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運動持久性を担う新たな脳機構を解明 ―脳グリコーゲン由来の乳酸が運動時の脳における重要なエネルギー源となる―

2017/05/25

国立大学法人筑波大学体育系 征矢英昭教授、松井崇助教、大室秀樹(研究時大学院生)、劉宇帆研究員らの研究グループは、米国Rockefeller大学との共同研究により、運動持久性を担う新たな脳機構を明らかにしました。

運動時には活動筋が活性化するだけでなく、脳内の神経細胞も活性化します。しかしその際のエネルギー源については不明な点が多くありました。

本研究では、先端神経科学手法と独自の長時間運動ラットモデルを利用することで、脳内のアストロサイトに貯蔵されるグリコーゲン由来の乳酸が、運動時の脳における重要なエネルギー源として持久性の維持に貢献することを初めて明らかにしました。

今後、本研究成果は、2020年東京オリンピック・パラリンピックに向けた新しい持久性向上策の開発に応用されることが期待されます。

図1.脳内グリコーゲン代謝
脳は神経細胞、グリア細胞、血管から構成される。グリコーゲンはグリア細胞の一種であるアストロサイト内で血液由来のグルコース(血糖)から合成され、貯蔵される。神経活動の高まりに応じて、アストロサイトのグリコーゲンは乳酸に分解され、MCTを通じて神経細胞に輸送されてATP合成に利用される。これをアストロサイト‐ニューロン乳酸輸送と呼ぶ。赤の阻害矢印は、今回の実験で阻害した箇所を示す。
4-CIN:MCT2阻害薬、5-HIAA:5-ヒドロキシインドール酢酸、cAMP:サイクリックAMP、DAB:グリコーゲンリン酸化酵素阻害薬、GLUT:グルコース輸送担体、GP:グリコーゲンリン酸化酵素、GS:グリコーゲン合成酵素、GSK:グリコーゲン合成酵素キナーゼ、LDH:乳酸脱水素酵素、MCT:モノカルボン酸輸送担体、MHPG:メトキシヒドロキシフェニルグリコール

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