運動時筋糖代謝の中枢性フィードバック及びフィードフォワード制御に関する基礎的研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09680839
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 中村 孝夫 北海道大学, 電子科学研究所, 助教授 (00142654)
• 研究分担者: 山内 芳子 北海道大学, 電子科学研究所, 助手 (50230313) ; 原 努 愛知医科大学, 医学部, 講師 (00198889) ; 楠 正隆 愛知医科大学, 医学部, 講師 (80214956) ; 河原 剛一 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (20125397)
• キーワード: フィードフォワード制御 / フィードバック制御 / 中枢 / 運動 / 筋糖代謝 / 筋交感神経

研究概要

末梢筋収縮時糖代謝の神経制御系の存在を認識し、その経路の解析を進めるために急性動物実験(ラット)を行った結果、(1)神経制御の存在が示唆され、(2)そのためには筋収縮を起源とする求心性信号が必要なことならびに(3)遠心性神経経路としての筋交感神経の可能性が間接的に示唆された。そこで運動時末梢筋糖代謝の変化に伴う筋交感神経活動を直接的に記録するために、(1)ラミネクトミ-法による脊髄節後神経単一線維の発射活動の記録、および(2)マイクロニューログラム法(微小電極を神経束に直接刺入する方法)を適用した座骨神経内末梢神経からの多線維神経活動の導出を、動物実験で試みた。その結果、ラミネクトミ-法は動物に与える侵襲が極めて大きく、微妙なバランスでホメオスタシスを保っている代謝系の実験には適さないことが明らかになった。一方マイクロニューログラム法は動物に与える侵襲が比較的少なく、本研究に適する方法と考えられたので、まず手術手技や筋交感神経信号の同定法の確立を目指した。微小電極には針先端径1ミクロンのタングステン製のものを用い、麻酔下にラットの座骨神経に刺入して筋交感神経活動の導出を試みたが、筋交感神経繊維が極めて細い上に座骨神経束内に局在しているため困難を窮めた。しかしながら数十例の動物実験による検討の結果、手術手技の確立と座骨神経内筋交感神経繊維位置の同定にほぼ成功し、高い確率で信号を導出できるようになった。なお本法を動物実験に応用した例は世界的にもみられず、我々が初めてであると思われる。現在、この実験系を用いて末梢筋収縮時の糖代謝亢進に伴う筋交感神経活動のデータを収集、蓄積中である。

研究成果

• [文献書誌] 下野真博、他: "末梢筋収縮時糖代謝亢進に伴う筋交感神経活動の変化" 電子情報通信学会技術報告. BME97-29. 31-34 (1997)
• [文献書誌] T.Nakamura, et al.: "Involvement of the nervous system in the control of glucose uptake in contracting hindlimb muscle in the rat." Hormone and Metabolic Research. 29. 593-598 (1997)
• [文献書誌] T.Nakamura, et al.: "Muscle sympathetic nerve activity (MSNA) changes concomitantly with temporary decrease in blood glucose during muscle contraction in rats." J.of Autonomic Nervous System.65. 92- (1997)
• [文献書誌] 中村孝夫、他: "収縮開始時の末梢筋糖吸収亢進に伴う筋交感神経活動の変化" 第12回生体・生理工学シンポジウム論文集. 273-276 (1997)
• [文献書誌] T.Nakamura, et al.: "Possibility of the nervous system as one of the non-insulin mediated controllers for muscle glucose uptake." Proc.9th ICBME. 731-732 (1997)
• [文献書誌] 中村孝夫、他: "末梢筋収縮時糖代謝の神経制御に関する研究" 電子科学研究. 5. 92-93 (1997)