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7テスラ超高磁場MRSによるヒト骨格筋脂肪酸の特定と代謝メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 22K17659
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分59010:リハビリテーション科学関連
研究機関帝京平成大学

研究代表者

日置 麻也  帝京平成大学, 健康医療スポーツ学部, 准教授 (60769058)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2024年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワード骨格筋脂肪酸 / 7テスラプロトン磁気共鳴分光法 / 脂質代謝 / スペクトル分解能 / 核磁気共鳴分光法
研究開始時の研究の概要

筋細胞内脂質は重要なエネルギー基質の一つとして日常生活の身体活動やスポーツ活動に利用されるが、加齢や不活動によって過度に蓄積されると、2型糖尿病の罹患リスクを高める要因になる。本研究は、2型糖尿病に対する治療法を飛躍的に発展させるために、7テスラ超高磁場プロトン磁気共鳴分光法(1H-MRS)を用いて、筋細胞内脂質に結合する脂肪酸特定と代謝メカニズムを解明することを目的とする。異なる代謝特性を持つ若年者、高齢者、アスリート(持久系・スプリント系)を対象に、飽和・不飽和脂肪酸を特定し、運動負荷による脂肪酸動態の変化を対象間で比較し、その脂質代謝メカニズム解明を目指す。

研究実績の概要

筋細胞内脂質は重要なエネルギー基質の一つとして日常生活の身体活動やスポーツ活動に利用されるが、加齢や不活動によって過度に蓄積されると、2型糖尿病の罹患リスクを高める要因になる。本研究は、2型糖尿病に対する治療法を飛躍的に発展させるために、7テスラ超高磁場プロトン磁気共鳴分光法(1H-MRS)を用いて、筋細胞内脂質に結合する脂肪酸特定と 代謝メカニズムを解明することを目的とする。異なる代謝特性を持つ若年者、高齢者、アスリート(持久系・スプリント系)を対象に、飽和・不飽和脂肪酸を特定し、運動負荷による脂肪酸動態の変化を対象間で比較し、その脂質代謝メカニズム解明を目指す。
2023年度は、以下3点を実施した。
1) 7テスラ1H-MRSを用いて、骨格筋代謝物質を計測した。この実験では、シーケンス (シム調整、磁場均一度評価)、コイルの種類・位置、測定のタイミング等を検討した。健常成人男女 (8名) を対象にヒト骨格筋の1H-MRSを実行した。
2) ヒト骨格筋と同等の脂肪酸試薬を600MHz 高分解能 (NMR) スペクトルから収集し、リファレンスを作成した。このリファレンスを基準スペクトルとし、1) の7テスラで検出したヒト骨格筋細胞内と細胞外脂質から脂肪酸 (3種類:オレイン酸、パルミチン酸、リノール酸) に加え、新たにαリノレン酸、γリノレン酸、アセチル-L-カルニチン、タウリンの同定を試みた。
3)臨床用途3テスラ1H-MRSを用いて、運動負荷 (運動時間と強度) の決定、運動機器の作成、測定タイミングなどを検討する実験を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

1) 前脛骨筋の代謝物質 (筋細胞内・外脂質、タウリン、トリメチルアンモニウム、総クレアチン) のスペクトルピーク分裂が正確に得られた。しかし、シム調整、磁場均一度の評価にかかる時間は対象者間で異なっていた。被験筋は下腿部筋群の中から、前脛骨筋(平行筋)にターゲットを絞り、代謝物質を収集した。これは静磁場方向と筋線維方向を平行にすることで、正確なケミカルシフトが得られることを確認したためである。
2) 600 MHz NMRにより、リファレンス (基準スペクトル) として3種脂肪酸スペクトル、αリノレン酸、γリノレン酸、タウリンのスペクトルを得た。NMRの結果から、ヒト骨格筋の3種脂肪酸スペクトル、αリノレン酸、γリノレン酸のスペクトルの同定、定量化のためには、ブロード信号を考慮したフィッテングが必要であることがわかった。
3) 3テスラ1H-MRSを用いた運動負荷実験は、共同研究施設 (明治国際医療大学) 倫理委員会より承認され、その後、実験を行った。運動時間、運動負荷、タイムスケジュールが確定した。運動機器については、初めにMR装置内で使用可能な素材で試作機を作成し、実験を行った。その後、実際に実験で使用する運動機器を作成し、検証実験を行った。

今後の研究の推進方策

前脛骨筋の代謝物質スペクトルでは、正式なケミカルシフトと分裂を得ることができた。引き続き、更なる精度上昇と安定した計測時間を目指す。また3T運動負荷の実験、データ解析、論文執筆は継続する。2024年度は、7テスラ1H-MRSを用いて運動負荷実験を開始する。7テスラ1H-MRSを用いた実験は、共同研究施設 (生理学研究所倫理委員会、明治国際医療大学) の承認を得た後、開始する。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Sex difference in soccer instep kicking2022

    • 著者名/発表者名
      Iitake Tsuyoshi、Hioki Maya、Takahashi Hitoshi、Nunome Hiroyuki
    • 雑誌名

      Journal of Sports Sciences

      巻: 40 号: 20 ページ: 2217-2224

    • DOI

      10.1080/02640414.2022.2139881

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Differences in lower leg kinetics of soccer instep kicking between female and male players2022

    • 著者名/発表者名
      Iitake Tsuyoshi、Hioki Maya、Takahashi Hitoshi、Nunome Hiroyuki
    • 雑誌名

      Sports Biomechanics

      巻: 20 号: 1 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1080/14763141.2022.2133738

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of electromyostimulation training on intramuscular fat accumulation determined by ultrasonography in older adults2022

    • 著者名/発表者名
      Hioki Maya、Takahashi Hiroko、Saito Akira、Imai Mizuka、Yasuda Hideki
    • 雑誌名

      European Journal of Applied Physiology

      巻: 123 号: 2 ページ: 271-282

    • DOI

      10.1007/s00421-022-05074-3

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 運動習慣のない女子大学生における不活動時間、中高強度の身体活動量は骨格筋量の低下と関連する2023

    • 著者名/発表者名
      安齋実穂, 澤麻理亜 , 道下竜馬 , 高橋仁 , 日置麻也
    • 学会等名
      第10回日本予防理学療法学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] J 分裂を加味したピークフィティングによる骨格筋の 7T-MRS の脂質解析精度の向上2023

    • 著者名/発表者名
      梅田 雅宏 , 日置麻也 , 福永雅喜
    • 学会等名
      第51回日本磁気共鳴医学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] In vivo human 7 T 1H-MRS detected intramyocellular fatty acids2023

    • 著者名/発表者名
      Maya Hioki , Masahiro Umeda , Masaki Fukunaga
    • 学会等名
      The 8th Annual Scientific Meeting of the ISMRM Japanese Chapter
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] In vivo determination of human skeletal muscle fatty acids by 1H-MRS at 7 tesla2023

    • 著者名/発表者名
      Maya Hioki , Masahiro Umeda , Masaki Fukunaga
    • 学会等名
      The 70th American College of Sports Medicine
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 7T 1H-MRSによる骨格筋脂肪酸解析の試み2022

    • 著者名/発表者名
      日置麻也、梅田雅宏、福永雅喜
    • 学会等名
      第77回日本体力医学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 動力学からみたサッカーインステップキック動作における性差の特徴2022

    • 著者名/発表者名
      飯竹烈士、日置麻也、髙橋仁、布目寛幸
    • 学会等名
      彗ひろば日本バイオメカニクス学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of electromyostimulation training on intramuscular fat accumulation and blood lipids in the older adults2022

    • 著者名/発表者名
      Maya Hioki, Hiroko Takahashi, Akira Saito, Mizuka Imai, Hideki Yasuda
    • 学会等名
      American College of Sports Medicine
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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