一過性の身体運動による骨格筋インスリン作用の亢進における水分子動態の関与

水分子动力学参与短暂体育锻炼增强骨骼肌胰岛素作用

• 批准号: 22K11616
• 负责人: 越中 敬一
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Niigata University of Health and Welfare
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K11616/
• 关键词: グリコーゲン; エネルギー代謝; 水; 骨格筋; 浸透圧; インスリン作用

本研究では、骨格筋のエネルギー代謝において直接的なエネルギー基質ではない「水」に着目し、水分子の動態の変化による代謝調節機構の解明を目的としている。初年度は骨格筋細胞を浸透圧の異なる溶液中で培養することによって浸透圧刺激を負荷し、エネルギー代謝に与える影響を観察した。骨格筋細胞は浸透圧の変化に極めて敏感であり、数分間の高浸透圧の刺激に対しても水分子の動態は急速に変化し、細胞にshrinkを誘発した。その際、筋内のエネルギー基質量は低下し、関連して、骨格筋のエネルギーセンサーの１つであるAMP-activated protein kinase（AMPK）の活性化や糖取り込みの亢進を確認することができた。糖取り込みに関しては、阻害剤の実験により責任分子を同定した。また、蛋白質の合成を促進する分子の活性化を多数確認したが、実際の蛋白質の合成量は正味で大きく分解に傾いていた。低浸透圧の刺激に対して、高浸透圧での刺激時と同様に数分間の刺激に対して水分子の動態は急速に変化し、細胞にswellingを誘発した。その際の代謝変化を観察してみると、高浸透圧時と逆の変化が引き起こされることを期待したが、概ね高浸透圧時と同様の結果を示した。このような水分子の動態の変化は、骨格筋から分泌される生理活性物質であるマイオカインの分泌にも影響を与えることを確認した。上記の結果から、骨格筋細胞の水分子の動態は骨格筋の糖や蛋白質代謝の調節要因になることが明らかになった。また、その調節には多数の情報伝達分子が関与しており、マイオカインが関与する可能性も示唆された。

这项研究的重点是水，这不是骨骼肌能量代谢中的直接能量底物，旨在阐明由水分子动力学变化引起的代谢调节机制。在第一年，将骨骼肌细胞培养在具有不同渗透压的溶液中，以负载渗透压，并观察到对能量代谢的影响。骨骼肌细胞对渗透压的变化极为敏感，并且水分子的动力学迅速变化以刺激高渗透压几分钟，从而导致细胞收缩。目前，肌肉中的能量底物量减少，并且相互证实，骨骼肌中能量传感器之一的AMP激活蛋白激酶（AMPK）的激活和增加的糖吸收。关于糖摄取，通过抑制剂实验鉴定了负责的分子。此外，尽管确认了许多促进蛋白质合成的分子，但实际蛋白质合成的实际量明显更大地降解。对于低渗透刺激，水分子的动力学迅速变为几分钟的刺激，就像高渗透刺激一样，导致细胞肿胀。观察此时的代谢变化，我们期望相反的变化是由高渗透压引起的，但结果通常与高渗透压下的变化相似。已经证实，水分子动力学的这种变化也会影响肌动物的分泌，肌动物是一种从骨骼肌分泌的生理活性物质。以上结果表明，骨骼肌细胞中水分子的动力学是骨骼肌中糖和蛋白质代谢的调节剂。它还提出，该调节可能涉及大量信号分子，这表明可能涉及肌动物。