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2020 年度 実施状況報告書

不活動由来に増加してインスリン抵抗性を惹起する筋細胞内メッセンジャーの探索

研究課題

研究課題/領域番号 20K21776
研究機関福岡大学

研究代表者

川中 健太郎  福岡大学, スポーツ科学部, 教授 (80339960)

研究分担者 檜垣 靖樹  福岡大学, スポーツ科学部, 教授 (10228702)
河本 絵美  長岡工業高等専門学校, 物質工学科, 准教授 (40634514)
上原 吉就  福岡大学, スポーツ科学部, 教授 (70373149)
畑本 陽一  国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所, 国立健康・栄養研究所 栄養・代謝研究部, 研究員 (90738832)
木戸 康平  福岡大学, スポーツ科学部, 助教 (50822730)
研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2022-03-31
キーワード不活動 / 骨格筋 / インスリン抵抗性 / メタボロミクス / immobilization
研究実績の概要

我々は、不活動由来に筋細胞内代謝物質の変化が生じて、これをトリガーとしてインスリン抵抗性が引き起こされるとの仮説を有している。そこで、ラットの不活動筋における代謝物質の変化を網羅的に解析した(シー・スコープ解析)。
3週齢のラットをコントロール群と固定群に分けた。コントロール群は覚醒状態で通常飼育した。テーピング固定群は吸入麻酔下で下肢にテーピング固定を施して、6時間に亘ってヒラメ筋を受動的短縮状態に保った。同一個体の片側の筋は糖取り込み測定に供した。反対側の筋はCE-TOFMS及びCE-QqQMSのカチオンモード、アニオンモードによる測定に供し、解糖系、ペントースリン酸経路、クエン酸回路、尿素回路、ポリアミン・クレアチン代謝経路、プリン代謝経路、グルタチオン代謝経路、ニコチンアミド代謝経路、コリン代謝経路及び各種アミノ酸代謝経路にて主要な役割を占める116種類の代謝物質を選出して解析を行った(シー・スコープ解析)。
固定群のヒラメ筋では、コントロール群に比べてインスリン刺激による糖取り込みが50%以下に減少した。これは不活動に由来してインスリン抵抗性が生じたことを示す。また、116種類の代謝物質のうち36種類が短縮固定筋でコントロール筋に比べて有意な変化を示した(21種類が増加、15種類が減少)。このうち15種類の代謝物質については2倍以上の顕著な変化がみられた。特に、解糖系の減少(グルコース6リン酸、グルコース1リン酸、フルクトース6リン酸、ピルビン酸、乳酸)、TCA回路の増加(オキソグルタル酸)や減少(フマル酸、リンゴ酸、アコ二ット酸)、脂質代謝経路の増加(カルニチン)、コリン代謝経路の減少(コリン、サルコシン)、アミノ酸の増加(グルタミン酸)や減少(アラニン、アスパラギン酸)が特徴的であった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

筋内代謝物質の不活動による変化に関する網羅解析を実施することができたものの、コロナ禍により一部の予定されていた実験を実施することができなかった。そのために、やや遅れているとの評価を下している。

今後の研究の推進方策

ラット下肢にテーピング固定を施す際にヒラメ筋を伸展状態に保つことで、インスリン抵抗性を防止できる。つまり、不活動筋を受動的にストレッチするだけでインスリン抵抗性を防止できる。ストレッチによる筋内代謝物質の変化を網羅解析することで、インスリン抵抗性を引き起こす代謝物質の候補に絞り込みをかける。さらに、絞り込まれた代謝物質の変化がインスリン抵抗性を惹起する可能性について、摘出筋を用いて検討する。

次年度使用額が生じた理由

研究責任者の所属する福岡大学においてコロナ感染拡大防止の観点から実験施設を使用できない期間があったため、予定していた実験の一部を次年度に延期した。そのため物品費ならびに解析委託費が余ったために次年度使用額が生じた。次年度はメタボローム解析ならびにインスリン抵抗性の候補物質を特定するための摘出筋を用いたex vivo実験に助成金を使用する。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Acute bout of exercise downregulates thioredoxin‐interacting protein expression in rat contracting skeletal muscles2020

    • 著者名/発表者名
      Ra Song‐Gyu、Kawamoto Emi、Koshinaka Keiichi、Iwabe Maiko、Tomiga Yuki、Iizawa Hiroki、Honda Hiroki、Higaki Yasuki、Kawanaka Kentaro
    • 雑誌名

      Physiological Reports

      巻: 8 ページ: e14388

    • DOI

      10.14814/phy2.14388

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] タンパク質摂取と筋肉づくり2021

    • 著者名/発表者名
      川中健太郎
    • 学会等名
      第3回日本抗加齢医学会 九州地方会(福岡)
    • 招待講演
  • [学会発表] 卵タンパク質の摂取がクレンブテロール誘発の筋肥大効果に与える影響2020

    • 著者名/発表者名
      越中敬一、本田明日香、川中健太郎、佐藤晶子
    • 学会等名
      第75回日本体力医学会大会 (鹿児島)
  • [学会発表] イノシン投与が一過性運動後の骨格筋グリコーゲン回復に及ぼす影響2020

    • 著者名/発表者名
      坂井 一哉、冨賀 裕貴、草野 雅貴、伊藤 愛、河田 健太郎、中島 志穂子、上原 吉就、川中 健太郎、檜垣 靖樹
    • 学会等名
      第75回日本体力医学会大会 (鹿児島)
  • [学会発表] 受動的なストレッチはラットヒラメ筋のTXNIP発現量を減少させるとともにインスリン抵抗性を改善する2020

    • 著者名/発表者名
      本田紘基、羅成圭、飯澤拓樹、中島志穂子、冨賀裕貴、檜垣 靖樹、川中健太郎
    • 学会等名
      第75回日本体力医学会大会 (鹿児島)
  • [学会発表] Passive stretch improves insulin-stimulated glucose transport together with downregulation of TXNIP in rat soleus muscle2020

    • 著者名/発表者名
      Honda H, Ra SG, Iizawa H, Nakashima S, Tomiga Y, Higaki Y, Kido K, Kawanaka K
    • 学会等名
      American Physiological Society Integrative Physiology of Exercise
    • 国際学会
  • [図書] スポーツ栄養学最新理論2020

    • 著者名/発表者名
      寺田新 編著
    • 総ページ数
      248
    • 出版者
      市村出版

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公開日: 2021-12-27  

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