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2018 年度 実績報告書

運動持久性における視床下部グリコーゲンの役割:新規持久性向上策の提案

研究課題

研究課題/領域番号 16H05920
研究機関筑波大学

研究代表者

松井 崇  筑波大学, 体育系, 助教 (80725549)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワード持久性能力 / 視床下部 / グリコーゲン / 乳酸
研究実績の概要

私は、若手研究(A)の4年間で、特に持久性に重要な糖代謝制御中枢・視床下部腹内側核(VMH)におけるグリコーゲンの役割を解明し、アスリートへの実装を念頭にした視床下部のグリコーゲンローディングを提案することを目的とした。
まず、グリコーゲン分解阻害薬の投与により、脳グリコーゲンが神経のエネルギーとなる乳酸の産生・供給を通して持久性に役立ち、その代謝破綻が機能低下(中枢疲労)の原因となることを明らかにした(Matsuiら、PNAS、2017)。このとき、運動時の全身糖質代謝が過剰に高まったことから、糖代謝中枢・視床下部腹内側核(VMH)の関与を想定し、VMHのグリコーゲン由来乳酸を薬理的に阻害したところ、運動時の呼吸交換比が増加した。この現象はGABAA受容体拮抗薬でも同様に生じたことから、VMHのグリコーゲン由来乳酸がGABAの源となることで全身の糖質利用を抑制(脂質利用を亢進)し、持久性を担うことを見出した(投稿準備中)。
さらに、運動と高糖質食の混合処方「グリコーゲンローディング」は、筋だけでなく脳(視床下部と海馬)のグリコーゲンを高め、持久性向上に寄与することをラットモデルで確認した(SoyaとMatsuiら、Sci Rep、2018)。さらに、この効果を血中バイオマーカーをメタボロミクスを使って検討したところ、脳内ノルアドレナリンの前駆体となるアミノ酸・チロシンを同定した(Matsuiら、Front Neurosci、2019)。
上記の成果から、当初計画した目的を全て達成することができた。新たに生まれた関連の課題を一刻も早く直接的に検討するため、研究計画最終年度前年度応募として基盤研究(B)に挑戦させて頂き、H31年度の新規課題として採択して頂いたことから、若手研究(A)は当初の計画よりも早い3年間で終了することとなった。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] Rockefeller University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Rockefeller University
  • [国際共同研究] Cajal Institute, CSIC(スペイン)

    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      Cajal Institute, CSIC
  • [雑誌論文] Tyrosine as a Mechanistic-Based Biomarker for Brain Glycogen Decrease and Supercompensation With Endurance Exercise in Rats: A Metabolomics Study of Plasma2019

    • 著者名/発表者名
      Matsui T, Liu YF, Soya M, Shima T, Soya H
    • 雑誌名

      Front Neurosci

      巻: 13 ページ: 200

    • DOI

      10.3389/fnins.2019.00200

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] グリコーゲンローディングが脳に及ぼす効果:持久性能力と認知機能をともに高める新戦略候補2018

    • 著者名/発表者名
      征矢茉莉子,松井 崇,征矢英昭
    • 雑誌名

      体育の科学

      巻: 68 ページ: 566-572

  • [学会発表] Brain glycogen as a common mechanism for exercise-enhanced endurance and cognition.2018

    • 著者名/発表者名
      Matsui T
    • 学会等名
      Seoul National University Seminar, Seoul, Korea
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Brain glycogen: a possible mechanism of exercise-enhanced endurance and cognition2018

    • 著者名/発表者名
      Matsui T
    • 学会等名
      Brain glycogen symposium
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dopaminergic activity-dependent astrocytic glycogenolysis producing lactate in the exercising hippocampus2018

    • 著者名/発表者名
      Matsui T, Torres-Aleman I, Soya H
    • 学会等名
      International Institute for Integrative Sleep Medicine Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] 脳グリコーゲンからみた身心の機能を担う共通神経機構2018

    • 著者名/発表者名
      松井 崇
    • 学会等名
      運動と脳の勉強会
  • [学会発表] スポーツ神経科学で解き明かす身心に及ぼす武道の効果:柔道家の視点から2018

    • 著者名/発表者名
      松井 崇
    • 学会等名
      第8回武道ワールドセミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 脳グリコーゲン:運動が高めるヒューマン・パフォーマンスの共通神経機構候補2018

    • 著者名/発表者名
      松井 崇
    • 学会等名
      玉川大学脳科学研究所若手の会
    • 招待講演
  • [学会発表] 海馬におけるドーパミン作動性グリコーゲン分解と乳酸産生:初代培養アストロサイトを用いた検討2018

    • 著者名/発表者名
      松井 崇,トレス―アレマン イグナシオ,征矢英昭
    • 学会等名
      第73回日本体力医学会大会
  • [学会発表] 海馬グリコーゲンローディングはパターン分離能を高める2018

    • 著者名/発表者名
      征矢茉莉子,劉 宇帆,松井 崇,征矢英昭
    • 学会等名
      第73回日本体力医学会大会
  • [図書] 運動と疲労の科学(下光輝一・八田秀雄編著)(第9章 脳から考える運動の限界~中枢性疲労の分類と要因~)2018

    • 著者名/発表者名
      征矢英昭,越智元太,松井 崇
    • 総ページ数
      221
    • 出版者
      大修館書店

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公開日: 2019-12-27  

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