長期運動が臓器間内分泌の景観をどのように変えるか

身体活動分子トランスデューサーコンソーシアム（MoTrPAC）の科学者たちは、定期的な持久力運動が組織間の内分泌シグナル伝達ネットワークを分子レベルでどのように変化させるかを実証した、この種の研究としては初の多系統研究を発表しました。チーフーン・アン氏らが主導したこの研究は、Molecular Metabolism誌に掲載されています。

なぜこれが重要なのでしょうか?

身体活動は、心血管疾患や代謝性疾患の予防に強力な要因として古くから知られています。しかし、ほとんどの研究は骨格筋や心臓における変化にのみ焦点を当ててきました。著者らはさらに踏み込み、どの組織がシグナル（エクセルキン）を「送るのか、そしてそれらはどのようにして運動の恩恵を全身レベルで調整するのかという疑問を提起しました。

実験設計

• モデルとプロトコル：雄ラットに、トレッドミルを用いた持久力トレーニング（速度と時間を調整しながら、1日5回）を8週間実施しました。対照群は、運動不足の生活習慣を維持しました。
• マルチシステム分析：介入の前後に、骨格筋、心筋、肝臓、腎臓、膵臓、さまざまな脂肪組織貯蔵所（皮下、内臓）、肺、脾臓、脳の16の主要組織の詳細なトランスクリプトミクス（snRNA-seq）およびプロテオーム（LC-MS/MS）分析を実施しました。
• 臓器間のつながりの推測：QENIE および GD-CAT アルゴリズムにより、分泌タンパク質とその受容体のレベルに基づいて、組織間の内分泌「文字」の強度と方向を計算することが可能になりました。

主な発見

1. 皮下脂肪組織は主な「郵便配達員」である

   • トレーニング後、他の臓器へ向かう分泌因子の数とレベルが最も高かったのは皮下脂肪でした。その中には、アポテニン、成長因子、コラーゲン結合タンパク質などがありました。

2. 普遍的なメディエーターとしての細胞外マトリックス

   • 細胞外マトリックスの合成とリモデリングに関連する遺伝子とタンパク質（I型/III型コラーゲン、ラミン、フィブロネクチン）は、あらゆる組織におけるトレーニング効果の包括的な「メッセンジャー」であることが分かりました。これは、負荷への適応において結合組織の微細構造が重要であることを示しています。

3. Wntシグナル伝達分子

   • いくつかの Wnt ファミリー メンバー (Wnt5a、Wnt7b) は、筋肉、肝臓、脂肪組織間の分子橋渡しとして機能し、毛細血管の成長とグルコース代謝を調節する可能性があることが示されています。

4. 対応規制機関

   • 脂肪と筋肉に加えて、肝臓と心臓は積極的に筋肉と脳に「手紙」を送り返し、エネルギー代謝とストレス耐性を高める閉じたフィードバックループを形成しました。

実践的な視点

• 新たなバイオマーカーの探索。分泌されるメッセンジャータンパク質は、トレーニング効果の指標や疲労の初期兆候として研究することができます。
• 「非荷重運動」療法: 特定されたエクセルキン（特定の Wnt リガンドなど）は、座りがちな患者のための「運動薬」の基礎となる可能性があります。
• トレーニングプログラムのパーソナライズ。臓器間接続アトラスは、個々の組織の反応に合わせて負荷の強度と持続時間を調整するのに役立ちます。

結論

この研究は、ランニングやその他の持久力運動が単に筋肉のポンプ作用をもたらすだけでなく、事実上全ての臓器の強力な内分泌活性化をもたらすことを明らかにしました。MoTrPACによって作成されたエクサカインマップは、運動の効果を最大限に高めるための新たな診断・治療戦略への道を開くものとなるでしょう。