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2019 年度 実施状況報告書

エネルギー代謝と食事誘導熱産生の日内変動における褐色脂肪組織の役割

研究課題

研究課題/領域番号 18K11013
研究機関北海道大学

研究代表者

斉藤 昌之  北海道大学, 獣医学研究院, 名誉教授 (80036441)

研究分担者 松下 真美  天使大学, 看護栄養学部, 講師 (60517316)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード褐色脂肪組織 / 朝食欠食 / 食事誘導熱産生 / 肥満
研究実績の概要

夕食偏重、朝食欠食やシフトワークなど、生活リズムの乱れが肥満・メタボリックシンドローム(以下メタボ)の一因となることが知られているが、そのメカニズムについては不明な点が多い。申請者らは代謝的熱産生の特異的部位である褐色脂肪組織(以下褐色脂肪)のヒトでの評価法FDG-PET/CTを確立し、褐色脂肪の機能低下が肥満を誘発することを明らかにしてきた。本研究の目的は、褐色脂肪の日内リズム変動と肥満との関係を明らかにすることである。前年度までに、褐色脂肪活性を評価済みの若年男性を被験者として、寒冷刺激に対するエネルギー消費、脂肪酸酸化、体温などの変化を朝と夜で測定し、ヒト褐色脂肪活性が日内変動しており、夜に比べて朝の方が活性が高いこととの予備的結果を得てきた。そこで本年度は、これを確定するためにさらに被験者を増やして同様の実験を行い、以下の結果を得た。
1)新たに若年健常成人15名を被験者として褐色脂肪活性をFDG-PET/CTで評価し、高活性群9名と低活性群6名に分類した、2)朝8時と夜7時に室温27度及び寒冷暴露後(薄着で2時間)で呼気分析を行い、褐色脂肪に依存する寒冷誘導熱産生量や脂肪酸酸化量を算出したところ、褐色脂肪高活性群では夜に比べて朝の方が有意に高かったが、低活性群では変わらない、3)呼気分析と同時に、褐色脂肪活性を反映する鎖骨上窩部の皮膚温を測定したところ、褐色脂肪高活性群では夜に比べて朝の方が有意に高かった。
これらの結果は、ヒト褐色脂肪活性が日内変動しており、夜に比べて朝の方が活性が高いことを示している。この結論は、褐色脂肪に依存する食事誘導熱産生についての再解析によっても裏付けられ、朝食欠食による肥満・メタボの誘発が褐色脂肪の活性化不足に起因することが示唆された。

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、エネルギー消費の自律的調節に関わる褐色脂肪の活性が、冬に高く夏に低下するという季節変動を示すことは知られていたが、本研究で朝に高く夜に低下するという日内変動を示すことが世界で初めて明らかになった。
2、FDG-PET/CTは褐色脂肪活性を評価する標準法であるが、放射線被爆の問題から朝と昼に続けて行うことは難しい。そこで本研究では、代替法として呼気分析法と皮膚温モニター法を用いた。これらの方法の妥当性については、すでに多くの予備実験で検証済みであり、原著論文として公表したが、本研究でもその有用性が確認できた。
3、データの信頼性を上げるために、30名の被験者、特に褐色脂肪の活性が低い被験者をリクルートする予定であったが、FDG-PET/CT検査の制限のため、15名にとどまってしまった。これに伴い、検査費用が当初予定していたよりも少額となり、次年度へ繰り越すこととなった。

今後の研究の推進方策

1、褐色脂肪に依存した食事誘導熱産生については、4年前に別の研究プロジェクトで行ったヒューマンカロリメータでのデータ(原著論文として公表済み)を再解析して、朝食後の方が夕食後よりも高いとの結果を得たが、これを確定するために、食事摂取後の熱産生を朝と夜の特定時刻に測定して、褐色脂肪活性との関係を解析し、食事誘導熱産生の日内変動における褐色脂肪の役割を明らかにする。
2、褐色脂肪の日内変動に関わる要因について、時計遺伝子多型や血中ホルモンなどの分析を通して検索する。
3、成果を学会や学術誌に発表する

次年度使用額が生じた理由

本研究において、被験者への謝金やFDG-PET/CT検査料が大きな割合を占めるが、FDG-PET/CT検査を行う施設において機器(サイクロトロン)が故障し約1か月にわたって使用不能となった。そのため、当初計画していた被験者(30名)の検査が15名にとどまってしまい、検査料や協力謝金が少額となり次年度使用額が生じた。これらは次年度に被験者数を追加しての継続実験に使用する予定である。

備考

研究成果はNature 572巻、614-619ページ、2019年に原著論文として発表した(上記研究発表、雑誌論文の項を参照)。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] University of Calfornia, San Francisco(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of Calfornia, San Francisco
  • [雑誌論文] Applicability of Supraclavicular Oxygenated and Total Hemoglobin Evaluated by Near-Infrared Time-Resolved Spectroscopy as Indicators of Brown Adipose Tissue Density in Humans2019

    • 著者名/発表者名
      S Nirengi , S Fuse, S Amagasa, T Homma, R Kime, M Kuroiwa, T Endo, N Sakane, M Matsushita, M Saito, Y Kurosawa, T Hamaoka
    • 雑誌名

      Int J Mol Sci

      巻: 20 ページ: 2214

    • DOI

      10.3390/ijms20092214

    • 査読あり
  • [雑誌論文] An optimal condition for the evaluation of human brown adipose tissue by infrared thermography.2019

    • 著者名/発表者名
      Nirengi S, Wakabayashi H, Matsushita M, Domichi M, Suzuki S, Sukino S, Suganuma A, Kawaguchi Y, Hashimoto T, Saito M, Sakane N
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 14(8) ページ: e0220574

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0220574.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] BCAA catabolism in brown fat controls energy homeostasis through SLC25A44.2019

    • 著者名/発表者名
      Yoneshiro T, Wang Q, Tajima K, Matsushita M, Sidossis L, , Saito M, Soga T, Kajimura S.
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 572 ページ: 614-619

    • DOI

      10.1038/s41586-019-1503-x

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Association of circulating exosomal miR-122 levels with BAT activity in healthy humans2019

    • 著者名/発表者名
      Okamatsu-Ogura Y, Matsushita M, Bariuan JV, Nagaya K, Tsubota A, Saito M.
    • 雑誌名

      Sci Rep

      巻: 9(1) ページ: 13243

    • DOI

      10.1038/s41598-019-49754-1

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 褐色脂肪組織による熱産生と体温・体脂肪調節―健常成人での最新知見―2019

    • 著者名/発表者名
      斉藤昌之
    • 雑誌名

      繊維製品消費科学会誌

      巻: 60 ページ: 47-51

    • 査読あり
  • [学会発表] ヒト褐色脂肪組織活性の日内変動と病態生理学的意義2019

    • 著者名/発表者名
      斉藤昌之、松下真美、二連木晋輔、坂根直樹、李相逸、若林斉
    • 学会等名
      第6回時間栄養科学研究かい
  • [学会発表] ヒト褐色脂肪組織の活性は日内変動する2019

    • 著者名/発表者名
      松下真美、二連木晋輔、若林斉、坂根直樹、斉藤昌之
    • 学会等名
      第40回日本肥満学会
  • [学会発表] ヒト褐色脂肪組織と誕生季節: エピジェネティック制御の可能性2019

    • 著者名/発表者名
      斉藤昌之、松下真美、米代武司、岡松優子
    • 学会等名
      第40回日本肥満学会
  • [学会発表] MULTIPLE ORGANS COORDINATION FOR NON-SHIVERING AND SHIVERING THERMOGENESIS AND VASOMOTOR CONTROL IN COLD ENVIRONMENT2019

    • 著者名/発表者名
      K Matsumoto1, Y Kobori, H Wakabayashi, T Kameya, M Matsushita, T Maeda, M Saito
    • 学会等名
      14th International Congress of Physiological Anthropology ...
    • 国際学会
  • [学会発表] GENOME WIDE SCANNING FOR LOCI INFLUENCING BROWN ADIPOSE TISSUE ACTIVITY IN JAPANESE ADULTS2019

    • 著者名/発表者名
      K Nakayama, Y Sato, M Matsushita, M Saito
    • 学会等名
      14th International Congress of Physiological Anthropology ...
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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