運動による慢性炎症性疾患予防の分子機構：マクロファージ・インスリン受容体の役割

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H02160
• 研究機関: 杏林大学
• 研究代表者: 木崎 節子 杏林大学, 医学部, 教授 (00322446)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 運動 / マクロファージ / 炎症 / Toll様受容体 / インフラマソーム / インスリン受容体 / シグナル伝達 / マウス

研究実績の概要

平成30年度は、マクロファージ（MΦ）のインスリン受容体シグナルと炎症性応答のクロストークの有無を明らかにするため、成熟期雄性C57BL/6Jマウスから採取した腹腔滲出性MΦ（peritoneal exudate MΦ：PEMΦ）を用いて、未刺激時およびリポ多糖（LPS）刺激時の炎症性サイトカインの発現レベルに対するインスリンの影響を検討した。まず、PEMΦを100 nMの高濃度インスリンで処理すると、未刺激時のtumor necrosis factor α（TNF-α）とinterleukin-6（IL-6）のmRNAレベルには影響がなかったが、LPS刺激時のTNF-αとIL-6のmRNA発現誘導がほぼ半減した。このとき、Toll-like receptor 4（TLR4）のmRNA発現レベルも同様の変動パターンを示していたため、炎症性サイトカインの発現誘導の抑制はTLRシグナルの阻害によると考えられる。一方、PEMΦを1～5 nMの生理的濃度のインスリンで刺激した場合は、未刺激時およびLPS刺激時のいずれも、TNF-αとIL-6のmRNAレベルに影響がなかった。しかし、インフラマソームによる活性調節を受けている炎症性サイトカインであるIL-1βとIL-18のうち、IL-18のmRNAレベルはインスリン単独刺激によっておよそ1.2倍有意に高まっていた。昨年度、8週間にわたる自発性走運動によって、PEMΦのインスリン感受性が低下すること、およびIL-1βとIL-18のmRNAレベルは変化せずに分泌レベルが増加することを報告した。本年度得られた結果から、この運動によるIL-1βとIL-18の分泌亢進メカニズムには、インスリン感受性の低下は寄与していないことが示唆される。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

平成30年度に得られた結果から、習慣的運動によるMΦのIL-1βとIL-18の分泌亢進およびインスリン感受性の低下との間には、因果関係がないことを明らかにすることができた。しかし、それぞれのメカニズムと生理的意義を明らかにすることができていない。そのため、本研究は、現時点において「やや遅れている」と判断した。

今後の研究の推進方策

令和元年度は、習慣的運動によるインスリン感受性低下の生理的意義を明らかにすることを目的とする。MΦのインスリン受容体シグナルは、IL-4による抗炎症性M2型MΦへの分化シグナルに対して阻害作用があることが明らかにされている（Kubota, et al., Nat Commun, 9: 4863, 2018）。そのため、IL-4刺激によるPEMΦの抗炎症性サイトカインの発現誘導とインスリンの影響を検討すると共に、8週間にわたる自発性走運動を負荷したマウスと対照マウスから採取したPEMΦを用いて、インスリンによるIL-4シグナルの阻害作用が運動によって改善されるか否かを検討する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] A Mild-Exercise Support Program and Its Affect on Physical Strength and Metabolic Improvement in the Elderly. (2019)
  • 著者名/発表者名: Nagasawa J, Sakurai T, Haga S, Okada M, Aita F, Miura S, Nakatani T, Shirato K, Sato Y, Ohno H, Kizaki T
  • 雑誌名: Journal of Exercise, Sports & Orthopedics 巻: 6 ページ: 1-5
  • DOI: 10.15226/2374-6904/6/1/00180
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Anti-inflammatory effect of ETAS(R)50 by inhibiting nuclear factor-κB p65 nuclear import in ultraviolet-B-irradiated normal human dermal fibroblasts. (2018)
  • 著者名/発表者名: Shirato K, Koda T, Takanari J, Sakurai T, Ogasawara J, Imaizumi K, Ohno H, Kizaki T
  • 雑誌名: Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine 巻: 2018 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1155/2018/5072986
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ETAS(R)50 attenuates ultraviolet-B-induced interleukin-6 expression by suppressing Akt phosphorylation in normal human dermal fibroblasts. (2018)
  • 著者名/発表者名: Shirato K, Koda T, Takanari J, Ogasawara J, Sakurai T, Ohno H, Kizaki T
  • 雑誌名: Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine 巻: 2018 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1155/2018/1547120
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A standardized extract of Asparagus officinalis stem prevents reduction in heat shock protein 70 expression in ultraviolet-B-irradiated normal human dermal fibroblasts: an in vitro study. (2018)
  • 著者名/発表者名: Shirato K, Takanari J, Koda T, Sakurai T, Ogasawara J, Ohno H, Kizaki T
  • 雑誌名: Environmental Health and Preventive Medicine 巻: 23 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1186/s12199-018-0730-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 低酸素環境下の生体負担指標としての心拍変動DFA解析． (2018)
  • 著者名/発表者名: 長澤純一，小磯直人，吉富悠騎，辻川比呂斗，杉山康司，祝原豊，長津恒輝，鈴江毅，内丸仁，櫻井拓也，白土健，大野秀樹，木崎節子
  • 雑誌名: 登山医学 巻: 38 ページ: 26-35
  • 査読あり
• [学会発表] EASは紫外線による皮膚線維芽細胞のAktリン酸化を抑制してIL-6発現誘導を軽減する． (2019)
  • 著者名/発表者名: 白土健，小宇田智子，高成準，小笠原準悦，櫻井拓也，大野秀樹，木崎節子
  • 学会等名: 第89回日本衛生学会学術総会
• [学会発表] 紫外線による皮膚線維芽細胞のHSP70発現低下に対するEASの予防効果． (2019)
  • 著者名/発表者名: 白土健，高成準，小宇田智子，櫻井拓也，小笠原準悦，大野秀樹，木崎節子
  • 学会等名: 第89回日本衛生学会学術総会
• [学会発表] The role for O-linked N-acetylglucosamine cycling in macrophage Toll-like receptor signaling. (2019)
  • 著者名/発表者名: Shirato K, Ogasawara J, Sakurai T, Imaizumi K, Ohno H, Kizaki T
  • 学会等名: The 9th Federation of Asian and Oceanian Physiological Societies Congress (FAOPS2019) in conjunction with the 96th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan.
  • 国際学会
• [学会発表] 低酸素環境における生体負荷に対する心拍変動のDFA解析． (2018)
  • 著者名/発表者名: 小磯直人，吉富悠騎，浅井玲子，祝原豊，内丸仁，鈴江毅，佐野光，杉山康司，辻川比呂斗，長津恒輝，村田真一，櫻井拓也，白土健，大野秀樹，木崎節子，長澤純一
  • 学会等名: 第38回日本登山医学会学術集会
• [学会発表] ETAS(R)50 prevents ultraviolet-B irradiation-induced reduction in heat shock protein 70 expression in normal human dermal fibroblasts. (2018)
  • 著者名/発表者名: Shirato K, Takanari J, Koda T, Sakurai T, Ogasawara J, Ohno H, Kizaki T
  • 学会等名: The 26th International Congress on Nutrition and Integrative Medicine (ICNIM2018)
  • 国際学会
• [学会発表] 肥満によって増加するプロサイモシンαは脂肪細胞の分化を増強する． (2018)
  • 著者名/発表者名: 櫻井拓也，白土健，小笠原準悦，石橋義永，井澤鉄也，大石修司，芳賀脩光，大野秀樹，木崎節子
  • 学会等名: 第73回日本体力医学会大会
• [学会発表] マクロファージToll様受容体シグナル伝達における内因性O-結合型N-アセチルグルコサミンの役割． (2018)
  • 著者名/発表者名: 白土健，櫻井拓也，小笠原準悦，今泉和彦，大野秀樹，木崎節子
  • 学会等名: 第91回日本生化学会大会
• [学会発表] マクロファージの炎症性応答におけるO- 結合型N-アセチルグルコサミンの役割． (2018)
  • 著者名/発表者名: 白土健，櫻井拓也，木本紀代子，大野秀樹，木崎節子
  • 学会等名: 第47回杏林医学会総会