2017 年 5 月 2 日

「エクササイズ・イン・ア・ピル」は運動持久力を 70% 向上させる

薬を与えられた座りっぱなしのマウスは、訓練を受けずに長く走れた

ソークニュース


「エクササイズ・イン・ア・ピル」は運動持久力を 70% 向上させる

薬を与えられた座りっぱなしのマウスは、訓練を受けずに長く走れた

ラホヤ発-ランニングの健康上の利点については、毎週新たな話題が登場しているようだ。 それは素晴らしいことですが、走れなかったらどうしますか? 高齢者、肥満、その他の運動制限のある人にとって、有酸素運動の恩恵は長い間手の届かないものでした。

ソーク研究所の科学者らは、ランニングによって誘発される遺伝子経路を特定した以前の研究に基づいて、座りっぱなしのマウスでその経路を化合物で完全に活性化し、脂肪燃焼やスタミナの増加などの運動の有益な効果を模倣する方法を発見した。 に登場する研究は、 細胞代謝 2 年 2017 月 2 日に、有酸素持久力についての理解が深まるだけでなく、心臓病、肺疾患、タイプ XNUMX を持つ人々にも役立ちます。 糖尿病 またはその他の健康上の制限、薬理学的にその利点を達成することへの期待。

「人々がトレーニングを通じて有酸素運動の持久力を向上できることはよく知られています」と上級著者は言う ロナルド・エヴァンス, ハワード・ヒューズ医学研究所の研究者であり、分子および発生生物学におけるソークのマーチ・オブ・ダイムズチェアの保持者。 「私たちにとっての疑問は、持久力がどのように機能するのかということでした。 そしてもし私たちが科学を本当に理解したら、トレーニングを薬物に置き換えることはできるでしょうか?」

さまざまな種類の筋線維を染色したマウスふくらはぎの筋肉の部分図: 酸化的遅筋 (青)、酸化的速筋 (緑)、解糖系速筋 (赤)。
さまざまな種類の筋線維を染色したマウスふくらはぎの筋肉の部分図: 酸化的遅筋 (青)、酸化的速筋 (緑)、解糖系速筋 (赤)。

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クレジット: ソーク研究所/ウェイト センター

持久力を高めるということは、有酸素運動を長時間持続できるようになることを意味します。 人々がより健康になるにつれて、筋肉は炭水化物(グルコース)の燃焼から脂肪の燃焼に移行します。 そのため研究者らは、持久力は体の脂肪燃焼能力の増加の関数であると推測したが、プロセスの詳細は不明瞭だった。 エバンス研究室による以前のPPARデルタ(PPARD)と呼ばれる遺伝子の研究では、興味深い手がかりが得られた。PPARDを永続的に活性化するように遺伝子操作されたマウスは、体重増加に強く、インスリンに対する反応性が高い長距離走者になった。これらすべての資質は体力に関連している。 。 研究チームは、GW1516(GW)と呼ばれる化合物が同様にPPARDを活性化し、遺伝子操作されたマウスで見られた正常なマウスの体重制御とインスリン反応性を再現することを発見した。 しかし、GW は毎日の運動と組み合わせない限り持久力 (マウスがどれだけ長く走れるか) には影響せず、運動の代わりに GW を使用する目的は無効でした。

現在の研究では、ソークチームは正常なマウスに高用量のGWを長期間(8週間ではなく4週間)投与した。 化合物を投与されたマウスと投与されなかったマウスはどちらも通常は座りっぱなしでしたが、すべてのマウスが疲れ果てるまでどのくらいの時間走れるかを確認するためにトレッドミルテストを受けました。

対照群のマウスは疲れ果てる前に約160分走ることができた。 しかし、薬を投与されたマウスは約270分、約70パーセント長く走ることができた。 どちらのグループでも、血糖値(グルコース)が約 70 mg/dl に低下すると疲労が始まり、低グルコース レベル(低血糖)が疲労の原因であることが示唆されました。

左から:ワンダ・ワイゼンネッガー、ウェイウェイ、ファン。 ライアン・リン、ロナルド・エヴァンス、ルース・ユー、ミンシャオ・ヘ
左から:ワンダ・ワイゼンネッガー、ウェイウェイ・ファン、ライアン・リン、ロナルド・エヴァンス、ルース・ユー、ミンシャオ・ヘ。 

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クレジット:Salk Institute

分子レベルで何が起こっているのかを理解するために、研究チームはマウスの主要な筋肉における遺伝子発現を比較した。 彼らは、薬剤に反応して発現が変化し、抑制されるか増加する975個の遺伝子を発見した。 発現が増加した遺伝子は、脂肪の分解と燃焼を制御する遺伝子でした。 驚くべきことに、抑制された遺伝子は炭水化物をエネルギーとして分解することに関係していた。 これは、PPARD経路が運動中に糖が筋肉のエネルギー源になるのを防ぎ、おそらく脳のために糖を保存することを意味します。 脂肪燃焼の活性化には糖分の燃焼よりも時間がかかります。そのため、エネルギー消費が高い期間に脳機能を維持するなど、やむを得ない理由がない限り、体は一般にブドウ糖を使用します。 筋肉は糖分または脂肪のどちらかを燃焼させることができますが、脳は糖分を好むため、「壁にぶつかった」ランナーがブドウ糖の供給を使い果たすと肉体的および精神的両方の疲労を経験するのはこのためです。

「この研究は、脂肪の燃焼が持久力の原動力ではなく、グルコースを節約するための代償メカニズムであることを示唆しています」と、ソーク州の上級科学者で論文の共同上級著者であるマイケル・ダウンズは言う。 「PPARDは筋肉内の糖代謝に関与するすべてのポイントを抑制するため、グルコースが脳にリダイレクトされ、それによって脳機能が維持されます。」

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クレジット:Salk Institute

興味深いことに、運動薬を摂取したマウスの筋肉には、ミトコンドリアの増加、血管の増加、糖ではなく脂肪を燃焼する種類の筋線維への移行など、有酸素運動のフィットネスに通常伴うような生理学的変化は見られませんでした。 これは、これらの変化が有酸素性の持久力だけを促進しているわけではないことを示しています。 また、遺伝経路を化学的に活性化することによっても達成できます。 持久力が向上したことに加えて、薬を投与されたマウスは、薬を投与されなかったマウスよりも体重増加に強く、インスリンに対する反応性も高かった。

「運動すると PPARD が活性化されますが、機械的なトレーニングをしなくても同じことができることを私たちは示しています。 これは、肉体的な努力をしなくても、トレーニング中の人と同等のレベルまで持久力を向上させることができることを意味します」と、ソークの研究員で論文の筆頭著者であるウェイウェイ・ファン氏は言う。

同研究所の研究はマウスを対象としたものだが、製薬会社はこの研究を利用して人間を対象とした臨床試験を開発することに興味を持っている。 研究チームは、肥満や2型糖尿病に苦しむ人々の脂肪燃焼の促進から、手術前後の患者の健康状態の改善まで、GWをベースにした処方薬の多くの治療応用を想定している。

他の著者には、ワンダ・ワイゼンネッガー、チュン・シー・リン、ミンシャオ・ヘ、クリストファー・E・ウォール、ルース・T・ユー、ソークのアネット・R・アトキンスが含まれる。 ローザンヌ連邦エコール工科大学のヴィンチェンツォ・ソレンティーノ氏、ハオ・リー氏、ヨハン・オーウェルクス氏。 そしてクリストファー・リドルの シドニー大学.

この作業は、によって資金提供されました。 国立衛生研究所 オーストラリア国立保健医療研究評議会, レオナM.とハリーB.ヘルムズリー慈善信託 サミュエル・ワックスマンがん研究財団, がんに立ち向かうイプセンバイオサイエンス株式会社

出版情報

ジャーナル

細胞代謝

TITLE

PPARδはグルコースを維持することでランニング持久力を促進します

作者

ウェイウェイ・ファン、ワンダ・ワイゼンネッガー、チュン・シー・リン、ヴィンチェンツォ・ソレンティーノ、ミンシャオ・ホー、クリストファー・E・ウォール、ハオ・リー、クリストファー・リドル、ルース・T・ユー、アネット・R・アトキンス、ヨハン・オーウェルクス、マイケル・ダウンズ、ロナルド・M・エヴァンス

研究分野

詳細については

通信局
電話:(858)453-4100
press@salk.edu

ソーク生物学研究所:

生命そのものの秘密を解き明かすことが、ソーク研究所の原動力です。 受賞歴のある世界クラスの科学者からなる当社のチームは、神経科学、がん研究、老化、免疫生物学、植物生物学、計算生物学などの分野で知識の限界を押し広げています。 最初の安全で効果的なポリオ ワクチンの開発者であるジョナス ソークによって設立されたこの研究所は、独立した非営利研究組織であり、建築上のランドマークでもあります。選択により小規模で、本質的に親密で、どんな困難にも恐れることはありません。