Neural and Humoral Regulation of Circulatory and Metabolc Systems during exercise

运动过程中循环和代谢系统的神经和体液调节

• 批准号: 20K20622
• 负责人: 宮本 忠吉
• 金额: $ 16.56万
• 依托单位: Osaka Sangyo University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-07-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K20622/
• 关键词: 神経性調節; 体液性調節; 呼吸調節; 循環調節; 糖代謝; 運動; 呼気ガス分析; 13C安定同位体; システム定量解析; 13C グルコース安定同位体; 小動物; エネルギー代謝; 糖質代謝; 呼吸; 循環; 高次脳機能; 心拍数; 血圧; 脂質代謝; 運動 運動; 神経性・体液性調節; 神経性調節; 体液性調節; 呼吸調節; 循環調節; 糖代謝; 運動; 呼気ガス分析; 13C安定同位体; システム定量解析; 13C グルコース安定同位体; 小動物; エネルギー代謝; 糖質代謝; 呼吸; 循環; 高次脳機能; 心拍数; 血圧; 脂質代謝; 運動 運動; 神経性・体液性調節

我々はシステム生理学的なアプローチを駆使し、先行研究にて開発した小動物を用いた実験モデルで運動時の骨格筋末梢循環と糖代謝の神経性・体液性調節メカニズムに焦点を絞って研究を行ってきた。今年度は、昨年コロナ禍、入手が困難だった特定の測定機器と薬品が利用可能となり、頸動脈洞への圧入力を制御する実験システムを構築することで、昨年度の遅れを補うための一連の取り組みを行った。今年度は運動時の神経性調節と体液性調節の相互作用メカニズムの解明に取り組み、頸動脈洞への圧入力の変化に伴う交感神経性由来の代謝反応、およびノルエピネフリン及びエピネフリン投与による体液性由来の代謝反応の定量解析を行い比較検討を進めた。５匹の8週齢のオスSDラットを対象に、麻酔下で人工呼吸を行いながら、呼吸ごとに呼気流量と呼気ガスの分析を質量分析計を用いて行った。さらに、糖質の代謝動態を定量的に評価するために、13Cで標識したグルコースを各条件下で静脈投与し、代謝された基質の酸化量を算出した。その結果、頸動脈洞への圧入力の変化にともなう交感神経活動由来の代謝反応の変化は微小である一方、ノルエピネフリン及びエピネフリン投与時には代謝量が著しく増加することが確認された。これらの実験結果は、運動時における神経性調節と体液性調節の役割とその相互作用メカニズムについての新たな洞察を提供する。この成果を元に、次年度、引き続きこの領域の研究を深め、運動に対する呼吸・循環・代謝動態を説明する新しいモデルの開発と生体恒常性維持のメカニズムに関する包括的な理解を目指す。

使用系统生理方法，我们专注于在运动过程中使用小动物在先前的研究中开发的实验模型在运动过程中骨骼肌和葡萄糖代谢的周围循环的神经和体液调节。今年，某些测量的设备和药物在COVID-19大流行期间很难获得，并且我们通过创建一个控制颈动脉窦的压力输入的实验系统，做出了一系列努力来弥补延误。 This year, we worked to clarify the mechanism of interaction between neurological and humoral regulation during exercise, and quantitatively analyzed metabolic reactions derived from sympathetic nervous system associated with changes in pressure input into the carotid sinus, and the metabolic reactions derived from humoral reactions caused by administration of norepinephrine and epinephrine, and conducted comparison and examination.在麻醉下对五个8周龄的雄性SD大鼠进行人工呼吸，并使用质谱仪对每次呼吸进行呼出的流速和呼出气体进行分析。此外，为了定量评估碳水化合物的代谢动力学，在各种条件下静脉内施用了标记为13C的葡萄糖，并计算了氧化代谢底物的量。结果，证实，由于压力输入到颈动脉窦的变化引起的交感神经活动引起的代谢反应的变化很小，但当供电肾上腺素和肾上腺素施用时，代谢率显着增加。这些实验结果为运动过程中神经和体液调节的作用及其相互作用机制提供了新的见解。基于这些结果，我们将在明年继续加深我们在该领域的研究，并旨在开发新的模型，以解释运动中呼吸，循环和代谢动态，以及对维持生物静态稳态的机制的全面理解。