運動時の脳グリコゲン代謝とトレーニング適応:新たな運動生理学的指標づくり

运动过程中脑糖原代谢与训练适应：创建新的运动生理指标

• 批准号: 21650166
• 负责人: 征矢 英昭
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21650166/
• 关键词: 運動; 脳; 筋; グリコゲン; 血糖; 超回復; 高エネルギーマイクロ波; トレーニング

運動時,筋グリコゲン(GLY)は運動の強度や持続時間に依存して減少し,運動後に十分な糖質を摂ることで超回復する.さらに、トレーニングを積むと筋GLY貯蔵量は高まる.一方,脳GLYは定量が困難なため運動時の代謝は全く不明であった.しかし最近,高エネルギーマイクロ波(HMW)の導入により正確な脳GLY定量が可能となり,脳GLYが低血糖や急な神経活動の増加により分解・利用されることが明らかとなってきた.長時間運動は低血糖を引き起こし,中強度(乳酸閾値,LT)以上の運動は脳全体の神経活動を増加させることから,脳GLYは運動時に脳のエネルギー基質として分解・利用される可能性がある.本研究では,HMWによる脳GLY定量法を確立し,運動時の脳GLY代謝を解明することを目的とした.まず,11週齢の成熟したWistar系雄性ラットをイソフルラン麻酔の後HMWで屠殺することで,脳GLYの精確且つ安定した定量を可能とした,次に,ラットをトレッドミル走行に馴化させた後,分速20m(LT強度付近)の走運動を行わせ,運動前,運動30,60,90,120分,運動後3,6,24時間にそれぞれHMWにより屠殺し,脳(全11部位),筋(ヒラメ・足底筋),肝臓を採取しGLY定量に供した.併せて血糖値も定量した.血糖は運動中盤まで維持され120分で減少したが,運動直後の糖質摂取によりすぐに回復した.筋・肝GLYは先行研究同様持続時間依存的に減少し,運動直後の糖質摂取により24時間後に超回復した.一方,脳GLYは運動中盤まで変化せず,低血糖が起こる120分でのみ運動に関与するとされる部位(皮質,海馬,視床下部,小脳,延髄)で約50%減少し,運動直後の糖質摂取なしでも6時間後に約20%超回復した.さらに、4週間の中強度運動トレーニングにより,筋同様、脳でも海馬と皮質でGLY貯蔵量の増加がみられた.これら結果は,脳GLYが長時間運動による疲労時に分解・利用されること,並びにトレーニングを積むことで筋同様に適応することを示唆する.運動トレーニングによる持久性や認知機能の向上にはGLYを含めた脳のエネルギー代謝の適応が関与しているのかもしれない.

在运动过程中，肌肉糖原（GLY）会根据运动的强度和持续时间而降低，并且在运动后，它通过摄入足够的碳水化合物而恢复了超级恢复。此外，训练时肌肉gly商店增加。同时，大脑胶很难量化，因此运动过程中的代谢是完全未知的。但是，最近，引入高能微波炉（HMW）已实现了精确的脑胶定量，并且已经揭示了脑gly被低血糖症分解和利用，并且神经活动的突然增加。长期运动会导致低血糖和中等强度（乳酸阈值，LT）上述运动会增加整个大脑的神经活性，因此在运动过程中可以降解并用作脑部的脑胶质。在这项研究中，我们建立了一种使用HMW来确定脑gly的方法，并旨在阐明运动过程中的脑gly代谢。首先用异氟烷麻醉后用HMW处置11周龄的成熟雄性Wistar大鼠，从而可以准确稳定地定量脑gly。接下来，将大鼠适应跑步机后，在运动和锻炼前以20m（约LT强度）的一分钟速度进行跑步运动。运动后30、60、90、120分钟和3、6和24小时在30、60、90、120分钟和24小时使用HMW处置细胞，大脑（11个位置），肌肉（比目鱼和足底肌肉）和肝脏收集并进行GLY定量。另外，还定量了血糖水平。保持血糖直到运动中间并在120分钟内减少，但在运动后立即通过碳水化合物摄入量立即恢复。肌肉和肝气在持续时间依赖性方式下减少，运动后碳水化合物摄入后24小时恢复。同时，脑gly直到运动中间才发生变化，据说仅在低血糖发生时才参与运动（在120分钟内发生（患者在皮质，海马，下丘脑，小脑，Medulla oblongata）中的皮质中减少了约50％，并在不含碳水化合物后的6小时后恢复了20％，即使在无碳水化合物之后才能恢复超过20％。此外，四周的中等强度运动训练显示，海马和大脑以及肌肉中的海马和皮质中的GLY储存量增加。这些结果表明，在长时间运动引起的疲劳期间，大脑gly被分解和利用，并与训练相同的程度与肌肉相同。通过运动训练来改善耐力和认知功能可能涉及包括Gly在内的大脑能量代谢的适应。

项目成果

The Decrease in Brain Glycogen during Prolonged Exhaustive Exercise is Coupled with Hypoglycemia

长时间力竭运动期间脑糖原减少会导致低血糖

• 发表时间: 2010
• 作者: Matsui T;Okamoto M;Ichitani Y;Kawanaka K;Soya H
• 通讯作者: Soya H

脳でも起こる運動後のグリコゲン超回復

运动后超级糖原恢复也会发生在大脑中

• 发表时间: 2010
• 作者: 松井崇;石川太郎;岡本正洋;一谷幸男;川中健太郎;征矢英昭
• 通讯作者: 征矢英昭

Brain glycogen depletion following prolong exercise in rats

大鼠长期运动后脑糖原消耗

• 发表时间: 2009
• 作者: Matsui Takashi;Okamoto Masahiro;Kawanaka Kentaro;Ichitani Yukio;Soya Hideaki
• 通讯作者: Soya Hideaki

激運動による疲労困憊は脳グリコゲンを枯渇させるか?

剧烈运动导致的疲惫会消耗脑糖原吗？

• 发表时间: 2009
• 作者: 松井崇;岡本正洋;一谷幸男;川中健太郎;征矢英昭
• 通讯作者: 征矢英昭

中枢性疲労がもととなる運動限界

中枢疲劳引起的运动限制

• 发表时间: 2010
• 期刊: 体育の科学
• 作者: 松井崇;征矢英昭;征矢英昭
• 通讯作者: 征矢英昭