運動が代謝と健康に与える影響
運動はタンパク質のレベルに大きく影響して、血糖管理や全体的な健康を改善するんだよ。
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目次
身体を動かすことは、肥満、脂肪肝病、心臓病、2型糖尿病などの慢性疾患を防ぐためにめっちゃ重要だよ。短期間でも長期間でも運動することで、体がインスリンをうまく使ったり、血糖値を管理したりするのが良くなるんだ。筋トレと持久力トレーニングの両方が効果的で、両方を組み合わせることで最良の結果が得られるんだ。
運動が体に与える影響
運動すると、体はさまざまな変化をして全体の代謝が改善されるんだ。これは、エクサキンと呼ばれるタンパク質を介して異なる臓器間での通信を含んでる。運動中にさまざまな組織から放出されて、細胞間での信号伝達みたいな役割を持っているんだ。筋肉が作るタンパク質に多くの注目が集まってるけど、脂肪組織や肝臓もエクサキンを作っていることが重要だよ。
有名なエクサキンとしてインターロイキン-6(IL6)があって、これは運動中に筋肉が収縮するときに放出される。血糖値を良く調整する役割があるんだ。他にもIL7やマイオネクチン、フェチュイン-Aみたいなエクサキンもあって、運動や代謝に関連する体の機能にいろいろな形で貢献してるんだ。
研究の進展
研究者たちは運動に反応する新しいタンパク質を血液中で探そうとしてるけど、正確に測定するのが難しかったんだ。最近、科学者たちは血液サンプルで一度に数千のタンパク質を追跡できる新技術を導入した。一部の研究では、短期間と長期間の有酸素運動がさまざまな体の機能に関わる数百のタンパク質に影響を与えることが分かってきたけど、これらの変化が健康結果にどう影響するかはまだ理解が必要だよ。
MyoGlu研究では、運動、特定のタンパク質、血糖管理の関連を調べるために設定された。この研究では、正常体重の男性と過体重の男性の血中の広範なタンパク質を見て、持久力と筋力トレーニングを組み合わせた運動プログラムを行った前後で調べた。
研究参加者
この研究には26人の男性が参加していて、正常体重と過体重の人が半分ずつだった。12週間の間、各参加者は持久力と筋力の両方に焦点を当てた高強度のトレーニングに参加した。研究者たちは、過体重の参加者は始めは血糖管理が悪かったけど、プログラムの後で血糖値のコントロールと体力の両方が大幅に改善したことを発見したんだ。
タンパク質の変化を分析
運動が参加者の血中のタンパク質をどのように変えたかを見るために、研究者たちは新しい方法を使って12週間の運動ルーチンの前後でタンパク質レベルを測定した。3,000以上の異なるタンパク質の中で、126のタンパク質は運動後にレベルが上がり、157は下がったことが分かった。特に、あるタンパク質は正常体重の男性だけ、または過体重の男性だけで変化したんだ。
増加したタンパク質の多くは、筋肉機能や代謝に関連していて、筋肉が運動に適応する役割を果たすかもしれない。たとえば、筋肉の成長を助けたり、ランニングパフォーマンスや筋力を改善したりするのかもしれない。
肝臓のタンパク質と過体重男性
この研究では、過体重の男性よりも正常体重の男性の方が多くのタンパク質が変化したことも分かった。具体的には、過体重の男性では運動プログラムの後に66のタンパク質が数量を減らした。これらのタンパク質の分析では、体が特定の化学物質を処理する方法に関与していることが明らかになった。これは肝臓の脂肪を管理するのに重要で、これらのパターンは脂肪肝病の人に見られる既知のパターンと一致したが、これらのタンパク質は肝臓で期待される典型的な細胞マーカーとは関連がなかった。
面白いことに、これらのタンパク質の初めのレベルは、過体重の男性の方が正常体重の男性よりも高かった。運動後にはこれらのレベルが正常体重の男性のものに似るように変わって、運動による肝機能の改善の可能性を示していたんだ。
運動に関連する分泌タンパク質
運動後に変化したタンパク質の中で、37は分泌タンパク質として確認された。これは通常、細胞から放出されるタンパク質ってこと。これらのタンパク質は、体の他の組織への重要な信号となる可能性があるんだ。研究の場合、いくつかのタンパク質は血液と筋肉の両方で一貫した変化を示した。たとえば、筋肉の修復に関連するCOL1A1は、運動の後に血液と筋肉の両方で増加して、身体活動への反応を示唆している。
もうひとつの興味深いタンパク質はCD300LGで、これも運動ルーチンの後に血液と筋肉の両方で増加した。このタンパク質は、インスリン感受性の改善に関連していて、血糖値をうまく管理するのを助けるかもしれない。CD300LGの血中の変化は、運動後の参加者のインスリン使用の改善と強く関連していたんだ。
UKバイオバンクからの発見
研究者たちは、UKバイオバンクのデータを分析して、彼らの発見をさらに確認した。これは多くの人々を含む大規模な研究だよ。彼らは、血液中のCD300LGのレベルが高いほど、特により強度の高い運動中に活動的だったことに関連していることを発見した。また、CD300LGのレベルが高いほど血糖値の管理が良好で、糖尿病のリスクが低いことと関連していたから、このタンパク質が代謝に良い影響を与えるという考えを支持しているんだ。
CD300LGに関する遺伝子研究
研究者たちはCD300LGのレベルに影響を与える特定の遺伝的要因を探るために遺伝子研究も行った。彼らは、CD300LGと有意に関連するいくつかの遺伝的変異を発見して、体内でのその調節に関する洞察を提供した。一部の分析では、CD300LGのレベルが高いことが空腹時のグルコースや他の血糖測定に好影響を与える可能性があることが示唆された。
動物実験
CD300LGが代謝にどのように関与しているかを確認するために、研究者たちはCD300LG遺伝子があるマウスとないマウスを調べた。運動がマウスの脂肪組織のCD300LGレベルを増加させることを観察し、この遺伝子を欠くマウスは血糖管理が悪い兆候を示していた。これって、CD300LGが運動に応じて血糖を調整する役割を果たしていることを示唆してるんだ。
結論
全体的に見て、この研究は身体活動、特定のタンパク質、グルコース管理の複雑な関係を浮き彫りにしている。運動が特に分泌タンパク質の作用を通じて体において大きな変化をもたらすかを示しているんだ。特にCD300LGは、血糖コントロールの改善や運動への反応との関連から、さらなる研究の有望な候補となっているよ。
健康とフィットネスへの影響
この発見は、定期的な身体活動が健康に意味のある利益をもたらす可能性があることを示唆している。特に代謝疾患のリスクがある人にとって重要だよ。CD300LGのようなタンパク質がどのように機能するかを理解することは、糖尿病や脂肪肝病の管理に新しい戦略を生み出す手助けになるかもしれない。
結局、筋トレと持久力トレーニングのルーチンを維持することは、フィジカルフィットネスを促進するだけじゃなく、体内の有益なタンパク質の放出を促進することで代謝健康も向上させることができるんだ。研究者たちがこれらの関係を引き続き調査する中で、運動が健康に与える影響についてもっと明らかになることが期待できるし、それが未来の健康推奨や介入に役立つかもしれないね。
タイトル: Serum proteomic profiling of physical activity reveals CD300LG as a novel exerkine with a potential causal link to glucose homeostasis
概要: BackgroundPhysical activity has been associated with preventing the development of type 2 diabetes and atherosclerotic cardiovascular disease. However, our understanding of the precise molecular mechanisms underlying these effects remains incomplete and good biomarkers to objectively assess physical activity are lacking. MethodsWe analyzed 3072 serum proteins in 26 men, normal weight or overweight, undergoing 12 weeks of a combined strength and endurance exercise intervention. We estimated insulin sensitivity with hyperinsulinemic euglycemic clamp, maximum oxygen uptake, muscle strength, and used MRI/MRS to evaluate body composition and organ fat depots. Muscle and subcutaneous adipose tissue biopsies were used for mRNA sequencing. Additional association analyses were performed in samples from up to 47,747 individuals in the UK Biobank, as well as using 2-sample Mendelian randomization and mice models. ResultsFollowing 12 weeks of exercise intervention, we observed significant changes in 283 serum proteins. Notably, 66 of these proteins were elevated in overweight men and positively associated with liver fat before the exercise regimen, but were normalized after exercise. Furthermore, for 19.7% and 12.1% of the exercise-responsive proteins, corresponding changes in mRNA expression levels in muscle and fat, respectively, were shown. The protein CD300LG displayed consistent alterations in blood, muscle, and fat. Serum CD300LG exhibited positive associations with insulin sensitivity, and to angiogenesis-related gene expression in both muscle and fat. Furthermore, serum CD300LG was positively associated with physical activity and negatively associated with glucose levels in the UK Biobank. In this sample, the association between serum CD300LG and physical activity was significantly stronger in men than in women. Mendelian randomization analysis suggested potential causal relationships between levels of serum CD300LG and fasting glucose, 2-hour glucose after an oral glucose tolerance test, and HbA1c. Additionally, Cd300lg responded to exercise in a mouse model, and we observed signs of impaired glucose tolerance in male, but not female, Cd300lg knockout mice. ConclusionOur study identified several novel proteins in serum whose levels change in response to prolonged exercise and were significantly associated with body composition, liver fat, and glucose homeostasis. Serum CD300LG increased with physical activity and is a potential causal link to improved glucose levels. CD300LG may be a promising exercise biomarker and a therapeutic target in type 2 diabetes.
著者: Sindre Lee-Ødegård, S. Lee-Odegard, M. Hjorth, T. Olsen, G.-H. Moen, E. Daubney, D. M. Evans, A. L. Hevener, A. J. Lusis, M. Zhou, M. M. Seldin, H. Allayee, J. R. Hilser, J. K. Viken, H. Gulseth, F. Norheim, C. A. Drevon, K. I. Birkeland
最終更新: 2024-06-13 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.02.10.24302626
ソースPDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.02.10.24302626.full.pdf
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた medrxiv に感謝します。
参照リンク
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- https://somalogic.com/somascan-platform/
- https://singlecell.broadinstitute.org/single_cell
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- https://github.com/MRCIEU/TwoSampleMR
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- https://www.ukbiobank.ac.uk/