2021)
  • 発明者名: 山田貴子, 飯田哲郎, 小池晃彦、都築孝允
  • 権利者名: 山田貴子, 飯田哲郎, 小池晃彦、都築孝允
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2021-170782
  • 出願年月日: 2021