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メカニカルストレスが身体不活動で生じる脳・骨格筋の慢性炎症を抑制する分子機構

研究課題

研究課題/領域番号 21H04866
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分59:スポーツ科学、体育、健康科学およびその関連分野
研究機関国立障害者リハビリテーションセンター(研究所)

研究代表者

澤田 泰宏  国立障害者リハビリテーションセンター(研究所), 病院 臨床研究開発部(研究所併任), 臨床研究開発部長 (50313135)

研究分担者 木野 久志  九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (10633406)
崎谷 直義  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (30824859)
篠原 正浩  国立障害者リハビリテーションセンター(研究所), 研究所 運動機能系障害研究部, 研究室長 (60345733)
吉野 大輔  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80624816)
高野 晴子  国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 上級研究員 (40532891)
研究期間 (年度) 2021-04-05 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
42,640千円 (直接経費: 32,800千円、間接経費: 9,840千円)
2023年度: 11,830千円 (直接経費: 9,100千円、間接経費: 2,730千円)
2022年度: 11,830千円 (直接経費: 9,100千円、間接経費: 2,730千円)
2021年度: 18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円)
キーワードメカニカルストレス / 生体恒常性維持 / 慢性炎症 / 身体不活動 / 適度な運動 / 恒常性維持 / 抗炎症
研究開始時の研究の概要

世界中で「Exercise is Medicine」、すなわち、運動は(万能)薬と提唱されている。しかし、恒常性維持に寄与する運動の本質、すなわち「運動とはなにか?」がわかっていない。本研究では、運動の本質の少なくとも極めて重要な一部はメカニカルストレスではないか、という仮説を立てて検証する。メカニカルストレスシグナル経路の下流になるほど関係する分子の数が増える一方で、メカニカルストレスに対する特異性は減ずる。そこで、メカノシグナルの最上流、すなわち細胞によるメカノセンシングに着目して解析を進め、様々な疾患に対してメカニカルストレスを利用した安全で普遍性のある治療・予防法開発の基盤を構築する。

研究成果の概要

脳慢性炎症のマウスモデルとして高脂肪餌飼育を導入した。受動的頭部上下動では、麻酔の影響で高脂肪餌を摂取しなくなるという問題に加え、麻酔のみで認知機能や不安様行動に明らかな影響が出るという問題を認めた。将来的な臨床への展開を考慮し、麻酔を必要としない受動的全身上下動介入の実験系を確立した。高脂肪餌飼育実験で用いるマウスについて、C57BL/6JとC57BL/6Nでは、受動的身体上下動の糖代謝に対する影響が明らかに異なることが分かった。そこで、以後の実験ではC57BL/6Jマウスを用いることに決めた。高脂肪餌飼育で生じる脳機能変容が受動的身体上下動により有意に軽減されるという実験結果を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

メカニカルストレスが運動の生体恒常性維持効果の本体・本質の極めて重要な要素であることを示すことで、運動模倣という観点からの新規疾患・障害治療・予防法の開発への基盤を構築することができた。肢体不自由障害者など、運動したくても運動できない者にも適用可能な簡便かつ日常使用可能な擬似運動刺激負荷装置の開発の基盤も形成することができた。本研究の成果は、例えば、鉄道の客車、飛行機さらにはAI自動運転中の自動車の座席はリクライニングするだけではなく上下動機能を備え、乗り物を用いた移動に健康維持・増進作用が付帯されるようになるといった社会規模の展開・変革につながる可能性がある。

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 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 4件、 招待講演 6件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Interstitial-fluid shear stresses induced by vertically oscillating head motion lower blood pressure in hypertensive rats and humans2023

    • 著者名/発表者名
      Murase Shuhei、Sakitani Naoyoshi、Maekawa Takahiro、Yoshino Daisuke、Takano Kouji、Konno Ayumu、Hirai Hirokazu、Saito Taku、et al
    • 雑誌名

      Nature Biomedical Engineering

      巻: 7 号: 11 ページ: 1350-1373

    • DOI

      10.1038/s41551-023-01061-x

    • 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] 運動の高血圧改善効果は足の着地時に生じる頭部への衝撃を介する2023

    • 著者名/発表者名
      﨑谷直義, 澤田泰宏
    • 雑誌名

      実験医学

      巻: 41 ページ: 3160-3163

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Application of Passive Head Motion to Generate Defined Accelerations at the Heads of Rodents2022

    • 著者名/発表者名
      Maekawa Takahiro、Sakitani Naoyoshi、Ryu Youngjae、Takashima Atsushi、Murase Shuhei、Fink Julius、Nagao Motoshi、Ogata Toru、Shinohara Masahiro、Sawada Yasuhiro
    • 雑誌名

      Journal of Visualized Experiments

      巻: - 号: 185 ページ: 363100-363100

    • DOI

      10.3791/63100

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] 力学的刺激による骨格筋恒常性維持の分子機構2022

    • 著者名/発表者名
      﨑谷直義, 前川貴郊, 澤田泰宏
    • 雑誌名

      実験医学

      巻: 40 ページ: 306-313

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Mechanical load regulates bone growth via periosteal Osteocrin2021

    • 著者名/発表者名
      Watanabe-Takano H., Ochi H., Chiba A., Matsuo A., Kanai Y., Fukuhara S., Ito N., Sako K., Miyazaki T., Tainaka K., Harada I., Sato S., Sawada Y., Minamino N., Takeda S., Ueda H.R., Yasoda A., Mochizuki N.
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 36 号: 2 ページ: 109380-109380

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2021.109380

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Early escitalopram administration as a preemptive treatment strategy against spasticity after contusive spinal cord injury in rats2021

    • 著者名/発表者名
      Ryu Y, Ogata T, Nagao M, Sawada Y, Nishimura R, Fujita N
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 7120-7120

    • DOI

      10.1038/s41598-021-85961-5

    • 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
  • [学会発表] 運動による健康維持・増進の分子基盤解明に基づく、ロコモティブシンドロームという概念の妥当性と先進性の確立:“G” makes sense.2024

    • 著者名/発表者名
      澤田泰宏
    • 学会等名
      ロコモサミット
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 運動で頭部に生じる衝撃は、 頭側延髄腹外側野の間質液流動の促進を介して、 アストロサイトの機能を制御し、高血圧を改善する2023

    • 著者名/発表者名
      﨑谷直義,前川貴郊,岸拓弥,篠原啓介,吉野大輔,高野弘二,郷地慶,越智広樹,篠原正浩,澤田泰宏
    • 学会等名
      第59回高血圧関連疾患モデル学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 運動による健康維持・増進の分子基盤2023

    • 著者名/発表者名
      澤田泰宏、﨑谷直義、村瀬修平、高野弘二、篠原正浩
    • 学会等名
      第10回日本サルコペニア・フレイル学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 脳へのメカニカルストレスは高血圧を改善する2023

    • 著者名/発表者名
      澤田泰宏、﨑谷直義、村瀬修平、高野弘二、篠原正浩
    • 学会等名
      第41回日本骨代謝学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Challenging muscular dystrophy or dystrophin research via mechanobiological strategy2023

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Sawada, Naoyoshi Sakitani, Kouji Takano, Ryosuke Ochi
    • 学会等名
      2023年度筋ジストロフィー研究班会議
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Alleviation of hypertension through anti-inflammatory effect of brain-targeted mechanical intervention with passive head motion2022

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro SAWADA, Naoyoshi SAKITANI
    • 学会等名
      Keystone Symposia
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Brain-targeted mechanical intervention using passive head motion can be antihypertensive2022

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro SAWADA, Naoyoshi SAKITANI
    • 学会等名
      The 29th Scientific Meeting of the International Society of Hypertension
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Brain-Targeted Mechanical Intervention Using Passive Head Motion Can Have an Antihypertensive Effect2022

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro SAWADA, Naoyoshi SAKITANI, Takuya KISHI, Keisuke SHINOHARA, Hirotsugu TSUCHIMOCHI
    • 学会等名
      American Heart Association Scientific Sessions 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Brain-targeted Mechanical Intervention with Passive Head Motion Can Have an Antihypertensive Effect2022

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Sawada, Naoyoshi Sakitani, Takahiro Maekawa, Daisuke Yoshino, Kouji Takano, Takuya Kishi, Keisuke Shinohara, Ayumu Konno, Hirokazu Hirai, Takamasa Sakai, Kohzoh Yoshino, Motoshi Nagao, Masahiro Shinohara
    • 学会等名
      Gordon Research Conferences: Angiotensin
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 受動的頭部運動の高血圧改善効果2022

    • 著者名/発表者名
      澤田泰宏, 崎谷直義
    • 学会等名
      第10回定量生物学の会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 脳機能に対する運動の効果は脳のメカノセンシングを介する・・・か?2021

    • 著者名/発表者名
      澤田泰宏
    • 学会等名
      第4回スポーツニューロサイエンス研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 運動ってなんだ?: 身体運動による健康維持・増進(生体恒常性維持)の分子基盤2021

    • 著者名/発表者名
      澤田泰宏
    • 学会等名
      第58回日本リハビリテーション医学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [産業財産権] 健康促進装置2023

    • 発明者名
      吉野大輔、奥野拓、竹之内隆伸、﨑谷直義、澤田泰宏
    • 権利者名
      株式会社ソミノヤ
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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